Ultrason

L'échographie est une technique de diagnostic qui utilise les ultrasons.Ce dernier peut être utilisé dans la « réalisation d'une » simple échographie, ou associé à un scanner pour obtenir des images de coupes corporelles (TDM-Echotomographie), ou pour acquérir des informations et des images de flux sanguin ( Echocolordoppler).

Articles de fond

Principe d'opération

En physique, les ultrasons sont des ondes mécaniques élastiques longitudinales caractérisées par des longueurs d'onde courtes et des fréquences élevées.Les ondes ont des propriétés typiques :

• Ils portent peu importe
• Ils contournent les obstacles
• Ils combinent leurs effets sans se modifier.

Le son et la lumière sont constitués d'ondes.
Les ondes sont caractérisées par un mouvement oscillatoire dans lequel la contrainte d'un élément est transmise aux éléments voisins et de ceux-ci aux autres, jusqu'à ce qu'elle se propage à l'ensemble du système. Ce mouvement, résultant du "couplage de mouvements individuels, est un type de mouvement collectif, dû à la présence de liaisons élastiques entre les composants du système. Il donne lieu à la propagation d'une perturbation, sans aucun transport de matière, dans n'importe quelle direction au sein du système lui-même.Ce mouvement collectif est appelé onde.La propagation des ultrasons s'effectue dans la matière sous la forme d'un mouvement ondulatoire qui génère une alternance de bandes de compression et de raréfaction des molécules qui composent le milieu.
Pensez simplement au moment où une pierre est jetée dans un étang et vous comprendrez le concept d'une vague.

La longueur d'onde s'entend comme la distance entre deux points consécutifs en phase, c'est-à-dire ayant, au même instant, une amplitude et un sens de mouvement identiques. Son unité de mesure est le mètre, y compris ses sous-multiples. La gamme de longueurs d" onde utilisée dans les ultrasons sont compris entre 1,5 et 0,1 nanomètres (nm, soit un milliardième de mètre).
La fréquence est définie comme le nombre d'oscillations complètes, ou cycles, que les particules font dans une unité de temps et est mesurée en Hertz (Hz). La gamme de fréquence utilisée en ultrasons est comprise entre 1 et 10-20 Mega Hertz ( MHz, c'est-à-dire un millions de Hertz) et est parfois même supérieure à 20MHz. Ces fréquences ne sont pas audibles à l'oreille humaine.
Les ondes se propagent à une certaine vitesse, qui dépend de l'élasticité et de la densité du milieu qu'elles traversent.La vitesse de propagation d'une onde est donnée par le produit de sa fréquence par sa longueur d'onde (vel = freq x longueur d'onde).

Pour se propager, les ultrasons ont besoin d'un substrat (le corps humain par exemple), dont ils altèrent transitoirement les forces élastiques de cohésion des particules. Selon le substrat, donc selon sa densité et les forces de cohésion de ses molécules, il y aura une vitesse de propagation différente de l'onde à l'intérieur de celui-ci.
L'impédance acoustique est définie comme la résistance intrinsèque de la matière à traverser par les ultrasons. Elle affecte leur vitesse de propagation dans la matière et est directement proportionnelle à la densité du milieu multipliée par la vitesse de propagation des ultrasons dans le milieu lui-même (IA = vel x densité). Les différents tissus du corps humain ont tous une impédance différente, et c'est le principe sur lequel repose la technique des ultrasons.
Par exemple, l'air et l'eau ont une faible impédance acoustique, la graisse du foie et les muscles ont une impédance intermédiaire et les os et l'acier ont une très haute impédance. De plus, grâce à cette propriété des tissus, l'échographe peut parfois voir des choses que la tomodensitométrie (TDM) ne voit pas, comme la stéatose hépatique, c'est-à-dire l'accumulation de graisse dans les hépatocytes (cellules du foie), les hématomes de contusion (extravasation de sang) et d'autres types de collections liquides ou solides isolées.

Dans l'échographie, les ultrasons sont générés pour effet piézoélectrique haute fréquence. Par effet piézoélectrique, on entend la propriété qu'ont certains cristaux de quartz ou certains types de céramiques de vibrer à haute fréquence s'ils sont reliés à une tension électrique, donc s'ils sont traversés par un courant électrique alternatif. Ces cristaux sont contenus à l'intérieur de la sonde ultrasonore placée au contact de la peau ou des tissus du sujet, appelée transducteur, qui émet ainsi des faisceaux d'ultrasons qui traversent les corps à examiner et subissent une « atténuation qui est en relation directe avec l'émission fréquence du transducteur. Ainsi, plus la fréquence des ultrasons est élevée, plus leur pénétration dans les tissus est importante, avec une résolution des images plus élevée. Pour l'étude des organes abdominaux, des fréquences de travail comprises entre 3 et 5 Méga Hertz sont généralement utilisées, tandis que des fréquences plus élevées, supérieures à 7,5 Méga Hertz, avec une plus grande capacité de résolution, sont utilisées pour l'évaluation des tissus superficiels (thyroïde, sein, scrotum, etc.).
Les points de passage entre des tissus d'impédance acoustique différente sont appelés Interfaces. Chaque fois que les ultrasons rencontrent une interface, le faisceau vient en partie réflexe (retourner) et en partie réfracté (c'est-à-dire absorbé par les tissus sous-jacents). Le faisceau réfléchi est aussi appelé écho ; elle, dans la phase de retour, remonte vers le transducteur où elle excite le cristal de la sonde générant un courant électrique. En d'autres termes, l'effet piézoélectrique transforme les ultrasons en signaux électriques qui sont ensuite traités par un ordinateur et transformés en une image sur la vidéo en temps réel.
Il est donc possible, en analysant les caractéristiques de l'onde ultrasonore réfléchie, d'obtenir des informations utiles pour différencier des structures de densités différentes. L'énergie de réflexion est directement proportionnelle à la variation d'impédance acoustique entre deux surfaces.Pour des variations importantes, comme le passage entre l'air et la peau, le faisceau d'ultrasons peut subir une réflexion totale ; pour cela, il est nécessaire d'utiliser des substances gélatineuses entre la sonde et la peau, elles ont pour but d'éliminer l'air.

Modalités d'exécution

L'échographie peut être réalisée de trois manières différentes :

Mode A (Mode Amplitude = modulations d'amplitude) : est actuellement remplacé par le Mode B. Avec le mode A, chaque écho est présenté comme une déviation de la ligne de base (qui exprime le temps qu'il faut pour que l'onde réfléchie retourne au système de réception, c'est-à-dire la distance entre l'interface qui a provoqué la réflexion et la sonde), comme un "pic" dont l'amplitude correspond à l'intensité du signal qui l'a généré.C'est la façon la plus simple de représenter le signal ultrasonore et est de type unidimensionnel (c'est-à-dire qu'il propose une analyse en une seule dimension). Il renseigne uniquement sur la nature de la structure examinée (liquide ou solide). Le mode A est toujours utilisé, mais uniquement en ophtalmologie et en neurologie.

TM-Mode (Time Motion Mode) : dans celui-ci, les données du mode A sont enrichies par les données dynamiques. On obtient une image bidimensionnelle dans laquelle chaque écho est représenté par un point lumineux. Les points se déplacent horizontalement par rapport aux mouvements des structures. Si les interfaces sont fixes, les points lumineux resteront également fixes. il est similaire au mode A, mais avec la différence que le mouvement de l'écho est également enregistré. Cette méthode est encore utilisée en cardiologie, notamment pour les démonstrations de cinétique valvulaire.

B-Mode (Brightness Mode ou modulation de luminosité) : c'est une image écho-tomographique classique (c'est-à-dire une coupe du corps) de la représentation sur un écran de télévision des échos provenant des structures étudiées. L'image est construite en convertissant les ondes réfléchies en signaux dont la luminosité (nuances de gris) est proportionnelle à « l'intensité de l'écho » ; les relations spatiales entre les différents échos « construisent » sur l'écran l'image de la section de l'orgue en cours d'examen Il propose également des images en deux dimensions.

L'introduction de niveaux de gris (différentes nuances de gris pour représenter des échos d'amplitude différente) a encore amélioré la qualité de l'image échographique. Ainsi toutes les structures corporelles sont représentées avec des tons allant du noir au blanc. Les points blancs signifient la présence d'une "image appelée". hyperéchogène (par exemple un calcul), tandis que les points noirs d'une "image hypoéchogène (par exemple des liquides).

Selon la technique de balayage, l'échographie en mode B peut être statique (ou manuelle) ou dynamique (temps réel).Avec les échographies en temps réel, l'image est constamment reconstruite (au moins 16 balayages complets par seconde) en phase dynamique, fournissant une représentation continue en temps réel.

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