Echo
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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 ¾ Son audible: 20 Hz – 20 kHz ¾ 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 Atténuation Absorption 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) Z 2 − Z1 ⎞ ⎛ Coefficient de réflexion : αR = ⎜ ⎟ ⎝ Z 2 + Z1 ⎠ Coefficient de transmission : αR + αT = 1 αT = 2 4Z1Z 2 (Z 1 + Z 2 ) 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 2 ⎛ 1,7 − 1,65⎞ αR = ⎜ ⎟ = 0,015 ⎝ 1,7 + 1,65⎠ αT = 4.1,70.1,65 (1,70 + 1,65) 2 = 0,985 Interface air - foie 2 ⎛ 1,65 − 0,0004⎞ αR = ⎜ ⎟ = 0,9995 ⎝ 1,65 + 0,0004⎠ αT = 4.1,65.0,0004 (1,65+ 0,0004) Gel pour augmenter le couplage 2 = 0,0005 Réflexion - réfraction Obstacle >> l v θ1 =θ 3 v sin θ 1 v1 = sin θ 2 v2 Intensité Exprimée en dB I dB = 10 log I0 +3 dB = puissance doublée Effet piézoélectrique Certains cristaux (quartz, titanate de baryum, …) Pression Æ signal électrique Pression Æ déformation Source: Think Ceramics Transducteur ¾ ¾ 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: c c f = = λ 2ep Spectre Transducteur Facteur de qualité: f2 Q= f 3− f1 Faibles valeur (Q = 2) utilisées en clinique Couplage Gel Impédance optimale: Zgel = Ztranducteur.Ztissu Front d’onde Fresnel - Fraunhofer Zones de Fresnel et de Fraunhofer Sonde de rayon r et longueur d’onde λ Dfresnel = r2 λ sin θ = 0,6 λ r En clinique, peu de dispersion latérale Æ 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) Frame Time (FT) Nombre de lignes (N) PRP = DOV * 13.10-6 s/cm 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 Artefacts Miroir Artefacts Lobes accessoires Effet Doppler Effet Doppler Effet Doppler vS est la vitesse à laquelle le mobile s’approche f0 est la fréquence de la source La fréquence perçue est ⎛ v ⎞ f = f 0⎜ ⎟ ⎝ v − vs ⎠ ⎛ vs ⎞ vs Δf = f 0 ⎜ ⎟≅ f0 v ⎝ v − vs ⎠ Effet Doppler Source = détecteur Onde réfléchie par un objet s’approchant du détecteur à la vitesse vs Détecteur mobile Source mobile Source = détecteur Δf ≅ 2 f vs 0 v Effet Doppler Angle θ Δf ≅ 2 f vs 0 cos θ 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 SF6 SF6 SF6 SF6 SF6 SF6 Microbubbles under ultrasound field Phases Applications abdominales Applications en obstétrique Diagnostic de grossesse Date Mesures Détection de malformations Jumeaux Visualisation 3D
