LES ULTRASONS - APPLICATIONS MEDICALES Léandre Pourcelot INSERM U 316 CHRU Bretonneau, Tours
17/02/2003 STENT DE LA CAROTIDE * INTERNE
POURQUOI LES ULTRASONS? Technique non dangereuse et non ionisante Technologie rapidement évolutive Rapport information / coût très élevé Appareils déplaçables de plus en plus légers Imagerie et information Doppler temps réel Sondes variées - Applications très vastes Possibilité de guidage de gestes c. et Th. Evolution vers l utilisation thérapeutique des ultrasons
CARACTERISTIQUES DES ULTRASONS MEDICAUX On utilise des ondes longitudinales Fréquences F de 1 à 35 Mhz Longueurs d onde λ = c(1540 m/s)/f 40 à 1500 microns Atténuation dans les tissus mous de l ordre de 1 db/cm/mhz Impédances acoustiques des tissus Z=ρxc, voisines de celle de l eau Les lois de Descartes (miroir) et de diffusion s appliquent (microscopie)
Les techniques ultrasonores Imagerie échographique: - Imagerie par balayage mécanique ou électronique - Imagerie harmonique, 3D, avec produits de contraste, Enregistrement temps-mouvement TM Techniques à effet Doppler : - Enregistrement des courbes de vitesse, analyse spectrale des signaux Doppler - Visualisation du sang circulant : imagerie Doppler couleur, Doppler puissance, B Flow, Ultrasons de puissance
PIEZO-ELECTRICITE DU QUARTZ (SILICE)
CAPTEUR ULTRASONORE EN COUPE
INTERACTION ULTRASONS/MILIEU DE PROPAGATION
ECHOGRAPHIE CARDIAQUE TEMPS- MOUVEMENT 20/08/02 *
ECHOGRAPHIE TEMPS-MOUVEMENT
TM-DOPPLER TISSULAIRE (CŒUR) Paroi antérieure S D Paroi postérieure
Echographe à balayage manuel et échelle de gris, 1973 L IMAGERIE ECHOGRAPHIQUE DES ANNEES 1970 Coupe parasagittale droite passant par le foie et le rein dt
SONDE D ECHOGRAPHIE A BALAYAGE MECANIQUE
Appareil et sonde d imagerie cutanée Dermcup
ECHOGRAPHIE CUTANEE Echographie haute résolution de la peau: coupe de 6x5 mm, résolution 180 microns. Tours, 1998.
CAPTEUR MULTI-ELEMENTS
TRANSDUCTEURS BALAYAGE PRINCIPE DU BALAYAGE ELECTRONIQUE PAR COMMUTATION SONDE ECHO BALAYAGE ELECTRONIQUE SUR SONDE CONVEXE
BALAYAGE ELECTRONIQUE SUR BARETTE PLANE foie Veines sus-hépatiques 17/02/2003 diaphragme * Sein-Fibroadenome
PRINCIPE DU BALAYAGE ELECTRONIQUE PAR DEPHASAGE FRONT D ONDE IMPULSION ELECTRIQUE LIGNES A RETARD DIRECTION DE PROPAGATION TRANSDUCTEURS SONDE
Déphasage commutation SONDES D ECHOGRAPHIE A BALAYAGE ELECTRONIQUE
BALAYAGE ELECTRONIQUE SECTORIEL FOIE VESICULE REIN
FOIE LESION
Faisceau ultrasonore. Méthode Schlieren E
TRANSDUCTEURS FOCALISATION ELECTRONIQUE EN POURSUITE D ECHOS ZONES FOCALES PROFONDEUR
RESOLUTION AXIALE : DUREE DE L IMPULSION D EMISSION
EVOLUTION DES IMAGES 85 / 90 / 95
C I C P C E V J C P C I plaque C P plaque plaque
Cœur foetal Cou foetal Position du placenta 3D 24e semaine jambes et insertion du cordon
IMAGERIE 3D
25e Semaine Face et bras
SONDES D ECHOGRAPHIE ENDO- RECTALES ET ENDO VAGINALES
ENDOSONOGRAPHIE Sac gestationel 11e semaine plexus choroîdes
10 mm Endosonographie:: grossesse gémellaire 8e semaine
FŒTUS 9,5 SEMAINES 28 mm
ECHOGRAPHIE TRANS- OESOPHAGIENNE
ECHOGAPHIE ENDO-VASCULAIRE CAPTEUR CATHETER
COUPES HISTOLOGIQUES ECHOGRAPHIE ENDO VASCULAIRE
GUIDAGE DE PONCTION DE PROSTATE PAR ECHOGRAPHIE VESSIE PROSTATE AIGUILLE DE PONCTION SONDE ECHOGRAPHIQUE
SONDES A BALAYAGE ELECTRONIQUE
APPAREILS D ECHOGRAPHIE
L échographie au lit du malade Appareil d échographie portable (1,8 kg). Cet appareil posséde les fonctions d imagerie et Doppler les plus performantes retrouvées sur les appareils en poste fixe
VG +µ bulles Echocardiographie de contraste
HCC: HYPERVASCULAR LESION CONTRASTE ULTRASONORE : TUMEUR VASCULAIRE DU FOIE Contrast enhanced US Contrast enhanced US
COMPORTEMENT NON LINEAIRE DES µ BULLES Déformation Pression
DETECTION HARMONIQUE PAR SOUSTRACTION Emission Réception f 0 Réception 2f 0 Xmt 1 Xmt 2 + +
Image originale Image par harmoniques Image originale Technologie de contrôle d amplitude
PRINCIPE DE L EFFET DOPPLER
EXAMEN PAR EFFET DOPPLER A EMISSION CONTINUE
DEBITMETRIE DOPPLER ET CHIRURGIE EXPERIMENTALE (Carotide de chien, Lyon 1965) Capteur Doppler
DUPLEX ECHOGRAPHIE-DOPPLER Fenêtre Doppler
PROFILS DE VITESSE DANS LA CAROTIDE 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Bifurcation carotidienne Carotide interne tortueuse Artères cérébrales foetales
CORDON OMBILICAL
TRIPLEX ECHO-DOPPLER FEMORAL
Sténose du tronc coeliaque
CP STENOSE CAROTIDE INTERNE CI plaque Doppler pulsé et analyse spectrale Doppler couleur
RETRECISSEMENT MITRAL DOPPLER MITRAL VG JET MITRAL OG LIGNE DOPPLER
VG VD OD REGURGITATION M ITRALE
--1 m/s --4m/s --1 m/s --4m/s Analyse spectrale du signal doppler femoral. Stenoses de valeurs croissantes --2m/s
IMAGERIE DOPPLER PUISSANCE 3D Cortex renal Vascularisation hépatique
sténose Carotide commune Carotide interne B-Flow-Sténose de la carotide interne Doppler couleur-sténose carotide interne ulcération COMPARAISON DOPPLER COULEUR- B FLOW B-Flow-Ulcération de la carotide commune
Généralisation de l emploi des Ultrasons Spatial : médecine et physiologie spatiale Sport :condition physique, traumatologie Conditions extrêmes : pilotes de chasse, alpinistes Aide aux handicapés Vétérinaire / CND / sous-marin
L ECHOGRAPHIE POUR TOUS
Ultrasons et conditions extrêmes Etude par Doppler transcranien de la circulation cérébrale chez les pilotes de chasse
Ultrasons et microgravité Etude de la réponse cardiovasculaire en microgravité, à bord de la station orbitale MIR. L échographe-doppler «As de cœur», avec son écran et son panneau de commande, est visible à gauche de l astronaute porteur d un pantalon type LBNP.
Matrice
Ostéodensitométrie ultrasonore BEAM SCANNER
BEAM SCANNER IN-VITRO IMAGES SLICE OF HEEL BONE 20 mm WIDTH BUA SOS
Atténuation Jours Estimation du paramètre BUA moyenné sur cinq sujets ( pieds droits), pendant une expérience d alitement forcé d une durée de 4 mois(points grisés) et de réambulation (points noirs).
Insuline transcutanée in-vivo 14 12 Glyc émie (mmol/l) 10 8 6 4, Injection de 0,5 UI e n IM (n=2) 2,5W/cm² (1,6s/ 2,4s) 24min/1 h (n=5) 2,5W/cm² (3,2s/ 4,8s) 6 min/15min (n=4) 2 US on 0 0:00 0:30 1:00 1:30 2:00 2:30 3:00 Temps (heures)
CONCLUSIONS Les ultrasons sont applicables à presque tous les organes à l exception du poumon (air). Les examens ultrasonores représenteront à terme 60 à 80% de l ensemble des examens tomographiques des organes mous. L évolution se fait vers des appareils de plus en plus légers et vers l imagerie 3D rapide.
ORIENTATION ET FOCALISATION ELECTRONIQUE
RECEPTION ULTRASONORE MULTICANAUX
COURBES DE VITESSE, ET ANALYSE SPECTRALE DES SIGNAUX DOPPLER
INSUFFISANCE MITRALE
normal 60% 80% Analyse spectrale du signal doppler carotidien. Sténoses de valeur croissantes 95%
La révolution ultrasonore... Une histoire qui débute dans les années 1950 Reid 1952, Echo A, Satomura 1957, Doppler Une affaire d ingénieurs et d «illuminés» Une application majeure : la neurologie, suivie par la cardiologie (TM), l ophtalmologie et l obstétrique Une évolution spectaculaire et prévisible Une technique non ionisante, non invasive Un probléme de formation des utilisateurs Une opposition farouche
profile spectrum profile systole diastole Extraction of flow profiles in a carotid stenosis (maximum velocities in white, minimal velocities in green and mean velo cities in pink). Symmetrical velocity profile in systole and excellent fitting of modelized curves (left). 17/02/2003 Asymmetrical profile in Dolphins, diastole Bologna, * (right). april 2002 Upper curves: velocity profile (left) and velocity spectrum (right) in systole
ECHOGRAPHIE ENDO-CORONAIRE