19 oct

Biophysique
Mercredi 19/10/05
Imagerie Ultrasonore Electrotomographie
L’affichage de l’échographie se fait actuellement par des images encodées en mode B
(B=brillance)
Plus la différence d’impédance entre les 2 milieux est grande, plus les échos renvoyés par
l’interface sont nombreux, plus l’image est brillante (image échogène) :
- peu d’échos = hypoéchogène  peu ou pas de brillance.
- beaucoup d’échos = hyperéchogène  beaucoup de brillance. (ex : péricarde)
Les faisceaux ultrasonores permettent l’exploration en plans du corps humain qui sont traduits
en image.

Sonde barette :
On excite chaque cristal l’un après l’autre.
Le faisceau focalisé est envoyé tout droit dans la matière, l’écho revient sur la sonde, d’où on
mesure le temps d’aller-retour. On en déduit la profondeur d’où a été renvoyé l’écho.
On obtient un affichage en brillance sur l’écran.
Chaque cristal affiche la ligne qui correspond à son niveau, donc à chaque cristal correspond
son plan.
Puis succession de lignes plus ou moins rapide, on balaie la cible plus ou moins vite. L’image
se crée grâce à des superpositions et grâce aux phénomènes de :
- Persistance rétinienne
- Persistance de l’écran
 On obtient l’image par une 20aine de balayages par seconde.

Balayage sectoriel :
Affichage synchronisé avec la position du faisceau sur la sonde. (15 à 20 balayages par
seconde)
Si il y a des structures mobiles on voit le mouvement.
L’échographie se fait le plus souvent par des images en temps réel, contrairement à l’imagerie
cardiaque qui se fait en temps pseudo réel.

Applications :
Les sondes les plus utilisées en imagerie sont les sondes sectorielles.
Différents types d’explorations du cœur :
- parasternale (entre les côtes)
- sus sternale (au dessus du sternum) : observation de la crosse de l’aorte.
- sous xyphoïdien : observation du ventricule droit.
On utilise des petites sondes en barrette pour les explorations abdominales, ainsi que des
sondes spécifiques pour le doppler.
On utilise des sondes échographiques comme échoendoscope, afin de réaliser une
échographie trans-oesophagienne notamment pour une meilleure mise en évidence de la valve
mitrale.
Pour l’observation de l’anatomie cardiaque on place la sonde sectorielle au niveau du 5em
espace intercostal, orientée vers le haut.
Les structures homogènes comme les cavités remplies de sang ne renvoient ~ pas d’échos.
Les structures tissulaires renvoient des échos plus ou moins importants selon le type de tissu
et sa densité. (muscle, collagène, tissu calcifié…)
Entre les 2 atriums se situe la cloison inter auriculaire qui est une structure peu échogène (pas
de brillance) car il y a une perte du faisceau de retour à cause de l’éloignement et de la
situation ~ parallèle de la cloison par rapport au faisceau (brillance optimale si structure
perpendiculaire à la sonde). Il est donc préférable d’utiliser un plan de coupe non vertical
mais légèrement oblique.
On observe également une « 5eme cavité » = la valve aortique
 L’imagerie dynamique permet d’analyser finement la structure et le mouvement cardiaque.
(observation d’anomalies statiques ou dynamiques des valvules et de leur gravité)
Parasternale grand axe :
Permet sur la même image d’analyser les mouvements et le diamètre de :
- valve aortique
- valve mitrale
- ventricule gauche
L’échographie est opérateur dépendant, l’opérateur doit choisir les bonnes incidences et les
adapter en fonction de ce qu’il trouve.
Pathologies :
- Prolapsus de la valve mitrale : maladie bénigne
La valve mitrale remonte dans l’atrium, il y a fuite d’un peu de sang.
4% de la population.
- Thrombus au ventricule gauche.
Si présence d’un signal  présence d’un caillot dans le ventricule gauche.
(pas de caillot, pas d’écho, pas de signal….pas d’palais !)
Caillot dû à :
- après infarctus le sang stagne plus ou moins dans le ventricule.
- lors de grosse insuffisance cardiaque.
 Danger majeur lors de la migration du caillot par l’aorte au niveau de le tronc brachio
céphalique, l’artère carotide, l’artère sous clavière. Puis part dans les veines du
cerveau.
 Accident vasculaire cérébral.
Pour l’observation du caillot : injection d’iode avant l’échographie.
Les coupes en petit axe (90° par rapport à la parasternale) : permettent de voir les 2
ventricules.
Mode d’affichage en mode B :
3 sous types :
- mode B classique
- mode TM (temps – mouvement)
- doppler couleur
 Mode TM :
Permet de garder la trace d’un phénomène dynamique.
Essentiellement utilisé en cardio.
Actuellement : enregistrement sur ordinateur.
Avant : transcription sur papier (2D)
L’affichage en mode TM est un affichage qui se passe sur une ligne d’exploration. Le système
de ligne correspond à la position du faisceau d’ultrason : on observe la variation des échos le
long de la ligne, dans le temps.
Observation en vertical de la distance écho-sonde et en horizontal de la variation de l’écho.
 mouvements de la valve mitrale
(mesure de la féquence et de la période d’ouverture/fermeture de la valve et de
son diamètre sur le mode TM en 2D)
Rq : Il faut « freezer » au bon moment.
 mouvements du ventricule :
Il se remplit essentiellement de façon passive par relaxation et aspiration du sang
atrial, lorsque la valve mitrale est ouvert au maximum. Puis dans un 2em temps
de façon active par contraction de l’atrium (systole auriculaire).
La perte de la contraction atriale n’est pas un phénomène critique, alors que les
troubles de la relaxation ventriculaire sont plus graves car il y a perte du
remplissage passif (problème des insuffisants cardiaques graves)
 ETO : Meilleure observation de l’aorte et valves sigmoïdes aortiques, si la sonde est placée
dans l’œsophage, en arrière du cœur.
Pathologies :
- Bicuspidie aortique
Absence d’une des valvules
 fuite de sang
- Dissection aortique
= apparition d’un « flat »
Le sang s’est infiltré entre les 2 feuillets de la paroi de l’aorte.
Pb : peut se rompre à tout moment  GRAVE ++++
Impliquée lors de l’hypertension ou pathologie collagène (de Marfan)
 Douleurs thoraciques peuvent être dues à :
- Infarctus
- Embolie pulmonaire
- Péricardite
- Dissection
 Echographie endocoronarienne :
Utilisation de sondes en tube de 2,9 à 3,2 mm de diamètre.
Pour aller dans les coronaires :
introduction par l’artère fémorale puis remontée vers l’aorte pour aller vers le ventricule
gauche, cathétérisme sélectif des coronaires au dessus des sigmoïdes.
Le faisceau des ultrasons est plan, perpendiculaire à la sonde.
Utilisation de microcristaux afin d’obtenir un balayage circulaire.
Pathologies : Sténose lorsque rétrécissement par dépôt d’une plaque de cholestérol qui
renvoie un léger écho.
 Sondes abdominales et obstétricales :
Barrettes plus larges
Cristal en demi cercle
Balayage sectoriel
Ex : Sondes endorectales :
Balayage circulaire
Observation de la prostate
Dans le foie : visualisation de la segmentation hépatique :
- V, VI, VII, VIII  foie droit.
- I, II, III  foie gauche.
- IV  indépendant
Rq : foie = échostructure homogène
Mise en évidence de métastases, angiomes…au niveau des reins, du foie, des vésicules…
Pathologies :
- Angiome Hépatique = malformation vasculaire bénigne
- Cholécystique = dilatation de la paroi de la vésicule due à une inflammation par la
présence des calculs biliaires qui bloquent la circulation et causent un œdème.
Les calculs biliaires  cône d’ombre postérieur sur échographie car calculs calcifiés donc
structures hyperèchogène qui absorbent la quasi totalité des ultrasons.
- Colique néphrétique :
Calculs rénaux qui irritent la paroi du rein et causent un œdème qui diminue le diamètre
de l’uretère  douleur.
Pancréas : difficile à observer car organe profond.
Rein : échostructure particulière.
Polype vésical ~ 2mm dans la vessie.
Testicule : si homogène  physiologique.
si non homogène  pathologique = hydrocèle cloisonné

Imagerie mode B multi-canaux :
Une sonde à plusieurs cristaux qui n’émettent pas de la même façon (différentes émissions
spatiales et temporelles).
Focalisation poursuite : évaluation de la profondeur des échos en fonction du temps de
réception, permet une refocalisation des faisceaux  on augmente la résolution et le
contraste.
Thyroïde : sonde barrette plate.

Echographie B : reconstitution 3D :
Imagerie par empilement de coupes jointives  création d’un volume 3D par l’ordinateur.
Difficile manuellement car nécessite un balayage régulier, d’où balayage automatique.
Mise en place de sondes en réseau pour un balayage dans plusieurs sens.
Pathologies : Problèmes mécaniques au niveau des valves  nécessite un remplacement par
une valve bioprothèse (cochon).
Doit être accompagné par un traitement anti-coagulant.
La réparation des valves natives utlisent l’imagerie en 3D pour préparer la technique
opératoire.

Effet Doppler :
Imagerie Doppler utilisée quasi systématiquement pour l’échographie :
- cardiaque +++
- vasculaire
- organes
Variation de fréquence d’une onde lors d’un mouvement relatif entre émetteur et récepteur.
- Le plus souvent : récepteur immobile / émetteur mobile.
- Cas du train ou de la voiture de police (sirène)
- Cas des galaxies : décalage spectral constant (lumière)  expansion de l’univers.
- Cas des hématies réfléchissant une onde ultrason (=réémetteur)
Réémettent des échos très faibles non détectés en imagerie classique mais observés en
doppler  technique sensible.
Variation de fréquence proportionnelle à la vitesse de déplacement et au sens de déplacement.
Mesure du décalage de fréquence : mesure de vitesse.
 La fréquence que l’on entend varie car l’émetteur bouge.
Ex : Sonde native fréquence émise = 5MHz
Fréquence reçue = 5MHz + 6490 kHz
Différence ~ faible
Doppler précis entre 4,5 et 5,5MHz donc sensible à la différence de 6490kHz due au
déplacement des hématies  plus la différence augmente plus la vitesse des hématies
augmente.
6490kHz = Son audible aigu  un doppler s’écoute : variation de son = variation de
fréquence.
 Traduction auditive du signal.
Equation Doppler : F = Fr – Fe = Fd
Fd = 2(v/c)Fe  cos
Fd : fréquence doppler
F : différence de fréquence
Fr : fréquence reçue
Fe : fréquence émise (constante)
cos : constant si l’angle est constant
cos90° = 0 donc Fd = 0 si émission perpendiculaire au mouvement.
 désavantage pour l’exploration humaine car souvent la sonde est perpendiculaire aux
vaisseaux donc on doit incliner la sonde. (exception : observation en sus sternal de
l’aorte  position parallèle à la chambre de chasse aortique)
L’angle  n’est jamais connu précisément.
La mesure absolue de la vitesse par doppler est difficile à obtenir. On ne mesure que les
variations de vitesse.
Dans le cas du sang :
- v : vitesse des Globules Rouges
-  : angle d’incidence du faisceau
- c : célérité des ultrasons dans le sang
 Accès à des vitesses relatives.
 Plus  est élevé plus l’erreur de mesure est importante.