Echographie Principes et techniques Laurent Hermoye, Etienne Danse Service de radiologie
Onde mécanique Source: Tom Henderson, The Physics Classroom www.glenbrook.k12.il.us/gbssci/phys/class/sound/soundtoc.html
Son Source: Tom Henderson, The Physics Classroom www.glenbrook.k12.il.us/gbssci/phys/class/sound/soundtoc.html
Fréquence
Fréquence
Longueur d onde
Spectre Son audible: 20 Hz 20 khz Echographie: 1MHz 30 MHz 20 Hz 20 khz 20 MHz
Vitesse Vitesse = fréquence * longueur d onde Air : 340 m/s Gaz : vitesse lente (331 m/s) Liquide + tissu : intermédiaire (1540m/s) Solide rapide (os 3360 m/s)
Interférence
Atténuation Absorption Réflexion Diffusion
Atténuation Due à l absorption et la diffusion Décroissance exponentielle Augmente linéairement avec fréquence Coefficient atténuation db/cm Eau = 0,0022 Foie = 0,9 Os = 20 Poumon = 40
Absorption Atténuation Dissipation d énergie Chaleur Diffusion Si obstacle << λ Réflexion diffuse Interférence Parenchyme
Impédance Impédance Z = ρ v ρ est la masse volumique du tissus (kg/m3) v est la vitesse de propagation (m/s) Coefficient de réflexion : αr = Z Z 2 2 + Z Z 1 1 2 Coefficient de transmission : α R + α T = 1 αt = 4Z 1 Z 2 ( Z1+ Z2) 2
Impédance Air = 0,0004. 10-4 kg m -2 s -2 Foie = 1,65. 10-4 kg m -2 s -2 Os = 6,10. 10-4 kg m -2 s -2
Calcul Interface muscle foie αr = 1,7 1,65 1,7 + 1,65 = 0,015 Interface air - foie 2 αt = 4.1,70.1,65 ( 1,70+ 1,65) 2 = 0,985 αr = 1,65 0,0004 1,65+ 0,0004 2 = 0,9995 αt = 4.1,65.0,0004 ( 1,65+ 0,0004) 2 = 0,0005 Gel pour augmenter le couplage
Réflexion - réfraction Obstacle >> l v θ 1 = θ 3 v sinθ 1 sinθ 2 = v v 1 2
Exprimée en db Intensité db = 10log I I 0 +3 db = puissance doublée
Effet piézoélectrique Certains cristaux (quartz, titanate de baryum, ) Pression signal électrique Pression déformation Source: Think Ceramics
Transducteur Cristal piézoélectrique Poudre de tungstène dans de la résine époxy pour supprimer les réverbérations (damping)
Effet piézoélectrique Optimum quand l épaisseur (ep) est égale à λ/2 Fréquence de résonance: Spectre f c = = λ c 2ep
Facteur de qualité: Transducteur Q = f Faibles valeur (Q = 2) utilisées en clinique Couplage Gel Impédance optimale: 3 f 2 f 1 Z gel = Ztranducteur. Z tissu
Front d onde
Fresnel - Fraunhofer Zones de Fresnel et de Fraunhofer Sonde de rayon r et longueur d onde λ Dfresnel = 2 r λ λ sin θ = 0, 6 r En clinique, peu de dispersion latérale r/λ grand
Focalisation
Réseau phasé
Lobes accessoires Source: Paul Barthez, L imagerie ultrasonore http://www.vet-lyon.fr/ens/imagerie/d1/12.echo2/e2-notes.html
Mode A Mode B Source: Medical Imaging - A tutorial for A-Level Physics http://www.qub.ac.uk/edu/niesu/physics/medical/m-imaging.html
Mode B
Image Impulsion de quelques ns (PT) Pulse Repetition Period (PRP) Depth Of View (DOV) PRP = DOV * 13.10-6 s/cm Frame Time (FT) Nombre de lignes (N) FT = PRP * N Frame Rate (FR) FR = 1/FT
Atténuation Effet indésirable Time gain compensation (TGC) Source: Anaesthesia UK Types of ultrasound artifacts http://www.frca.co.uk/article.aspx?articleid=374
Échographie 3D Acquisition d un volume 3D Sonde classique (balayage manuel) Sonde volumique (balayage automatique) Reconstructions multiplanaires Rendu 3D
Artefacts Chemins multiples Réfraction Vitesse Interface graisse-tissu Speckle Présence d obstacles plus petits que λ
Artefacts Cône d ombre Scanner autour Renforcement postérieur
Artefacts Réverbération Changer angle Gel Source: Anaesthesia UK Types of ultrasound artifacts http://www.frca.co.uk/article.aspx?articleid=374
Miroir Artefacts
Lobes accessoires Artefacts
Effet Doppler
Effet Doppler
Effet Doppler v S est la vitesse à laquelle le mobile s approche f 0 est la fréquence de la source La fréquence perçue est = s 0 v v v f f v vs 0 s s 0 v v v f f f = Δ
Effet Doppler Source = détecteur Onde réfléchie par un objet s approchant du détecteur à la vitesse v s Détecteur mobile Source mobile Source = détecteur Δf 2 f 0 vs v
Effet Doppler Angle θ Δf 2 f 0 vs cosθ v
Mesure de flux Doppler couleur Doppler pulsé
Imagerie harmonique On émet à la fréquence fondamentale f On reçoit aux fréquences harmoniques 2f, 3f, Harmoniques créées par Diffusion non-linéaire Propagation non-linéaire
Propagation non-linéaire Source: Amersham Health. Encyclopaedia of Medical Imaging http://eu.amershamhealth.com/medcyclopaedia/
Diffusion non-linéaire Source: Amersham Health. Encyclopaedia of Medical Imaging http://eu.amershamhealth.com/medcyclopaedia/
Imagerie harmonique
Imagerie harmonique
Microbulles SF 6 SF 6 SF 6 SF 6 SF 6 SF 6 Microbubbles under ultrasound field
Phases
Applications abdominales
Applications en obstétrique Diagnostic de grossesse Date Mesures Détection de malformations Jumeaux Visualisation 3D