Détection et Mesure du Flux Sanguin par Ultrasonographie

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1 Détection et Mesure du Flux Sanguin par Ultrasonographie Michel Dauzat, Antonia Pérez-Martin, Iris Schuster, Gudrun Böge, Jean-Pierre Laroche Service d Exploration & Médecine Vasculaire - CHU de Nîmes EA 2992 UFR de Médecine de Montpellier Site de Nîmes Janvier 2012

2 Détection et Mesure du Flux Sanguin par Ultrasonographie 1 ère Partie Michel Dauzat, Antonia Pérez-Martin, Iris Schuster, Gudrun Böge, Jean-Pierre Laroche Service d Exploration & Médecine Vasculaire - CHU de Nîmes EA 2992 UFR de Médecine de Montpellier Site de Nîmes Janvier 2012

3 Détection et Mesure du Flux Sanguin par Ultrasonographie Le principe : «Effet Doppler» Son application à la vélocimétrie sanguine L Analyse du Signal Doppler Bande Passante et Filtrage Choix de la Fréquence d émission Choix de l angle d incidence Limites du Doppler à Émission Continue Le Doppler à Émission Pulsée Résolution Spatiale / Temporelle / Ambiguïtés Le Couplage écho-doppler L imagerie des Flux sanguins Doppler tissulaire et poursuite d écho.

4 Christian Doppler De la Lumière des Etoiles Doubles et Autres Corps Célestes Thèse Vienne 1843

5 L Effet Doppler C λ

6 L Effet Doppler V C λ

7 Démonstration de l effet Doppler Ch. Buys-Ballot, 1845

8 Détection et Mesure du Flux Sanguin par Ultrasonographie Le principe : «l Effet Doppler» Son application à la vélocimétrie sanguine L Analyse du Signal Doppler Bande Passante et Filtrage Choix de la Fréquence d émission Choix de l angle d incidence Limites du Doppler à Émission Continue Le Doppler à Émission Pulsée Résolution Spatiale / Temporelle / Ambiguïtés Le Couplage écho-doppler L imagerie des Flux sanguins Doppler tissulaire et poursuite d écho.

9 Application de l Effet Doppler V = δ F. C 2F. Cos θ E R F+δF F V θ θ Mesure de la vitesse d écoulement du sang

10 Application de l Effet Doppler MESURES Vitesse Systolique Vit. télédiastoolique Angle Fréq. cardiaque Accélération Indice de Pulsatilité Indice de Résistance Vitesse moyenne Temps d'ascension syst. Fenêtre "Doppler Couleur" Image échographique Volume de Mesure Doppler pulsé Profondeur (cm) Ligne de tir Doppler pulsé Vitesse Circulatoire (m/s) Vitesse Systolique x Temps (s) Analyse spectrale du signal Doppler x Vitesse Télédiastolique Mode «Triplex»

11 Détection et Mesure du Flux Sanguin par Ultrasonographie Le principe : «Effet Doppler» Son application à la vélocimétrie sanguine L Analyse du Signal Doppler Bande Passante et Filtrage Choix de la Fréquence d émission Choix de l angle d incidence Limites du Doppler à Émission Continue Le Doppler à Émission Pulsée Résolution Spatiale / Temporelle / Ambiguïtés Le Couplage écho-doppler L imagerie des Flux sanguins Doppler tissulaire et poursuite d écho.

12 Analyse et transcription du Signal Doppler δf Tracé simple : fréquencemètre t Analyse spectrale en temps réel

13 Les 3 Dimensions de l analyse spectrale Profil d'écoulement: Analyse Spectrale Vitesse temps Energie

14 velocity + Profil d écouleme nt velocity + - time Profil Plat dans la phase d accélération systolique - time Profil Parabolique dans le reste du cycle cardiaque

15 Analyse Spectrale A S Ligne de Vitesse Maximale T D Ligne de Vitesse Moyenne Quantification de l écoulement sanguin

16 Détection et Mesure du Flux Sanguin par Ultrasonographie Le principe : «Effet Doppler» Son application à la vélocimétrie sanguine L Analyse du Signal Doppler Bande Passante et Filtrage Choix de la Fréquence d émission Choix de l angle d incidence Limites du Doppler à Émission Continue Le Doppler à Émission Pulsée Résolution Spatiale / Temporelle / Ambiguïtés Le Couplage écho-doppler L imagerie des Flux sanguins Doppler tissulaire et poursuite d écho.

17 Application de l Effet Doppler V = F.C/2F.cos θ Conséquences : Bande passante et filtrage Choix de la fréquence d émission Choix de l angle d incidence F = V. 2F. cos θ / C

18 Bande Passante et Filtrage Le signal Doppler se trouve dans le spectre audible Le filtrage «passe-haut» est nécessaire pour éliminer les bruits de paroi F = V. 2F. cos θ / C

19 Filtrage en Mode Doppler Filtre Insuffisant Filtre Correct Filtre Excessif

20 Détection et Mesure du Flux Sanguin par Ultrasonographie Le principe : «Effet Doppler» Son application à la vélocimétrie sanguine L Analyse du Signal Doppler Bande Passante et Filtrage Choix de la Fréquence d émission Choix de l angle d incidence Limites du Doppler à Émission Continue Le Doppler à Émission Pulsée Résolution Spatiale / Temporelle / Ambiguïtés Le Couplage écho-doppler L imagerie des Flux sanguins Doppler tissulaire et poursuite d écho.

21 Choix de la Fréquence d Émission Deux critères : Vitesse circulatoire F = V. 2F. cos θ / C Profondeur d exploration V = F. C / 2F. cos θ

22 Détection et Mesure du Flux Sanguin par Ultrasonographie Le principe : «Effet Doppler» Son application à la vélocimétrie sanguine L Analyse du Signal Doppler Bande Passante et Filtrage Choix de la Fréquence d émission Choix de l angle d incidence Limites du Doppler à Émission Continue Le Doppler à Émission Pulsée Résolution Spatiale / Temporelle / Ambiguïtés Le Couplage écho-doppler L imagerie des Flux sanguins Doppler tissulaire et poursuite d écho.

23 86 Angle d incidence en Doppler Pulsé 64 55

24 85 Mesure de l angle d incidence Mesure erronée : vitesse circulatoire non déterminable 55 Mesure correcte : vitesse circulatoire déterminable

25 Mesure de Vitesse Circulatoire Mesure du Débit Angle Exact Angle +5 Angle -5 Rôle de l angle et du diamètre Conséquences sur l estimation du débit Débit (ml/min) Angle ( )

26 Détection et Mesure du Flux Sanguin par Ultrasonographie Le principe : «Effet Doppler» Son application à la vélocimétrie sanguine L Analyse du Signal Doppler Bande Passante et Filtrage Choix de la Fréquence d émission Choix de l angle d incidence Limites du Doppler à Émission Continue Le Doppler à Émission Pulsée Résolution Spatiale / Temporelle / Ambiguïtés Le Couplage écho-doppler L imagerie des Flux sanguins Doppler tissulaire et poursuite d écho.

27 Doppler et Résolution Spatiale Nécessité de Résolution Spatiale : vitesses multiples au sein d un même vaisseau

28 Doppler et Résolution Spatiale Nécessité de Résolution Spatiale : interception de plusieurs vaisseaux

29 Détection et Mesure du Flux Sanguin par Ultrasonographie Le principe : «Effet Doppler» Son application à la vélocimétrie sanguine L Analyse du Signal Doppler Bande Passante et Filtrage Choix de la Fréquence d émission Choix de l angle d incidence Limites du Doppler à Émission Continue Le Doppler à Émission Pulsée Résolution Spatiale / Temporelle / Ambiguïtés Le Couplage écho-doppler L imagerie des Flux sanguins Doppler tissulaire et poursuite d écho.

30 Mode d émission Doppler F impulsion Largeur Profondeur δf pulsé F+ δf F continu δf F+ δf Doppler continu versus Doppler pulsé

31 Mode d émission Doppler Doppler à émission continue Doppler à émission pulsée

32 Volume de Mesure en Doppler Pulsé Petit volume de mesure : - Relevé, point par point, du profil d écoulement - Mesure des vitesses maximales systoliques et diastoliques, et des indices Large volume de mesure : - Évaluation du profil d écoulement - Mesure de débit

33 Détection et Mesure du Flux Sanguin par Ultrasonographie Le principe : «Effet Doppler» Son application à la vélocimétrie sanguine L Analyse du Signal Doppler Bande Passante et Filtrage Choix de la Fréquence d émission Choix de l angle d incidence Limites du Doppler à Émission Continue Le Doppler à Émission Pulsée Résolution Spatiale / Temporelle / Ambiguïtés Le Couplage écho-doppler L imagerie des Flux sanguins Doppler tissulaire et poursuite d écho.

34 Doppler et Résolution Spatiale La longueur (résolution axiale) du volume de mesure est constante, contrairement à son diamètre (résolution latérale et en épaisseur)

35 Volume de Mesure en Doppler Pulsé Très Petit : Information Ponctuelle, non représentative Environ 2/3 de la lumière : information représentative Très Large : risque d artefacts de paroi

36 Quantification : mesure de débit Artère Carotide Commune normale Veine Porte normale

37 Doppler Pulsé: basse PRF Emission Pulse Reception Echo Low PRF: no spatial aliasing

38 Doppler Pulsé: haute PRF Emission Reception Pulse Echo High PRF: spatial aliasing

39 No Aliasing Low Velocity Vitesse Circulatoire et Ambiguïté Spectrale High Velocity Aliasing

40 Doppler Pulsé : Echantillonnage = Pulse Repetition Frequency (PRF)

41 Fréquence de Répétition des Impulsions Ambiguïté spectrale (sténose carotidienne) Ambiguïté spatiale (sténose mésentérique)

42 Analyse Spectrale : Ligne de Base Centrée : repliement Décalée : spectre entier