Chapitre 25 : Ondes sonores et applications médicales des ultrasons PDF

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Ou accéder à la page web suivante : https://student.turningtechnologies.eu/#/ Connectez-vous sur la session entrez sous physgen2023 guest/invité  Chapitre 25 Ondes sonores : applications médicales des ultrasons Pr François Bochud FBM – BMed – module B1.1 Cours de physique générale https://www.diagnosisart.com/product-page/expansion-heart-ultrasound  Objectifs Expliquer les raisons pour lesquelles on utilise des ultrasons en échographie médicale et en thérapie par ultrasons Décrire le parcours d'une onde en échographie médicale depuis l'émetteur jusqu'au détecteur et comment on peut obtenir une image Expliquer l'effet Doppler et calculer la vitesse du sang à partir des fréquences émise et reçue et de la vitesse du son dans les tissus Les ultrasons (US) sont essentiellement utilisés en médecine dans un but d'imagerie (échographie), mais également en thérapie pour leur capacité à déposer de l'énergie dans l'organisme de manière ciblée. La raison pour laquelle on a recours à la gamme de fréquences US en échographie s'explique par le fait qu'il faut des longueurs d'onde suffisamment petites pour mettre en évidence des détails de petites dimensions. En thérapie, le choix des US s'explique par le fait qu'on désire généralement déposer de grandes quantité d'énergie et que l'absorption est d'autant plus importante que la fréquence est élevée. Avec une vitesse de propagation du son de l'ordre de 1'500 m/s, les fréquences utiles sont donc situées entre 1 et 20 MHz. L'onde US est générée par une sonde comportant des cristaux piézoélectriques. L'onde se propage dans les tissus où elle est exponentiellement absorbée, mais également partiellement réfléchie aux interfaces délimitant des zones d'impédances différentes. Ces ondes réfléchies sont mises à profit en échographie, car celles qui parviennent à rejoindre la sonde peuvent alors être mesurées par les cristaux piézoélectriques de la sonde. Selon la disposition des cristaux dans la sonde et la séquence temporelle de leurs émissions, il est possible de confectionner des images 1D, 2D, 3D ou 4D. L'effet Doppler utilisé par les radars routiers peut également être appliqué aux ondes US afin de mesurer la vitesse du sang dans les vaisseaux de manière non invasive. Les images obtenues par US sont appelées échographies leurs avantages principaux sont qu'elles n'utilisent pas de rayonnements ionisants, qu'elles fournissent des images en temps réel et que les instruments sont suffisamment portables pour être amenés au lit du patient. leur coût est nettement inférieur à celui des autres dispositifs d'imagerie. Les inconvénients sont essentiellement liés à la limitation du champ de vue, la nécessité d'avoir un patient coopérant, la difficulté d'imager des structures obscurcies par les os, l'air ou les gaz, et la nécessité d'avoir un opérateur qualifié. les US connaissent un renouveau grâce des calculateurs permettant de traiter de grandes quantités de données en temps réel. Cela permet en particulier de développer l'élastographie (carte de l’élasticité des tissus). L'utilité diagnostique de cette modalité est évidente lorsqu'on sait que les tumeurs malignes tendent à être plus rigides que les tumeurs bénignes. À cela s’ajoute l’amélioration de la vitesse d'acquisition des appareils US : actuellement de 30 et 40 images par seconde, il faut s'attendre à qu'ils produisent entre 1'000 et 2'000 images par seconde. Cela permettra de mieux caractériser des processus dynamiques comme le flux sanguin.  Les ultrasons pourraient bien devenir le stéthoscope du futur Dr Jean-Yves Meuwli professeur UNIL-FBM radiologue CHUV https://besthandheldultrasound.com/ Lecture des images : un métier ! Déchirure  Lecture des images : un métier ! présence de calcifications  Production et détection des ultrasons ↑ Utilisation de transducteurs piézo-électriques – dipôles électrique (quartz, céramique) Une variation de tension peut être transformée en mouvement mécanique …et réciproquement  Échographies une brève impulsion d'énergie mécanique créée par un transducteur est introduite dans le corps par contact avec la peau. L'impulsion ultrasonore qui en résulte se déplace à la vitesse du son dans les tissus. Les réflexions résultant des différences d'impédance créent des échos qui reviennent vers le récepteur du transducteur. La collecte et l'enregistrement des amplitudes des échos au cours du temps fournissent des informations sur la profondeur des tissus et l'échogénicité le long du trajet, qui sont codées sous forme de niveaux de gris. En répétant le processus des centaines de fois avec un petit changement incrémentiel dans la direction de l'impulsion, on obtient une coupe, ou image tomographique Outre l'imagerie tomographique bidimensionnelle (2D), l'échographie permet de mesurer des distances et des volumes anatomiques, d'étudier le mouvement, de mesurer la vitesse du sang, la rigidité des tissus et l'imagerie 3D. Le même principe est utilisé pour obtenir des images de l'intérieur de la Terre. Pour connaître la nature du sol à courte distance (par exemple pour délimiter la présence d'un puits de pétrole), une onde sonore est générée de manière mécanique (explosif ou camion vibrateur) et en mesurant le mouvement dans les environs à l'aide de sismographes. A plus grande échelle, l'analyse des sismographes dans les heures, voire les mois après un tremblement de terre important, permet de recueillir des informations sur l'intérieur de notre planète.  Faisceau ultrasonore L'oscillation d'un transducteur piézo-électrique en un point produit une onde sphérique  Faisceau ultrasonore Les sondes utilisées en pratique émettent des ondes relativement planes (plusieurs dizaines de cristaux)  Faisceau ultrasonore Les sondes utilisées en pratique émettent des ondes relativement planes (plusieurs dizaines de cristaux) -interferences transducteurs alignés dans onde plane les sonde - les ultrasons sont des ondes sonores dont la fréquence est supérieure à la fréquence maximale audible par l'être humain : > 20 kHz. La fréquence utilisée est le fruit d'un compromis entre une bonne résolution spatiale (à haute fréquence la résolution est meilleure) et une bonne pénétration de l'onde sonore dans le corps (à basse fréquence, l'onde sonore pénètre plus profondément). Le lien entre la résolution spatiale et la fréquence s'explique par le fait que la diffraction rend difficile de visualiser des objets de tailles inférieures à la longueur d'onde λ. Celle‐ci doit donc être plus petite que les objets à visualiser. En considérant une vitesse de propagation du son dans les tissus mous cs≈1'500 m/s, ceci nous contraint à la gamme de fréquences des US entre 1 et 20 MHz. En effet, f=1 MHz correspond à λ=cs/f=1.5 mm, alors que f=20 MHz correspond à λ=0.075 mm. L'effet est particulièrement visible pour en dessus de 5 MHz Les structures superficielles telles que les muscles, les tendons, les testicules, le sein, les glandes thyroïde et parathyroïde et le cerveau néonatal sont donc imagées à des fréquences relativement élevées : très bonne résolution spatiale et pas de nécessité d'explorer en profondeur. Les structures plus profondes telles que le foie et les reins sont en revanche imagées à des fréquences plus basses (1 à 6 MHz) au prix d'une résolution spatiale moindre.  Production et collection de l’onde l’effet piézoélectrique : la production et la détection d’ondes US par un transducteur reposent sur la propriété qu'ont certains cristaux de se déformer quand ils sont traversés par un courant électrique et de produire un signal électrique lorsqu'ils sont déformés. Une sonde US typique comporte quelques centaines de cristaux piézoélectriques placés côte à côte (jusqu'à quelques milliers en échographie cardiaque). Chacun d'eux est excité par une impulsion électrique de 2 à 5 oscillations qui conduit à l'émission d'une ondelette sphérique. L'onde produite collectivement par la sonde est alors la somme des interférences de toutes les ondelettes. Selon la disposition des cristaux dans la sonde et la séquence temporelle de leurs émissions, la géométrie de l'onde peut être bidimensionnelle (sectorielle, linéaire, trapézoïdale), 3D (pour une acquisition volumique) voire même 4D (représentation volumique au cours du temps). Lorsque l'onde US réfléchie est de retour vers la sonde, les cristaux piézoélectriques fonctionnent en mode inverse et transforment l'énergie mécanique reçue en énergie électrique. On notera que la pression appliquée par un transducteur médical d’imagerie est environ 10 fois supérieure la pression atmosphérique (1 MPa), alors qu'au retour de l’onde, il est capable de détecter des amplitude 1000 fois inférieures (1 Pa). La majorité des examens échographiques sont effectués à l'aide d'un transducteur à la surface du corps. Pour une meilleure visualisation, des transducteurs à usage spécial sont également couramment utilisés à l'intérieur du corps : échographie endovaginale, endorectale ou transœsophagienne. On en trouve même qui sont montés sur des cathéters de petit diamètre et qui peuvent être placés dans des vaisseaux sanguins pour imager les parois.  Obtention du signal US Après avoir été réfléchie par les tissus, l'énergie mécanique de l'onde US est transformée en énergie électrique. La durée de l’aller‐et‐retour de l’impulsion est convertie en distance en utilisant en général une vitesse de propagation de 1540 m/s (15.4 mm/μs). Après l’acquisition du signal électrique, un post‐traitement doit encore être appliqué avant de représenter le signal sur un écran afin de prendre en compte la diminution du signal due à la transmission imparfaite (αT) et à l'absorption de l'onde en fonction de la distance parcourue (μ). L’image est obtenue ligne après ligne. Avant d’appliquer une impulsion pour échantillonner la ligne suivante, il faut attendre que tous les échos profonds aient été réceptionnés.  Principe d'acquisition Chaque interface produit un écho Le retard entre les échos est lié à la profondeur amplitude devient de + en phis faible écho 1 Temps écho 2 écho 3 Distance position 1 position 2 position 3  Principe d'acquisition a profond & faide amplification du Signal pus il trauerse la matière plusacare Le signal doit être amplifié en fonction de la profondeur  Exemple d’acquisition par réflexion Le faisceau ultrasonore balaie le plan les points échogènes sont indiqués sur l’écran par la brillance Fœtus Cœur Aspect d’une image US – le tendon d’Achille sain Graisse Tendon Os  Quel paramètre de l'image US est lié au gel placé sur le corps de la patiente ? YouTube – Steve Mould - https://youtu.be/AzZ7DjS4ti4  Quel paramètre de l'image US est lié au gel placé sur le corps de la patiente ? (plusieurs réponses possibles) 1. la profondeur des interfaces 2. la profondeur que l'onde peut imager 3. la résolution spatiale 4. la transmission de l'onde à une interface 5. la vitesse de déplacement des fluides  Réflexion perpendiculaire sur une interface vitesse du onde son 4 Réflexion incidente 2  Z1 − Z 2  αR =    Z1 + Z 2  Milieu 1 onde réfléchie c 1 , Z1 in Transmission Milieu 2 4 Z1 Z 2 c2 , Z2 onde pas de changement de αT = transmise fréquences aux ( Z1 + Z 2 ) 2 changements de milieux même oscillation v change- > longueur conde change Impédance acoustique : Z = ρ cs (résistance du milieu à une onde sonore) resistance à l'onde sonore Lorsque les US traversant des structures d'impédances différentes, des réflexions ont lieu aux interfaces. Si la taille des structures est plus grande que la longueur d'onde λ, les réflexions produites sont dites spéculaires et l'onde est réfléchie de manière macroscopique. Lorsque les structures sont plus petites que λ cela provoque de la diffraction et la diffusion dans de multiples directions. Ces réflexions sont dites diffuses, et le signal renvoyé vers le transducteur est réduit de manière substantielle. Ce phénomène de réflexion explique également pourquoi une sonde US n'est jamais appliquée à nu sur la peau. En effet, l'interface d'air qui sépare le transducteur de la peau réfléchirait la quasi totalité de l'onde US avant même qu'elle ne pénètre dans le tissu. On remédie à ce problème en appliquant un gel entre la surface de la sonde et le tissu, dont l'impédance minimise les réflexions.  Réflexion et transmission à une interface Geneette Que les en Rayonnement Ultrasonores Interface Proportion réfléchie (%) Proportion transmise (%) Eau / air 99.89 0.11 réflexion Tissu mou / air 99.90 0.10 quasi parfaite Tissu mou / poumon 63.64 36.36 Tissu mou / os 43.50 56.50 Tissu mou /eau 0.23 99.77 transmission quasi parfaite Graisse / muscle 1.08 98.92 2 Z −Z  αT = 4 Z1 Z 2 αR =  1 2  ( Z1 + Z 2 ) 2  Z1 + Z 2  on vérifie que αR + αT = 1  Vitesse de propagation cs de l'onde US https://www.artsper.com/gb/contemporary-artworks/painting/441750/speed  Quel paramètre de l'image US est lié à la vitesse de propagation de l'onde ? & (plusieurs réponses possibles) 1. la profondeur des interfaces- 2. la profondeur que l'onde peut imager 3. la résolution spatiale 4. la transmission de l'onde aux interfaces 5. la vitesse de déplacement des fluides  Quand est où a-t-on fait la 1ère mesure de la vitesse du son dans l’eau? https://www.sciencephoto.com/media/470658/view/speed-of-sound-experiment-1826  Quand et où a-t-on fait la 1ère mesure de la vitesse du son dans l’eau? 1. 1633 – Lac de Vincennes (F) 2. 1744 – Lake District (Cumbria, UK) 3. 1781 – Crater Lake (Orégon, USA) 4. 1822 – Léman (CH, F) 5. 1931 – Königsee (Bavière, D)  Vitesse de l’onde US (ou sonore) Après avoir été réfléchie par les tissus, l'énergie mécanique de l'onde US est transformée en énergie électrique. La durée de l’aller‐et‐ Matériau Vitesse moyenne (m/s) retour de l’impulsion est convertie en distance en utilisant en général une vitesse de propagation de 1540 m/s (15.4 mm/μs). air 330 Après l’acquisition du signal électrique, un post‐traitement doit encore être appliqué avant de représenter le signal sur un écran afin graisse 1'450 de prendre en compte la diminution du signal due à la transmission atomes de + en + liés imparfaite (αT) et à l'absorption de l'onde en fonction de la distance eau 1'480 parcourue (μ). L’image est obtenue ligne après ligne. Avant d’appliquer une tissu mou 1'540 impulsion pour échantillonner la ligne suivante, il faut attendre que cerveau 1'540 tous les échos profonds aient été réceptionnés. foie 1'550 rein 1'560 En imagerie US, sang 1'570 les images sont reconstruites en muscle 1'580 supposant cristallin 1'620 cs = 1'540 m/s = 1.54 mm/µs os 4'080  Fréquence f de l'onde US https://www.redbubble.com/i/art-print/Earth-Frequency-by-MenegaSabidussi/13917289.DJUF3  Quel paramètre de l'image US est lié à la fréquence de l'onde (en Hz) ? (plusieurs réponses possibles) 1. la profondeur des interfaces 2. la profondeur que l'onde peut imager 3. la résolution spatiale 4. la transmission de l'onde aux interfaces 5. la vitesse de déplacement des fluides  f Infrasons Sons (audibles) Ultrasons (US) f < 20 Hz 20 Hz < f < 20 kHz f > 20 kHz f En médecine 1 MHz < f < 20 MHz Longueur d'onde à 7.5 MHz dans le tissu mou λ λ = cs/f = 1540 / 7'500'000 plus basse est la fréquence US (en Hz) haute - - plus mauvaise est la résolution longueu = 0.0002 m = 0.2 mm spatiale (en mm ou mm-1) donde  Absorption de l’onde ultrasonore profondeur Resentation de d'exploration typique I ( x ) = I0 e −µx 1 Fréquence Prof. maxi. perte 2 fois 30 dB 10 kHz - 0.1 2.5 MHz >15 cm acceptable Absorption I/I0 (-) 5 MHz 10 cm 7.5 MHz 5-6 cm 10 MHz 2-3 cm 0.01 0.001 plus basse est la fréquence US (en Hz) 0.0001 plus grande est la profondeur 0 2 4 6 8 10 12 14 d'exploration Profondeur (cm) Fréquence réfléchie  Quel paramètre de l'image US est lié à la fréquence de l'onde réfléchie ? (plusieurs réponses possibles) 1. la profondeur des interfaces 2. la profondeur que l'onde peut imager 3. la résolution spatiale 4. la transmission de l'onde aux interfaces 5. la vitesse de déplacement des fluides  Effet Doppler λ0 L'échographie Doppler évalue la vitesse de "réflecteurs" en mouvement, généralement des cellules sanguines dans le système vasculaire, en se basant sur les décalages de fréquence qui se produisent entre l'impulsion incidente et l'écho de retour Une analogie familière est le son perçu par une personne sur un quai de gare et qu'un train passe en actionnant son sifflet. Une tonalité aiguë est perçue lorsque le train s'approche, suivie d'une tonalité grave lorsque le train s'éloigne. Cela s'explique parce que les ondes sonores qui s'approchent sont comprimées par le mouvement, ce qui réduit la longueur d'onde (et donc augmente la fréquence). A l'inverse, une plus grande longueur d'onde (et donc une fréquence plus basse) est émission perçue lorsque les ondes sonores s'éloignent de λ0 l'observateur. https://www.acs.psu.edu/drussell/Demos/doppler/doppler.html  Effet Doppler perception émission perception λλ0 https://youtu.be/82imMJCRU4s https://www.acs.psu.edu/drussell/Demos/doppler/doppler.html  Effet Doppler λλ0 λ0 savant a s petit l'onde perception émission perception λλ0 https://youtu.be/82imMJCRU4s https://www.acs.psu.edu/drussell/Demos/doppler/doppler.html  Effet Doppler incidente réflecteur réfléchie fixe pas de décalage θ = 0° https://www.acs.psu.edu/drussell/Demos/doppler/doppler.html  Effet Doppler incidente réflecteur réfléchie fixe pas de décalage θ = 0° incidente réflecteur réfléchie mobile décalage Doppler θ = 0° Cglobules s'approche sanguins) de la sonde doe Congueur angle https://www.acs.psu.edu/drussell/Demos/doppler/doppler.html  Un réflecteur en mouvement modifie la longueur d’onde de l’écho de retour, et donc la fréquence. Pour le réflecteur qui se déplace vers le transducteur la longueur d’onde est raccourcie et la fréquence est augmentée tandis que le contraire se Effet Doppler produit pour le réflecteur qui s’éloigne du transducteur. Lorsqu’elle fait un angle avec la direction du réflecteur, la longueur d’onde (fréquence) mesurée n’est pas égale a celle dans la direction du réflecteur sauf dans le cas d’un réflecteur stationnaire ou il n’y a pas de changement de longueur d’onde ou de fréquence I angleselonlaet ter incidente réflecteur réfléchie fixe pas de décalage θ = 0° incidente réflecteur réfléchie mobile décalage Doppler θ = 0° s'approche de la sonde s'éloigne de la sonde incidente réflecteur réfléchie mobile décalage Doppler θ = 0° https://www.acs.psu.edu/drussell/Demos/doppler/doppler.html longueude devient plus grande en cha  Réflexion à angle θ sur des globules en mouvement Objet reflechissant se deplaçant avec vitesse v I par globule rouge un angle à la vitesse rapporttropagation de l'onde f(fo ∆f - fr) émetteur f0 v v/ / = cs 2 f0 récepteur f2 v/ / v/ / θ = cosϑ ⇒ v = v cosϑ C(e v// ∆f v/ / = cosϑ θ ⇒ v= cs v v 2 f0 cosϑ Cette formule est utilisée en échographie Doppler pour estimer des flux sanguins, en cardiologie ou en angiologie par exemple. Mais elle n'est pas spécifique aux ondes sonores, car on utilise la même formule lorsqu'il s'agit d'estimer la vitesse d'un véhicule avec un radar émettant une onde électromagnétique. L'ampleur du décalage de fréquence dépend de la vitesse du train par rapport à l'observateur, et de l'angle par rapport à la direction du mouvement. En échographie médicale, la comparaison de la fréquence incidente avec la fréquence réfléchie par les cellules sanguines permet d'estimer la vitesse et la direction du flux sanguin. pour des cellules sanguines se déplaçant à vitesse égale, le décalage net de fréquence sera nul, mais pour les cellules se déplaçant vers le transducteur, le décalage sera positif, et pour celles s'éloignant du transducteur, négatif. Non seulement la vitesse du sang peut être mesurée, mais les informations fournies par les techniques Doppler peuvent également être utilisées pour créer des cartes de débit sanguin en couleur du système vasculaire. L'interprétation des signaux Doppler dans la pratique clinique nécessite toutefois d'extraire les informations sur le flux sanguin des aspects potentiellement confondants liés à la technique elle‐même. Par conséquent, la compréhension des principes physiques de l'échographie Doppler est une condition préalable importante pour l'interprétation précise des informations acquises.  Exemple d'image Doppler rate le rouge Combinaison dans va fonction imagerie une + Doppler direction differente Bleu du La durée du retour du signal donne la distance La différence de fréquence Δf donne la vitesse v le bleu s'éloigne de l'observateur le rouge s'approche attention, ce codage de couleur est l'inverse de celui utilisé en astronomie !  Imagerie US pas de rayonnement ionisant Instrumentation compacte et facilement transportable (contrairement à CT ou l'IRM) Dans le monde, 1 image médicale sur 4 est faite avec des US  Artéfacts de l'image https://www.saatchiart.com/art/Drawing-St-Paul-s-Deformation/759010/2326273/view  Artéfacts Pour construire une image, on fait les hypothèses suivantes : 1. Les ultrasons se déplacent à une vitesse constante dans tous les tissus (1'540 m/s) 2. Les ultrasons se déplacent en ligne droite 3. L'atténuation des ultrasons dans les tissus est constante … qui ne sont pas toujours vérifiées  ne pas 1. Les ultrasons se déplacent à une vitesse constante dans tous les tissus (1'540 m/s) En réalité, le son se déplace à des vitesses différentes dans différents milieux. c tissu mou c tissu adipeux Dans les tissus adipeux (cs = 1'450 m/s) cela entraîne un déplacement des échos plus en profondeur par rapport à leur 1'540 m/s 1'450 m/s emplacement réel. dépôts adipeux graisse tissu mou foie normal foie adipeux foie déplacement de la frontière Bushberg J.T., Seibert J.A., Leidholdt E.M., et al. 2012. The Essential Physics of Medical Imaging, 3rd Edition. Wolters Kluwer Health. ISBN: 978-0-7817-8057-5  ne pas 1. Les ultrasons se déplacent à une vitesse constante dans tous les tissus (1'540 m/s) c tissu mou c tissu adipeux rappel sur le principe de fonctionnement 1'540 m/s 1'450 m/s graisse foie normal la profondeur est définie en fonction de la durée séparant l'émission de la réception dans la graisse, la vitesse de propagation plus lente que 1540 m/s est interprétée comme une déplacement plus grande distance de la frontière Bushberg J.T., Seibert J.A., Leidholdt E.M., et al. 2012. The Essential Physics of Medical Imaging, 3rd Edition. Wolters Kluwer Health. ISBN: 978-0-7817-8057-5  ne pas 2. Les ultrasons se déplacent en ligne droite Même des différences mineures de vitesse des ultrasons entre les tissus modifient la direction du faisceau transmis par rapport à une trajectoire onde rectiligne lorsque le faisceau US incident n'est pas perpendiculaire à la θi = θr frontière. incidente Le faisceau transmis est réfracté, ce qui peut entraîner une mauvaise cartographie des emplacements anatomiques. θi θr onde réfléchie n1 sinϑ1 = n2 sinϑ2 Milieu 1 c1, Z1 sinϑ1 sinϑ2 = Milieu 2 c1 c2 c2, Z2 Loi de Snell onde θt réfractée impedenc et l'indie c2 < c1 derefraction θt < θi des https://www.acs.psu.edu/drussell/Demos/refract/refract.html en fonction difference dimpedance  ne pas 2. Les ultrasons se déplacent en ligne droite onde onde incidente θi = θr incidente θi = θr θi θr onde θi θr onde réfléchie réfléchie n1 sinϑ1 = n2 sinϑ2 Milieu 1 Milieu 1 c1, Z1 sinϑ1 sinϑ2 c1, Z1 = Milieu 2 c1 c2 Milieu 2 onde c2, Z2 Loi de Snell c2, Z2 θt réfractée onde réfractée θt c2 < c1 c2 > c1 θt < θi θt > θi  ne pas 2. Les ultrasons se déplacent en ligne droite -transce image propagations vitent c1 pas moyen de c2 corriger cet effet sur l'image ! refractionfraction véritable anatomie faisceau réfracté l'anatomie est déplacée Bushberg J.T., Seibert J.A., Leidholdt E.M., et al. 2012. The Essential Physics of Medical Imaging, 3rd Edition. Wolters Kluwer Health. ISBN: 978-0-7817-8057-5  n' pas 3. L'atténuation des US dans les tissus est constante evaluation L'atténuation des ultrasons dans les tissus varie. Cela entraîne un ombrage ou un rehaussement des sur tissus en fonction de la profondeur. es pellrayonement passe forte atténuation faclempsa forte atténuation estimation I sous ombrage plusfance Bushberg J.T., Seibert J.A., Leidholdt E.M., et al. 2012. The Essential Physics of Medical Imaging, 3rd Edition. Wolters Kluwer Health. ISBN: 978-0-7817-8057-5 4. Le faisceau principal US contient toute l'énergie émise par le transducteur Une partie de l'énergie est dissipée en dehors du faisceau principal. L'énergie US émise en dehors du faisceau principal produit des échos qui peuvent apparaître dans le faisceau, créant ainsi de fausses informations dans l'image. la plupart des artefacts échographiques peuvent être identifiés par un échographiste expérimenté en observant l'image ou de la nature transitoire de l'anatomie mal représentée qui apparaît et disparaît pendant l'examen. Certains artefacts peuvent être utilisés avantageusement comme aide au diagnostic pour caractériser les structures et la composition des tissus.  US en thérapie Les US ont des applications thérapeutiques basées sur le dépôt d'énergie dans les tissus pouvant induire divers effets biologiques Dépôt de chaleur dans des tissus très absorbants Chauffage non focalisé tels que les os ou les tendons Dépôt important d'énergie sous forme de chaleur Chauffage focalisé de manière locale afin de coaguler le tissu à des fins d'ablation. typiquement 45°C dans des zones relativement diffuses Stress mécaniqueapplications typiques Déformations : importantes de la cible, de manière à la briser. kinésithérapie et rééducation pour traiter des douleurs Production chroniques, réduire les tensions de bulles de gaz dans un liquide sans augmentation de musculaires, température améliorer la guérison des blessures au moment des tissus mous où l'onde US est à sa pression la plus basse. Ces Cavitation bulles se mettent à osciller et peuvent causer des lésions tissulaires locales, telles que la mort cellulaire ou des hémorragies https://www.verywellhealth.com/therapeutic-ultrasound-in-physical-therapy-2696419  US en thérapie Dépôt de chaleur dans des tissus très absorbants Chauffage non focalisé tels que les os ou les tendons Dépôt important d'énergie sous forme de chaleur Chauffage focalisé de manière locale afin de coaguler le tissu à des fins d'ablation température plus élevée Stress mécanique Déformations importantes de la cible, de manière à la briser. (localement entre 60°C et 100°C) Production de bulles de gaz dans un liquide sans augmentation de applications typiquestempérature : au moment où l'onde US est à sa pression la plus basse. Ces Cavitation ablation de tumeurs (prostate,bulles se mettent à osciller et peuvent causer des lésions tissulaires locales, sein, foie), telles que la mort cellulaire ou des hémorragies réduction de fibromes utérins https://medconnection.ucsfhealth.org/news/focal-high-intensity-focused-ultrasound-ablation-for-intermediate-risk-prostate-cancer  Dépôt de chaleur dans des tissus très absorbants Chauffage non focalisé tels que les os ou les tendons. US en thérapie Dépôt important d'énergie sous forme de chaleur Chauffage focalisé de manière locale afin de coaguler le tissu à des fins d'ablation Stress mécanique Déformations importantes de la cible, de manière à la briser onde de fragments pouvant Cavitation Production de bulles de gaz chocdans US un liquide facilement qui provoquent transiter des lésions par l'uretère les ondes de choc brisent mécaniquement des objets en provoquant des fractures dans calculs les zones de stress élevé rénaux Application typique : brisure de calculs ou des tissus denses uretère  Dépôt important d'énergie sous forme de chaleur Chauffage focalisé de manière locale afin de coaguler le tissu à des fins d'ablation US en thérapie Stress mécanique Déformations importantes de la cible, de manière à la briser Cavitation Production de bulles de gaz dans un liquide qui provoquent des lésions de To moment l'onde us est Sans augmentation ou au & la plus basse Les bulles. mettent à osciller et peuvent se a sa pression la mort causer des lesions tissulaires locales , telles que cellulaire on des hemorragies production de bulles de gaz dans un liquide lors de la phase de décompression d'une onde ultrasonore implosion violente lors de la phase de compression, générant des ondes de choc capables de causer des fibrome dommages aux tissus environnant antenne IRM pelvis table IRM Application typique : transducteur US traitement des fibromes utérin par HIFU (High- Intensity Focused Ultrasound)  Résumé Utilité des US en médecine Doppler – imagerie (échographie) et thérapie – modification de la fréquence – rayonnement pénétrant si mouvement de la source qui interagit avec les tissus ou de l'observateur Caractéristiques des US – vitesse cs = 1'540 m/s dans tissu mou Principe de l'échographie – fréquences f = quelques MHz – envoi impulsion US par la sonde f grand = bonne résolution f grand = absorption – durée de retour – pas de changement de f aux interfaces = position d'une interface – réflexion aux interfaces de différents Z – différence de f = vitesse Exemple de question d'examen  Quelle propriété des ondes US permet de déterminer la profondeur des tissus dans une échographie ? 1. La fréquence des ondes. 2. La vitesse de propagation de l'onde dans les tissus 3. Le temps de retour de l'onde réfléchie 4. L'intensité de l'onde émise  Objectif correspondant Décrire le parcours d'une onde en échographie médicale depuis l'émetteur jusqu'au détecteur et comment on peut obtenir une image