Image échographique par ultrasons

1. Image échographique par ultrasons

2. Sommaire I. Les ultrasons 1) Les propriétés ultrasonoresa. Spécificités des ondes ultrasonores b. Propagation des ondes 2) Particularité de la sonde échographiquea. Emission b. Réception c. Représentation d'une image II. L’ échographie 1) Qu'est-ce que l'échographie ? 2) Son principe III. Expérience Réflexion de certains ultrasons par un tissu (ici la peau)

3. I. Les ultrasons Les ultrasons sont utilisés dans l'imagerie médicale et principalement dans le domaine de L'échographie et du doppler. Nous avons choisi d'étudier plus particulièrement l'échographie. Pour commencer, nous pouvons rappeler que l'ultrason est un son, il est donc défini par une fréquence. Celle-ci doit être supérieure à 20 000Hz. L'ultrason se déplace dans différents milieux, à des vitesses différentes.

4. Une Onde ultrasonore se caractérise par 6 éléments: - sa célérité - son impédance - sa fréquence - sa longueur d’onde - sa pression - son intensité 1) Les propriétés ultrasonoresa. Spécificités des ondes ultrasonores

5. La célérité est due au type de milieu dans lequel l'onde se déplace. Pour la calculer, il faut tout d'abord calculer l'impédance acoustique, Z, qui dépend de la compressibilité du milieu, x, et la masse volumique. Nous faisons alors le rapport entre l'impédance et la masse volumique pour obtenir la célérité. On peut dégager 4 types de sons différents suivant leurs fréquences : Sons : Infrasons Sons audibles Ultrasons Fréquence : 0 à 20 Hz 20 Hz à 20 kHz 20 kHz à 1GHz La longueur d'onde, λ, est définie par le rapport entre la célérité et la fréquence de l'ultrason.

6. b. Propagation des ondes Une fois émises, les ondes ultrasonores se propagent et progressent dans un milieu sous la forme d'ondes mécaniques. Lors de la propagation, l'onde ultrasonore se déplace dans un milieu matériel qui est responsable de sa vitesse de propagation. Les ultrasons sont des ondes acoustiques à fréquences acoustiques de 20 kHz à 200 MHz, ils sont donc inaudibles pour l'oreille humaine. Ils se propagent parfaitement en milieu liquide (ex: le sang), mais également dans les tissus biologiques naturellement riches en eau. Selon la nature du milieu, les ultrasons se propagent à une vitesse particulière. Sachant que l'organisme humain est composé d'environ 70% d'eau, les ultrasons se propagent à une vitesse qui avoisine les 1500 m/s, selon la nature des organes traversés.

7. Milieux traversés par les ultrasons :

9. Dans le cadre de l'émission, la sonde envoi une fréquence ultrasonore supérieure à 2 000 Hz. La sonde échographique est composée d'une céramique, un amortisseur et d'un adaptateur d'impédance qui a pour but d'envoyer et de recevoir un signal ultrasonore. 2) Particularité de la sonde échographiquea. Emission Composition d’une sonde échographique

10. Chaque sonde possède une forme particulière mais la fréquence est dû à la forme du cristal : plus il est petit plus la fréquence émise est élevée. La deuxième partie de la sonde est l'amortisseur qui possède deux rôles : - amortir les vibrations - éviter les rayonnements parasite vers l'arrière. Enfin l'adaptateur d'impédance a pour but de faire barrière entre la peau du patient et les électrodes ainsi que protéger la céramique. Les sondes linéaires Les sondes micro convexes Les sondes convexes

11. b. Réception Une fois les ondes ultrasonores réfléchies, elles doivent être réceptionnées pour obtenir une image. L'onde ultrasonore une fois réfléchie, arrive au niveau de la céramique puis cette céramique envoie un signal électrique qui sera traité pour obtenir une image.

12. c. Représentation d'une image Les images d’échographies sont le plus souvent monochromes. Quand vous y voyez des couleurs, c’est que l’on utilise le doppler et le codage couleur. Comment vont se comporter les différents tissus de l’organisme ? Les liquides simples, dans lesquels il n’y a pas de particules en suspension, se contentent de laisser traverser les sons. Ils ne se signalent donc pas par des échos. Ils seront noirs sur l’écran. Les liquides avec particules (le sang, le mucus), contiennent de petits échos. Ils apparaîtront donc dans les tons de gris. Plus ou moins homogènes.  Les structures solides, l’os par exemple, captent et renvoient beaucoup les échos. Ils n’en laissent passer que très peu. On verra donc une forme blanche avec une ombre derrière. Une exception cependant, la voûte crânienne, très fine et perpendiculaire aux échos, en laisse passer. Les tissus mous sont plus ou moins écho gènes ; le placenta est plus blanc que l’utérus qui est plus blanc que les ovaires. Le gaz et l’air apparaissent comme l’os, très blanc.

13. Les premières échographies ont été réalisées par le médecin écossais Lan Donald en 1957. C’est à partir de balises dispersées dans la mer du Nord, durant la seconde guerre mondiale, qu’il était chargé de relever, qu’il a compris l’importance qu’avait cette technique (ultrasons) dans le domaine médical. Les progrès de l’échographie se mesurent en terme d’images : dans les années 70, on peut distinguer l’apparition de dégradés de gris facilitant la perception des formes puis l’apparition de couleurs grâce au couplage avec le doppler. Ensuite dans les années 80, on passe de l’image arrêtée (photo) au mouvement : l’examen se fait en temps réel. II. L’ échographie

14. 1) Qu'est-ce que l'échographie ? L’échographie est une technique d’imagerie médicale récente puisqu’elle est apparue il y a 20 ans. Cette technique permet d’explorer toutes sortes d’organes (sein, muscles, articulations, foie, rein, vessie et même le fœtus). L’examen dure 15 à 30 minutes et il permet d’établir un diagnostic rapide. L'appareil utilisé pour réaliser les échographies s'appelle un échographe.

15. 2) Son principe On place une sonde sur la région à examiner après avoir appliqué sur la peau un gel qui permet de supprimer la présence d’air entre la sonde et la peau (l’air empêche la transmission d’ultrasons). Cette sonde est faite de plusieurs émetteurs disposés côte à côte. Quand l’un d’entre eux émet un ultrason, celui-ci pénètre donc les tissus jusqu’à ce qu’il soit arrêté par une structure et réfléchi (l’ultrason qui est émis dans cette structure est en partie absorbé par les éléments qui la compose et en partie réfléchi). Il est alors renvoyé en direction de la sonde comme un faisceau lumineux par un miroir. Plus la structure est éloignée plus il mettra du temps à revenir. L'écho qui en résulte est enregistré et donne des informations sur la position et la densité des tissus rencontrés. La vitesse de propagation de l’onde sonore étant connue, il suffit de mesurer le temps qui s’écoule entre l’émission du message et la réception de l’onde réfléchie pour connaître la position d’un organe par exemple. 

16. III.Expérience Réflexion de certains ultrasons par un tissu (ici la peau) But : montrer que la peau réfléchit certains ultrasons (nous n’avons pas eu la possibilité de démontrer que certains ultrasons pouvaient être absorbés par la peau). Matériel : un générateur, un oscilloscope, un émetteur et un récepteur d’ultrasons et une main. Protocole : on positionne l'émetteur (relié au générateur et à l’oscilloscope) et le récepteur , côte à côte. Puis en face, à environ 30 cm, on place la main d’une de nos camarades.

17. Analyse et interprétation : En visualisant l’écran de l’oscilloscope, on peut remarquer la présence de salves d’ultrasons. Ce phénomène peut s’expliquer par le fait que la peau de la main réfléchit certains ultrasons via le récepteur. On remarque tout de même un certain retard entre l’émission d'ultrasons et la réception. Ce retard est le temps que mettent les ultrasons pour parcourir 60 cm. Conclusion : La peau réfléchit donc certains ultrasons ce qui nous permet de mieux comprendre le principe des ultrasons dans l’échographie.