Echo-doppler vasculaire

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1 SYSTEME CARDIOVASCULAIRE Ech-dppler vasculaire 17/03/2014 LUCAS Claire L3 Système cardivasculaire Pr SARLON-BARTOLI (fait par la cca L. SABY) Relecteur 9 20 pages Ech-dppler vasculaire Plan A. Bases physiques et techniques I. Les ultrasns II. Les sndes III. Échgraphie en mde B (brillance) IV. Effet Dppler B. Ech-dppler artériel : territires et indicatins C. Ech-dppler veineux : territires et indicatins A. Bases physiques et techniques L éch-dppler a 2 intérêts : Echgraphie : dnne des infrmatins mrphlgiques, et permet d étudier les structures vasculaires (grâce au mde B brillance, qui permet de vir les plaques d athérme, œdèmes.) Dppler : dnne des infs vélcimétriques (vitesse dans les axes vasculaires), peut être cntinu u pulsé, en mde culeur u spectral. I. Les ultrasns Les ultrasns snt des vibratins mécaniques de la matière, dnt la fréquence est supérieure à celle audible par l reille humaine (> 20 khz). Ils se prpagent de prche en prche, par des successins de cmpressins/décmpressins, dnnant une image sinusïdale. 1/20

2 SYSTEME CARDIOVASCULAIRE Ech-dppler vasculaire En médecine, n utilise des ndes de fréquence cmprise entre 1 et 30 khz. Les animaux se servent des ultrasns pur se lcaliser dans l espace! La prpagatin des ndes ultrasnres est lngitudinale, dans un milieu matériel (elles ne se prpagent pas dans le vide). Les mlécules du milieu traversé vibrent dans la même directin que l nde snre. Il s agit d une successin de cmpressins et de dépressins, qui se prpagent dans les tissus mus à 1540 m/sec. La prpagatin de l nde dépend dnc des caractéristiques du milieu matériel qu'elle traverse. Directin de l nde snre a. Caractéristiques de l nde ultrasnre : La fréquence : il s agit du nmbre de cycles par secnde (1Hz = 1 cycle/sec) La lngueur d nde : il s agit de la lngueur d un cycle (mm) à λ = C/F Péride : c est la durée d un cycle (sec) L amplitude : c est la quantité d énergie délivrée. La vélcité : c est la vitesse de prpagatin de l nde (cm/sec) 2/20

3 SYSTEME CARDIOVASCULAIRE Ech-dppler vasculaire b. Réceptin et émissin des ndes : Elles snt émises et détectées grâce aux scillatins de cristaux synthétiques piéz-électriques: permettent de cnvertir un curant électrique en ndes mécaniques, et vice-versa lrs de la récupératin des ndes snres re-transfrmées en curant électrique. Il y a dnc transfrmatin d un curant électrique en ndes snres, qui traverse le tissu étudié, puis qui reviens vers la snde pur être de nuveau transfrmées en curant électrique, dnnant une image. Curant électrique Cristal piéz-électrique Onde snre Image Les tissus présentent une résistance au passage des ultrasns : c est l impédance. Plus l impédance est élevée, plus le tissu est résistant au passage des ndes. Par exemple, l impédance des s est élevée, tandis qu elle est très basse pur l air. Elle dépend de l élasticité (=cmpressibilité) des tissus et de leur densité. c. Les différentes impédances : (ne retenir que les rdres de grandeur) 3/20

4 SYSTEME CARDIOVASCULAIRE Ech-dppler vasculaire Les ndes snt réfléchies lrsqu elles rencntrent une interface entre 2 tissus d impédances différentes. Une partie de ces ndes va être absrbée par l interface et une autre partie va être réfléchie Les angles d absrptin et de réflexin dépendent de l angle initial par lequel le faisceau d nde traverse l interface. Plus la différence d impédance est élevée entre deux tissus, plus la quantité d US réfléchis est imprtante. INTERFACE Or la différence d impédance entre un tissu mu et l air est très imprtante : > 99% des US snt réfléchis. D ù la nécessité d un gel entre la snde et la peau afin d éviter que tutes les ndes sient réfléchies directement sans traverser les tissus. Au niveau de l interface tissu mu et s : 40% des US snt réfléchis à il est dnc difficile de visualiser des structures venant après un s u une calcificatin de plaque d athérme : n bserve un cône d mbre pstérieurement à ces éléments calcifiés. Vertèbre Artère vertébrale CONE D OMBRE POSTERIEUR (s, calcificatins d une plaque d athérme) 4/20

5 SYSTEME CARDIOVASCULAIRE Ech-dppler vasculaire II. Les sndes a. L absrptin des ndes Lrsqu elles traversent les tissus, les ndes snres perdent de l énergie, de manière d autant plus imprtante que la fréquence est élevée. On fait dnc varier la fréquence des ndes en fnctin de la prfndeur à laquelle est la structure que l n veut étudier. F élevée : pénétratin faible F faible : pénétratin frte La snde prduit des ndes snres par effet piéz-électrique à l aide de cristaux. C est un transducteur : transfrmatin de l énergie électrique à énergie mécanique et inversement. Pr A. Lng, Reims L intensité de l éch fnctin de la quantité d US réfléchis. Le temps qui existe entre l émissin et la réceptin des ndes dépend de la vitesse de prpagatin et de la distance entre la cible et la snde. 5/20

6 SYSTEME CARDIOVASCULAIRE Ech-dppler vasculaire b. Types de sndes en vasculaire : IMPORTANT +++ TYPE DE SONDE LINEAIRE COURBE PHASED ARRAY Exemple Fréquence Myenne à élevée Basse à myenne (5-15MHz) (2-7MHz) Basse (2-4MHz) Surface u empreinte Rectiligne cristaux Curbe cristaux Carrée et petite cristaux Rectangulaire avec tirs // Cnique avec tirs radiaux Cnique avec tirs radiaux Réslutin Bnne et identique en tut pint Faible sur les côtés et en prfndeur Faible sur les côtés et en prfndeur Pénétratin Faible Frte Frte Superficiels Cu et membres Prfnds Abdmen Prfnds Cœur, abdmen Champ de vue et lignes de tir Organes analysés Le phased array n étant que peu utilisé en vasculaire. 6/20

7 SYSTEME CARDIOVASCULAIRE Ech-dppler vasculaire SONDE LINEAIRE SONDE COURBE Les sndes basses fréquences Les sndes hautes fréquences Lngueur d nde lngue Lngueur d nde curte Réslutin faible Réslutin bnne Absrptin faible Absrptin frte Pénétratin frte à rganes prfnds Pénétratin faible à rganes superficiels III. Échgraphie en mde B (brillance) On btient une image bidimensinnelle en temps réel et en échelle de gris. Permet d analyser des structures vasculaires de manière précise. Mais n ne vit pas la différence entre le sang et l eau. (car même échgénicité) 7/20

8 SYSTEME CARDIOVASCULAIRE Ech-dppler vasculaire La brillance d un pixel crrespnd à l intensité de l éch reçu. Elle dépend : De la différence d impédance entre 2 milieux = quantité d US réfléchis De l rientatin de la snde (perpendiculaire aux US) De l atténuatin prgressive des US La prfndeur de la snde est la distance entre la snde et l interface de réflexin. Elle crrespnd au délai entre émissin d'us et réceptin des US réfléchis. La lcalisatin de la cible sur l image crrespnd aux crdnnées du pint lumineux. La réslutin en cntraste est la capacité à distinguer des structures d impédance acustiques prches (dynamique). Elle cmprend : Réslutin temprelle : Capacité à distinguer deux événements à des temps différents Cadence image = nmbre d image / sec Réslutin spatiale : capacité à distinguer deux pints situés dans un même faisceau d ndes. Elle-même cmprend la réslutin axiale (=capacité à distinguer deux échs sur une même ligne de tir, amélirée par une fréquence élevée) et la réslutin latérale (=capacité à distinguer deux échs dans la largueur du faisceau). RESOLUTION AXIALE Capa à distinguer deux échs sur une même ligne de tir Amélirée par une fréquence élevée RESOLUTION LATERALE Capa à distinguer deux échs dans la largueur du faisceau 8/20

9 SYSTEME CARDIOVASCULAIRE Ech-dppler vasculaire Echgénicité des tissus : ANECHOGENE HYPOECHOGENE ISOECHOGENE HYPERECHOGENE SANG CIRCULANT < MUSCLES MUSCLES OS IV. Effet Dppler a. Principe C est un phénmène ndulatire. Décuvert par Christian Andreas Dppler ( ) mathématicien autrichien : «Tut phénmène péridique prpagé est perçu par le récepteur à une fréquence différente de sa fréquence d émissin quand il existe un déplacement relatif entre l émetteur et le récepteur.» Il s agit de l interactin entre le faisceau d US et une cible mbile, qui mdifie de la fréquence des US réfléchis. La fréquence dppler = 50Hz- 20KHz. Flux accéléré à fréquence haute à sn aigu Flux lent à fréquence basse à sn grave 9/20

10 SYSTEME CARDIOVASCULAIRE Ech-dppler vasculaire b. Frmule V : vitesse de déplacement des GR (m/sec) F : fréquence d émissin (x2 car aller/retur) Δ F : fréquence de réceptin liée à l effet dppler C : célérité des US dans les tissus (1540 m/sec) ϴ : angle entre le faisceau d US et la directin du flux sanguin Δ F : fréquence de réceptin liée à l effet dppler + si le flux se rapprche de la snde - si le flux s éligne de la snde à PERMET LE CODAGE DU SENS DU FLUX ϴ : angle entre le faisceau d US et la directin du flux sanguin Cs (0) = 1 à fréquence de réceptin maximale Cs (90) = 0 à fréquence de réceptin nulle Pur btenir le meilleur signal dppler, le faisceau d US dit être aligné au maximum sur le sens du flux! Tute erreur de mesure de ϴ entraîne une erreur de calcul de la vélcité! Pur limiter les erreurs, l angle ϴ dit être 60 sinn l'examen est cnsidéré cmme nn interprétable. 10/20

11 SYSTEME CARDIOVASCULAIRE Ech-dppler vasculaire c. Angle et surestimatin m/s 11/20

12 SYSTEME CARDIOVASCULAIRE Ech-dppler vasculaire On peut vir l'artère cartide sur l image. Il faut se mette parallèle au flux put btenir un signal valable. A 86, la vitesse est quasi nulle, n purrait penser qu il y a une sténse. Mais à 55, la vitesse du flux sanguin est nrmale et l échgraphie devient interprétable. d. Le mde d émissin : 2 types Mde d'émissin cntinu Avantages Incnvénients Faible cût Pas de réslutin spatiale Pas de limite de vitesse Signal indépendant de la prfndeur Bn rapprt signal / bruit Tut les flux rencntrés par le faisceau snt pris en cmpte 12/20

13 SYSTEME CARDIOVASCULAIRE Ech-dppler vasculaire On utilise 2 types de sndes : Mde cuplé à l imagerie bidimensinnelle : fréquent +++ Snde crayn : permet de prendre les pressins SONDE CRAYON MODE COUPLE A L IMAGERIE BIDIMENSIONNELLE Mde pulsé : Il y a un cristal unique : temps d émissin alterné avec le temps de réceptin. La snde attend la réceptin de la 1ère impulsin avant d émettre la suivante. Avantages Réslutin spatiale Précisin pur les structures vasculaires Incnvénients Difficulté d enregistrer des vitesses élevées à ambiguïté 13/20

14 SYSTEME CARDIOVASCULAIRE Ech-dppler vasculaire 1 cristal Pulse Repetitin Frequency (PRF) : délai entre 2 impulsins = fréquence de répétitin Le PRF est réglable sur l appareil.!!! Il ne faut pas cnfndre la fréquence des Ultrasn émis (=fréquence de la snde) et la fréquence de répétitin (PRF). La prfndeur d explratin : La distance entre la snde et le vaisseau impse une PRF maximale : PRF max = C / 2d Vaisseaux prfnds : PRF basse Vaisseaux superficiels : PRF élevée La vitesse du flux : Les signaux snt émis dès la réceptin des US précédents. Pur btenir un signal cmplet, la PRF dit être au mins 2 fis supérieure aux fréquences les plus élevées du signal (limite de Nyquist). Si la vitesse circulatire est rapide, la PRF dit être élevée. Si la vitesse circulatire est lente, la PRF dit être basse. 14/20

15 SYSTEME CARDIOVASCULAIRE Ech-dppler vasculaire Aliasing : ambiguité Si la fréquence du signal est prche de la PRF,dnc supérieure à la limite de Nyquist, les signaux sernt émis avant que ceux de retur atteignent la snde. On parle d Aliasing u d ambiguïté. Les vélcités s enrulent autur de la ligne de base et snt cdées de façn inversée. On bserve un repliement spectral. Crrectin de l aliasing : Baisser la ligne de base Augmenter la PRF Snde de basse fréquence Dppler cntinu e. Dppler et analyse spectrale La fréquence dppler reçue par l appareil est cmplexe. La smme des différents signaux crrespnd aux différentes vitesses du flux. Après la transfrmée de Furier n btient une analyse spectrale. 15/20

16 SYSTEME CARDIOVASCULAIRE Ech-dppler vasculaire L analyse se fait en 3D : Vitesse Temps Energie du signal pur chaque vitesse (brillance) : nmbre d éléments figurés du sang circulant à une vitesse dnnée. On encde les différentes vitesses qui crrespndent à différentes culeurs. Bite culeur : cible la zne d intérêt Infrmatin sur la fréquence myenne et le sens du flux Aliasing culeur : zne de turbulence des flux 16/20

17 SYSTEME CARDIOVASCULAIRE Ech-dppler vasculaire Mde duplex u triplex : Assciatin mde B ± dppler culeur ± dppler pulsé/cntinu Cmprmis pur la meilleure qualité de l image B. Ech-dppler artériel : territires et indicatins I. Territires (ED = Ech-dppler) ED TSAO (trnc supra-artique) ED trans-crânien (surtut chez l'enfant) ED artériel des membres supérieurs ED artères rénales et digestives ED arte abdminale ED artériel des membres inférieurs II. Spectres Il existe deux types de territires artériels : Basse résistance : il y a persistance d un flux diastlique nrmal, le sang circule en permanence, en diastle et en systle. Il s agit des artères qui vascularisant les rganes nbles qui ne peuvent se permettre de ne pas avir de sang durant la diastle. A cartides internes A vertébrales A cérébrales Trnc cœliaque à jeun A mésentériques en pst-prandial A rénales Haute résistance : pas de flux en diastle. A cartides externes A des membres supérieurs/inférieurs Arte A mésentériques à jeun 17/20

18 SYSTEME CARDIOVASCULAIRE Ech-dppler vasculaire III. Lésins élémentaires Sténse : Rétrécissement du calibre en mde B Accélératin et turbulence du flux En aval : ralentissement du flux Occlusin : absence de signal dppler cmplet. Anévrisme : dilatatin lcalisée avec perte du parallélisme des brds de l artère. Dissectin : déchirure intimale (flap) avec deux chenaux circulants. Exemple de sténse IV. Indicatins TSAO : dépistage (sujet à haut risque cardi-vasculaire, préventin secndaire), bilan d AVC Trans-cranien : retentissement hémdynamique d une sténse cartide, bilan d AVC, spasme au curs d une hémrragie méningée Artères des membres supérieurs : claudicatin des MS, insuffisance vertébr-basilaire, phénmènes de Raynaud (=truble de la circulatin sanguine se manifestant par un engurdissement u des duleurs des extrémités ) Artère rénale : HTA résistante, sévère, HTA du sujet jeune, HTA avec insuffisance rénale Artère digestives : angr mésentérique Arte abdminale : dépistage (sujet haut risque CV, préventin secndaire, apparentés de premier degré prteur d AAA) Artères des membres inférieurs : claudicatin des MI, ischémie critique 18/20

19 SYSTEME CARDIOVASCULAIRE Ech-dppler vasculaire C. Ech-dppler veineux : territires et indicatins I. Territires Réseau veineux prfnd : Membre supérieur : veines radiale et ulnaire à brachiale à axillaire à sus-clavière Membre inférieur : Veines tibiales pstérieures et antérieures et fibulaires à pplitée à fémrales à iliaques Réseau veineux superficiel : Membre supérieur : veines céphalique et basilique Membre inférieur : grande et petite veines saphènes II.Spectre Flux cntinu, nn pulsé et lent (car veineux) ± Variatins respiratires (la pressin de la cage thracique entraîne parfis sur certaines veines des variatins de pressin) l'inspiratin diminue les vlumes FLUX CONTINU VARIATIONS RESPIRATOIRES III. Lésins élémentaires Thrmbse veineuse : Thrmbus bstructif Incmpressibilité de la veine en échgraphie Veine dilatée Incntinence veineuse et dilatatins IV. Indicatins Réseau veineux prfnd : Suspicin clinique de thrmbse veineuse prfnde u superficielle Bilan lrs d une emblie pulmnaire Suspicin d EP avec cntre indicatin au scanner u scintigraphie Dysfnctinnement d un site implantable 19/20

20 SYSTEME CARDIOVASCULAIRE Ech-dppler vasculaire Réseau veineux superficiel : Bilan de varices Bilan d ulcère CONCLUSION : L'ech-dppler est un examen simple, nn invasif, de faible cût. Basé sur les US Opérateur-dépendant Pas de néphrtxicité (car pas de prduit de cntraste) A chaque territire vasculaire crrespnd un chix de snde et de réglages!!! Imprtance de l angle de tir dppler dans l estimatin des vitesses Tut médecin qui prescrit un ED dit cnnaître les avantages, les limites et les indicatins de cet examen. 20/20