ECHOGRAPHE ET CAPTEUR. D.I.U. d Echocardiographie module 1

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1 ECHOGRAPHE ET CAPTEUR D.I.U. d Echocardiographie module 1

2 Plan Généralités Capteur Echographe Traitement du signal Stockage Transport

3 Généralités Historique the blue goose cm

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5 Généralités Historique

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9 Généralités Objectifs de l échographe reconstitution de la topographie anatomique par interrogation de l espace. principe : interrogation mode impulsionnel caractérisation de l espace en échelle de gris INTERROGATION : Capteur CARACTERISATION : Chaîne de traitement

10 Généralités Structure de l échographe capteur amplification CAD traitement numérique stockage vidéo ECHOGRAPHE

11 Capteur but : interrogation de l espace moyen : effet piezo électrique

12 Capteur structure : Mono-élément

13 Capteur structure : Multi-élément

14 Capteur caractéristiques : résolution fréquence (variable) puissance à l émission (variable) focale (variable) type de balayage mode de balayage, angle, profondeur (variable)

15 Capteur : caractéristiques Résolution : faisceau US : 3 dimensions vraies en pratique, 2 dimensions

16 Capteur : caractéristiques Résolution : résolution latérale résolution axiale résolution azimutale

17 Capteur : caractéristiques Résolution : résolution latérale surface active de l ensemble des éléments espace inter-éléments fréquence + +

18 Capteur : caractéristiques Résolution : résolution axiale + +

19 Capteur : caractéristiques Résolution : résolution axiale fréquence du capteur f élevée f basse

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21 Capteur : caractéristiques Résolution : résolution azimutale hauteur ou diamètre des éléments choix des constructeurs +

22 Capteur : caractéristiques Résolution : résolution optimisée incidence orthogonale fréquence correctement choisie focalisation convenablement ajustée

23 Capteur : caractéristiques Fréquence : mono fréquence : Emission d un spectre centrée sur une fréquence unique Réception à la même fréquence a a! spectre modifié Fe f Fr f

24 Capteur : caractéristiques Fréquence : mono fréquence fréquence profondeur 2,5 MHz 24 cm 3,5 MHz 16 cm 5,0 MHz 12 cm 7,5 MHz 8 cm! atténuation fonction de la fréquence

25 Capteur : caractéristiques Fréquence : mono fréquence résolution fréquence profondeur axiale lat 2,5 MHz 24 cm 2,2 mm 3,0 mm 3,5 MHz 16 cm 1,6 mm 2,2 mm 5,0 MHz 12 cm 1,0 mm 1,3 mm 7,5 MHz 8 cm 0,7 mm 0,9 mm

26 Capteur : caractéristiques Fréquence : multi fréquence (large bande) émission spectre large centrée sur une fréquence modifiable a - manuellement - automatiquement f

27 Capteur : caractéristiques Fréquence : multi fréquence (large bande) émission spectre large centrée sur une fréquence modifiable réception étendue a f

28 Capteur : caractéristiques Fréquence : multi fréquence (large bande) possibilité de filtre de fréquence (harmonique) émission large bande ou centrée réception monofréquence a E R f

29 Capteur : caractéristiques Puissance à l émission : définition : puissance électrique variable fournie au piezo, directement transmise à l onde ultrasonore. expression en %, parfois db et non en Watt à régler en fonction de la fenêtre US en évitant la saturation contrôle objectivé par Index Mécanique

30 Capteur : caractéristiques Focalisation / Focale : forme naturelle faisceau US émetteur piezo angle a et distance Ln : - longueur d onde - diam. émetteur zone de Fresnel z. de Fraunhoffer

31 Ln = r² x F 1,25 MHz sin a = 1.22 / r x F r 3 MHz 5 MHz Ln F : Ln a a r : Ln a

32 Capteur : caractéristiques Focalisation / Focale : forme naturelle faisceau US diminution de la résolution latérale

33 Capteur : caractéristiques Focalisation / Focale : forme naturelle faisceau US diminution de la résolution latérale nécessité d une correction par focalisation mécanique ou optique électronique

34 Capteur : caractéristiques Focalisation / Focale : focale optique : émetteur piezo lentille de Fresnel zone de Fresnel z. de Fraunhoffer

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36 Capteur : caractéristiques Focalisation / Focale : focale électronique front d onde f.o. impulsions électriques onde résultante piezo

37 Capteur : caractéristiques Focalisation / Focale : focale électronique décalage de phase : f.o. convergent impulsions électriques décalées dans le temps onde focalisée résultante piezo

38 Capteur : caractéristiques Focalisation / Focale : focale électronique décalage de phase : conséquence A B formateur de faisceau piezo points de focalisation

39 Capteur : caractéristiques Focalisation / Focale : paramètre accessible indispensable dans l optimisation des images doit être centrée sur la structure à analyser permet d accroître la résolution latérale

40 Capteur : caractéristiques Mode de balayage : balayage linéaire déplacement association rotation + miroir parabolique balayage sectoriel balayage en arc

41 Capteur : caractéristiques Type de balayage : mécanique cristal oscillant

42 Capteur : caractéristiques Type de balayage : mécanique cristal oscillant cristaux rotatifs

43 Capteur : caractéristiques Type de balayage : électronique décalage de phase f.o. impulsions électriques piezo onde résultante

44 Capteur : caractéristiques Type de balayage : électronique décalage de phase A ligne de focalisation B formateur de faisceau piezo C

45 Capteur : caractéristiques Type de balayage : électronique décalage de phase profondeur angle formateur de faisceau piezo

46 Capteur : caractéristiques Type de balayage : paramètres accessibles angle du secteur profondeur du secteur cadence image (Hz) (-) (-)

47 Capteur : caractéristiques Type de balayage : paramètres accessibles angle du secteur profondeur du secteur cadence image (Hz) (-) (-) EN PRATIQUE : - début d examen => vision globale csq : CI faible (30-40 Hz) moins de détails sur éléments mobiles - approfondissement => vision localisée csq : CI (60 Hz) détails dynamiques

48 Capteur : caractéristiques Type de balayage : autre paramètre PRF = Pulse repetition frequency (répétition des tirs) liée à la profondeur p = 15 cm, tps AR = 200 msec => 5000 Hz p = 7,5 cm, tps AR = 100 msec => Hz PRF => Nb de ligne/sec

49 Capteur : caractéristiques Type de balayage : en résumé, Profondeur de champs PRF Cadence Image Angle PRF Nombre de lignes / sec Nombre de lignes / image Densité de ligne / image QUALITE D IMAGE

50 Capteur : caractéristiques Nouveaux capteurs décalage de phase par microprocesseur numérisation du signal multiplication et miniaturisation des éléments utilisation de la phase du signal

51 Capteur : caractéristiques Nouveaux capteurs sonde matricielle

52 Capteur : pratique Réglages (à faire) Fréquence Puissance Focale Profondeur Largeur Contrôles écran (à vérifier) IDEM + Cadence Image Index mécanique Conséquences (à se rappeler) Rés. Spatiale Rés. Temp.

53 Echographe : clavier amplification stockage CAD traitement numérique vidéo ECHOGRAPHE

54 Echographe : Chaîne d amplification signal d entrée : signal radio fréquence RF

55 Echographe : Chaîne d amplification compression log : signal RF en signal vidéo signal vidéo en différencié intérêt : variation des gains --> amplitude et non sur distance entre les échos

56 Echographe : Chaîne d amplification signal différencié

57 Echographe : Chaîne d amplification filtre de réjection

58 Echographe : Chaîne d amplification gamme dynamique

59 Echographe : Chaîne d amplification Gain global : amplification de tous les signaux temps compensation ou longitudinal : fonction de la profondeur latéral

60 Echographe : Convertisseur Analogique Digital Signal analogique ultrasonore Signal numérique ultrasonore

61 Echographe : Signal Analogique et Numérique signal analogique : variation temporelle continue d un paramètre, souvent une amplitude électrique amplitude temps signal numérique : codage binaire de ce paramètre

62 Echographe : Signal Analogique et Numérique CAD : convertisseur analogique digital échantillonnage : découpage du paramètre analogique amplitude temps condition : fréquence d échantillonnage > 2 fois fréquence du signal (Nyquist) sinon repliement spectral codage numérique : quantification 00100

63 Echographe : Traitement numérique = post traitement courbe de transposition d échelle de gris : look up table

64 Echographe : Traitement numérique = post traitement filtres : réduction de bruit détection numérique de contours lissage...

65

66 Echographe : Traitement numérique = post traitement moyenne d images soustraction colorisation

67 Echographe : Affichage convertisseur vidéo moniteur vidéo

68 Echographe : Affichage convertisseur vidéo moniteur vidéo Stockage vidéo SVHS numérique : disque optique laser CDRom, DVD, DAT

69 Echographe : Affichage convertisseur vidéo moniteur vidéo Stockage vidéo SVHS numérique : disque optique laser CDRom, DVD, DAT Impression analogique numérique

70 Echographe : Transport réseau interne : Intranet Echographe 1 Echographe 2 Station de travail PC Echographe 3 réseau externe : Internet format : DICOM 3

71 Conclusion : Importance des réglages choix de sonde (fréquence) puissance à l émission, focale angle, profondeur cadence image gain global et profondeur filtres Possibilité de pré-réglages

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