En résumé, un examen se déroulera en général de la manière suivante:
1ere étape: Application de gel afin d'éliminer certaines cavités d’air qui peuvent se créer entre la sonde et la peau.
2e étape: La sonde émet les ultrasons grâce à une céramique piézoélectrique située dans la sonde. Soumise à des impulsions électriques, elle vibre et génère des ultrasons qui traversent les tissus humains.
3e étape: les ultrasons rencontrent un obstacle (organe), ils font ricochet et sont renvoyés vers la sonde. On parle alors d'écho d'où le nom échographie.
Nota bene : l'échographie ne permet pas d'étudier tous les organes; l’air et les os empêchent les ultrasons de passer et donc les organes tels que les poumons.
4e étape: Une fois que la sonde à récupérer les ondes envoyées, elle envoie ces infos à un ordinateur qui va reconstituer la taille et la forme de l’organe observé, transformant le délai entre la réception et l'émission de l'ultrason en image. L'électronique de l'échographe se charge d'amplifier et de traiter ces signaux afin de les convertir en signal vidéo. L'image se fait en niveaux de gris selon l'intensité de l'écho en retour. Plus les ondes sont réfléchies, plus l’image sera blanche.
Exemples d'échographie:
– L’échographie abdominale : Pour cette échographie, il faut être a jeun trois heures avant l’examen. Durant l’exploration, il sera souvent nécessaire de retenir sa respiration durant plusieurs secondes.
– L’échographie pelvienne : Pour cette échographie, il est demandé de se présenter « la vessie pleine » il ne faut donc pas uriner 3 heures avant l’examen ou alors boire 4 verres d’eau 1heures avant l’examen.
Le prix d'une échographie est inférieur à celui du scanner ou de l'IRM, et ce n'est pas irradiant… C'est un bon examen de première intention, qui peut d'ailleurs tout à fait suffire pour établir un diagnostic.
De nombreux animaux sont des émetteurs d'ultrasons (chauve-souris, dauphins, insectes, etc.). Pour les fréquences de 20 à 100 kHz, la technologie est identique à celle des émetteurs sonores (sifflet ou sirène) mais fonctionnant à des fréquences plus élevées, non audibles par l'homme. Il existe également d'autres générateurs d'ultrasons de basses fréquences, basés sur l’effet de magnétostriction en particulier. Cependant, pour les fréquences du domaine médical, la production d'ultrasons est basée uniquement sur l'effet piézo-électrique.
L’échographie Doppler est souvent le premier examen que l’on fait lorsqu'on a un problème car celui-ci à l’avantage d’être peu coûteux et il possède une très bonne sensibilité. Il est en effet utilisé dans les pathologies du cœur et des vaisseaux sanguins, c’est-à-dire cœur, artères et veines.
Il fonctionne sur les mêmes bases que l'échographie, à laquelle il est très souvent associé. Son principe consiste à étudier les flux de sang intracardiaques et intravasculaires. Une sonde en forme de stylo émettant des ultrasons est appliquée sur la région à examiner. L'onde d'ultrasons se propage dans les tissus et est renvoyée sous forme d'écho par les différents organes qu'elle rencontre. Ce signal est analysé et transformé en un son, une courbe ou une couleur reflétant les vitesses de circulation sanguine.
Photographie d'un échographe doppler
Echographie: Utilisé dans la médecine comme moyen d’observation des organes du corps (Tube digestif, le foie, la rate, les muscles ou les tendons), mais peut être aussi employée en recherche, en exploration vétérinaire, en industrie… Le fœtus baignant dans le liquide amniotique reste un modèle idéal en échographie, en raison de l'hétérogénéité acoustique de l'utérus gravide et surtout de l'innocuité pour la mère et l’enfant.
Conclusion
Fonctionnement de la sonde à ultrasons
Les différents éléments sont résumés par le schéma ci-dessous:
Sachant qu’au contact de chaque couche, une partie des ondes est réfléchie et une autre partie continue par être transmise vers les couches plus profondes. Le phénomène est le même que celui expliqué par les différentes lois d’optique de Descartes.
L’indice de réfraction de chaque milieu traversé (de chaque « tissu » dans le cas de l’échographie) fait varier à chaque fois l’angle d’incidence des ondes ultrasonores.
En pratique, il existe deux types de sondes
- les sondes de hautes fréquences (10 à 20 MHz) ont une bonne résolution spatiale mais une faible pénétration (2 cm), et sont donc plus adaptées pour les organes périphériques (œil, thyroïde).
- les sondes de basses fréquences (3,5 MHz) ont une faible résolution spatiale mais bonne pénétration néanmoins, celles-ci sont donc utilisées pour les organes profonds (organes abdominaux).
*Cette céramique est un matériau composé de grains soudés entre eux. Statistiquement, ces grains sont orientés dans toutes les directions. Derrière cette céramique existe un amortisseur, composé essentiellement de plomb, qui empêche les ultrasons de se diriger vers l’arrière de la sonde.
Entre la céramique et le patient se trouve l’adaptateur d’impédance, qui a pour but de faire barrière entre la céramique et le patient, ce qui protège la céramique. Des impulsions électriques viennent agir sur la sonde : les grains qui la composent se compressent et se dilatent plusieurs centaines de fois par seconde. Ce phénomène provoque des vibrations à très haute fréquence, ce qui entraine l’émission d’ultrasons.
Certains tissus réfléchissent les ultrasons mieux que d’autres, cela dépend de leur composition et de leur densité. Les ultrasons réfléchis par les différents tissus sont appelés échos qui seront captés par la sonde puis convertis par le système informatique dont l’échographe est équipé :
– Les liquides, dépourvus de particules en suspension, ne renvoient pas les échos. Ils apparaîtront alors en noir sur l’écran.
– Les matières solides, tels que les os, réfléchissent très bien les ultrasons. Elles apparaîtront donc en un blanc brillant.
– Les tissus mous apparaîtront en nuance de gris, cela dépend de leur aptitude à renvoyer les ultrasons, soit de leur densité.
Sur l’échographe, le médecin peut utiliser différents modes d’affichage :
– Le mode A : Il permet d’afficher l’amplitude du signal reçu par la sonde en fonction de la profondeur observée
– Le mode B : Il est plus particulièrement appelé le mode « brillance ». En utilisant ce mode, plus la réflexion des ondes est importante en un point, plus ce point sera brillant (blanc) sur l’écran. Ce mode est celui le plus généralement utilisé par les médecins.
– Le mode M : Le mode « mouvement ». Il permet à la sonde de recueillir les différentes intensités des ultrasons au cours du temps. Ce mode est uniquement utilisé en échocardiographie, pour observer les mouvements des différentes parois et valvules du coeur.
Document: Photographie d'un échographe
Affichage
L'Echographie
- Pronfondeur (prof.)
- Epaisseur (ép.)
Le dénominateur 2 correspond bien évidemment à l’aller et au retour de l’onde.
Il faut ainsi admettre un compromis entre la résolution, c'est-à-dire la finesse de l'image et la profondeur de l'organe à examiner.
Le faisceau ultrasonique doit être à la fois pénétrant pour observer les structures anatomiques profondes, et suffisamment fin pour observer les détails de faible extension spatiale. Ces deux caractéristiques dépendent du même paramètre, la fréquence de l'onde, ce qui nécessite la recherche d'un compromis. La demi-distance de pénétration par rapport à la surface de contact est représentée par le point où le rayonnement a perdu la moitié de son intensité.
Document: Photographie (GIF) d'une échographie foetale
Le Doppler
Ce schema nous montre un codage a sept niveaux de gris pour une seule direction
1- émission et recueil de la différence de potentiel
2- céramique* ou quartz transducteur
3- lentille acoustique
4- faisceau directif d'ultrasons
L'appareil qui permet de réaliser les échographies est appelé un échographe. L'échographe est constitué des éléments suivants :
- une sonde, permettant l'émission et la réception des ultrasons.
- un système informatique,
- une console de commande, permettant la saisie des données du patient et les différents réglages
- un système de visualisation : le moniteur
- un système d'enregistrement des données de manière analogique ( cassette vidéo, impression papier ) ou de manière numérique (format DICOM)
Le tout est disposé sur un chariot mobile, permettant d'effectuer l'examen au chevet même du patient.
C’est par l’analyse des longueurs d’ondes reçues que le Doppler peut exprimer la vitesse et la direction du sang. Lorsqu’un ultrason se réfléchit sur un corps en mouvement (ex: globule rouge), sa longueur d’onde ou fréquence augmente. Cela correspondrait à un son plus grave (longueur d’ondes longue) que l‘onde envoyé à la base. Certes, nous ne pouvons pas l’entendre mais le doppler l’analyse et le décrypte pour l’afficher sur l’écran de l’échographe. En appelant F la fréquence de l’onde envoyé et F’ sa fréquence de retour, on pourrait donc calculer la vitesse de ce globule rouge qui correspondrait à la différence de ces deux fréquences. On obtient par la suite :
F(en Hertz)-F’(en Hertz)= V (cm/s)
Si la vitesse obtenue est négative, le flux s’éloigne de l’appareil.
Le système doppler est le plus souvent intégré dans l'appareil d'échographie. Le matériel nécessaire à cet usage est la sonde qui émet les ultrasons et recueille le signal après son passage à travers les tissus. Elle est reliée à l'appareil par un câble, l'écran vidéo sur lequel les images sont visionnées, le système informatique, le panneau de commande composé de multiples touches et fonctions.
Il existe trois types différents de doppler :
- Le doppler continu qui traduit la vitesse du flux sanguin en un son analysable par l'oreille du radiologue lors de l'examen.
- Le doppler pulsé qui traduit la vitesse en un graphique.
- Le doppler couleur qui est associé à l'échographie pour donner une image du vaisseau coloré par du bleu ou du rouge en fonction du sens de circulation sanguine.
En pratique médicale l'échographie Doppler est utilisé afin d'évaluer certaines anomalies ou maladies tels que la thrombose veineuse profonde (phlébite), varices, artériopathie, anévrismes etc.