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Cahier de cours et de TP sur l’échographie réalisé par le groupe 3
Tuteur : V. SCHUH
Groupe de projet constitué de :
Anaïs BADOUAL, Fanny GUERRE, Manelle MERAD et Lucie PILOT
L’échographie
- 2 -
L’échographie
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Historique
Le mot « échographie » vient de la racine grecque Grapho qui signifie écrire et d’Echo, la
nymphe du phénomène de l’écho dans la mythologie grecque, il signifie donc « écrit avec l’écho ».
C’est dans les années 1970 que les techniques d’imageries connaissent un essor sans
précédent, et ce pour tous les rayonnements de natures et de longueurs d’onde différentes.
Ainsi aux rayons X se sont ajoutés : les ultrasons, les ondes électromagnétiques de basses
fréquences pour l’imagerie du cerveau, les rayons gamma, les ondes électromagnétiques
radiofréquences pour l’imagerie par résonance nucléaire. En effet, la révolution informatique de
cette période va permettre un meilleur (plus rapide et plus conséquent en termes de mémoire)
traitement de l’information.
C’est le biologiste italien Lazzaro SPALLANZANI qui soupçonne dans les années 1870
l’existence des ultrasons en observant le vol des chauves-souris. De même, l’effet piézoélectrique
(décrit dans ce cahier) est découvert par l’abbé René-Just Haüy, mais c’est en 1880 que les frères
Pierre et Jacques Curie exécutent la démonstration de son existence. L’invention du sonar par
Paul LANGEVIN en 1915 est la première utilisation des échos des ultrasons, dont naîtra plus tard
le principe de l’échographie. C’est dans les années 1940 que le neuropsychiatre Karl Theodore
DUSSIK, de l’Université de Vienne, et son frère physicien Friedrich, utilisent pour la première
fois les ultrasons comme outils de diagnostic en médecine.
De nos jours, l’échographie est surtout utilisée comme outil de diagnostic pour explorer
notamment la cage thoracique, l’abdomen, le système urinaire, des organes tels que le rein, le
foie, et le cœur. Enfin, comme chacun le sait, l’échographie sert en obstétrique.
L’échographie
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Sommaire
Présentation du matériel………………………………………………………………….page 5
Partie A : Théorie des ondes ultrasonores
Caractéristiques des ondes ultrasonores………………………………..………...page 10
Propagation des ondes ultrasonores…………………………… ..…………………page 14
Partie B : Les sondes
Composition d’une sonde à ultrasons…………………………………………....…page 22
L’effet piézoélectrique……………………………………………………………………page 24
Le faisceau émis par la sonde………………………………………………….………page 27
Partie C : Le principe de l’échographie
L’échogénicité…………………...…………………………………………………………..page 32
Réflexion sur les milieux biologiques………………….……………………………page 34
L’absorption des tissus biologiques...……………………….…...…….……………page 39
Les artefacts……………………………………………………………………………….…page 43
Focalisation du faisceau : zones de Fresnel et de Fraunhofer………….….page 46
Partie D : Formation de l’image : visualisation du signal
Traitement du signal échographique………………………………..………..……page 57
Les différents modes échographiques…………………………………….………..page 56
L’échographie
- 5 -
Les expériences de ce cahier sont destinées à modéliser la physique qui se cache derrière
l’échographie. Vous serez donc amenés à manipuler des transducteurs fragiles.
Présentation du matériel
L’échographie
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1) Un émetteur et un récepteur étanche :
Le premier ensemble de transducteurs que vous manipulerez est le suivant :
Il est constitué de deux supports PVC munis chacun d’un transducteur « air » et d’un
transducteur « eau ». Un support PVC est l’émetteur d’ultrasons, le second est le récepteur. Le
transducteur « eau » est étanche.
Les fréquences de résonance des transducteurs « air » et « eau » sont respectivement de :
40 kHz et 32KHz.
Les branchements à réaliser sont simples, et suivront le schéma suivant :
Exemple de branchements pour l’utilisation des transducteurs « eau »
L’échographie
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2) Des transducteurs de 1 MHz
Chaque transducteur joue à la fois le rôle de l’émetteur et du récepteur. Leur surface
permet l’application de gel échographique sans endommager les sondes.
Les sondes sont fournies sans l’adaptateur les reliant au générateur. Ainsi, pour pouvoir les câbler, il faut ôter la prise présente au bout du fil. On voit alors apparaître un câble coaxial : l’âme de couleur dorée et la gaine argentée entourant l’âme.
A l'aide de pinces crocodiles (cf la photo ci-dessous), on relit la sonde à la masse et au reste du circuit. Le branchement est bien entendu le même pour les deux sondes à disposition.
L’échographie
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L’échographie
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Introduction :
L’ultrason est une onde sonore, mécanique élastique, qui se propage dans des milieux
non vides. Sa fréquence, trop élevée pour être audible par l’oreille humaine (fréquences
comprises entre 20 et 20 000 kHz), est supérieure à 20 kHz. Ils ont été découverts en 1883 par
un physiologiste anglais nommé Francis Galton. Un peu plus tard, le français Paul Langevin a
développé une méthode afin de créer ces ultrasons en utilisant les propriétés piézoélectriques
des céramiques. Les ultrasons sont utilisés dans de nombreux domaines ; leurs propriétés
permettent d’obtenir des renseignements sur les distances et sur la nature des milieux traversés.
La médecine, grâce à l’échographie, a su les utiliser afin d’explorer les corps humains et de
trouver des diagnostics. Cette technique d’imagerie, non invasive et sans risque pour le patient,
est fondée sur l’étude d’un écho reçu par une sonde ayant auparavant émis une onde qui se
réfléchit sur les différentes interfaces rencontrées dans le corps humain.
Théorie des ondes ultrasonores
L’échographie
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Caractéristiques des ondes ultrasonores
On se propose dans cette première partie d’étudier les ondes ultrasonores et leurs
paramètres, pour permettre plus tard de les utiliser et d’illustrer le principe de l’échographie.
____________________________
L’onde ultrasonore est une onde matérielle, qui se propage dans un milieu matériel sans
transport de matière. La propagation linéaire, radiale ou sphérique provoque des variations de
pression : un point dans l’espace subit des successions de dépression et de surpression, qui
l’animent d’un mouvement de va-et-vient parallèle à la direction de propagation.
Comme toute onde, l’ultrason possède plusieurs paramètres qui caractérisent l’onde
mais aussi le milieu de propagation :
Paramètres temporels : fréquence f [Hz] et période T [s] définies telles que
Paramètres spatiaux : longueur d’onde λ [m] et célérité c [m.s-1] de l’onde telles que
Célérité c de l’onde : définie par la relation
Impédance acoustique Z [Pa.s/m] du milieu : définie à partir de la masse volumique ρ
[kg.cm-3] du milieu et de sa compressibilité χ telle que
Elle permet de décrire le comportement du milieu vis-à-vis des ultrasons en
caractérisant sa résistance.
Pression P et intensité I : L’intensité correspond à l’énergie qui traverse une unité de
surface pendant une unité de temps. Elle est définie par l’expression
Lorsque l’on fait varier la distance d entre l’émetteur et le récepteur (figure 1), le temps t mis par
l’onde pour faire un aller retour
augmente proportionnellement avec d.
La célérité de l’onde c est définie
comme étant le coefficient de
proportionnalité entre d et t. On
obtient alors la relation
0
Émetteur
d
Signal émis
Récepteur
Figure 1 : Schéma du dispositif expérimental
L’échographie
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Mesure de la célérité des ultrasons dans l’air et dans l’eau
But de la manipulation
On se propose de mesurer la célérité des ultrasons dans différents milieux selon
différentes méthodes. Une première méthode s’appuie sur la relation (1) , la deuxième
sur l’expression (2)
.
Dispositif expérimental
On dispose d’un émetteur et d’un récepteur séparés l’un de l’autre, d’une règle graduée,
d’un oscilloscope et d’un GBF. L’amplitude du signal est de 10V, et la fréquence de 40 kHz dans
l’air, et de 32 kHz dans l’eau. Si l’on envoie le signal tel quel, l’oscilloscope ne parvient pas à
stabiliser les acquisitions et les mesures sont très difficiles. On règle donc le GBF en mode
BURST : une salve de 20 impulsions à une fréquence de 10 Hz. On visualise à l’oscilloscope les
signaux émis et reçus.
Protocole expérimental dans l’air
1. Réglage du GBF
Effectuer les branchements nécessaires (figure 2) pour visualiser le signal en entrée
correspondant à une salve de 20 impulsions, et en sortie, le signal aux bornes du
récepteur.
Figure 2 : Dispositif expérimental dans l’air
L’échographie
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2. Mesures de la célérité des ultrasons dans l’air, méthode 1
Faire varier d et mesurer la valeur de t pour chacune des valeurs. Rassembler les
résultats dans un tableau. En déduire une première valeur de la célérité des ultrasons
dans l’air.
3. Approximations des erreurs
En différenciant la relation (1), on obtient l’expression :
, où Δd, Δc et Δt
sont des majorations des erreurs commises. Δd correspond à l’erreur de lecture sur la
distance entre l’émetteur et le récepteur due à la forme des maquettes et Δt correspond
aux erreurs commises sur les lectures effectuées sur l’oscilloscope. En observant la
forme des supports PVC des transducteurs, estimer Δdlecture. Quant à Δt, il est constitué
de deux termes : l’un à l’imprécision de mesure due au constructeur, l’autre à
l’impression de lecture que l’on fait. On suppose que l’erreur du constructeur est très
négligeable devant les autres erreurs. Estimer Δtlecture. On obtient la valeur finale de la
célérité telle que où cmesurée correspond aux résultats obtenus dans la
question précédente. Conclure sur la méthode.
4. Mesure de la célérité dans l’air, méthode 2
Pour cette méthode, le mode BURST du GBF est enlevé. On observe à l’écran deux
sinusoïdes déphasées correspondant à l’onde émise et l’onde reçue. La position de
l’émetteur étant fixée,
on déplace le récepteur
de façon à faire
succéder les positions
où les sinusoïdes sont
en phase (figure 3).
Mesurer la distance
entre la position initiale
et la position finale du
récepteur après avoir reculé d’une quinzaine de longueur d’onde (chaque fois que les
sinusoïdes sont en phase, une longueur d’one a été parcourue). En déduire une nouvelle
valeur de la célérité des ultrasons dans l’air grâce à la relation (2). Conclure sur la
méthode.
0
à t=0s
x
x x1 0
E R
x2
E R
à t=t1
Figure 3 : Schéma de la manipulation
L’échographie
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Protocole expérimental dans l’eau
1. Réglage du GBF Effectuer les branchements nécessaires pour visualiser le signal en entrée correspondant
à une salve de 20 impulsions, en en sortie, le signal aux bornes du récepteur.
Remplir la cuve de sorte à ne pas dépasser la hauteur maximale d’eau autorisée pour
l’étanchéité de l’émetteur et du récepteur.
2. Mesures de la célérité des ultrasons dans l’eau
Faire varier la distance d et mesurer la valeur du retard à l’oscilloscope, t, pour chacune
des valeurs. Rassembler les résultats dans un tableau. En déduire une première valeur de
la célérité des ultrasons dans l’eau.
Interprétez votre résultat.
Figure 3 : Dispositif expérimental dans l’eau
L’échographie
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Propagation d’ondes ultrasonores à travers différents milieux
Lors du parcours de l’onde à travers l’espace, elle traverse divers milieux d’impédances
différentes qui la modifient et la dévient. Le but de cette partie est d’étudier les possibilités
d’interaction de l’onde avec la matière afin de prévoir son comportement.
____________________________
Si on prend une partie de l’espace, on va pouvoir la partager en plusieurs parties
homogènes caractérisées par leur impédance acoustique. Une interface acoustique est alors la
frontière entre deux milieux d’impédances acoustiques différentes. Elle possède plusieurs
caractéristiques qui modifient le faisceau incident (figure 1) : la différence d’impédance entre
les deux milieux séparés (faible si tissu mou/tissu mou, forte si air/tissu mou), la forme de la
zone de contact, son orientation par rapport à la direction de propagation de faisceau d’ondes,
et de sa taille par rapport à la longueur d’onde du faisceau incident.
Lorsque l’on observe les signaux émis et reçus sur l’écran d’un oscilloscope
(figure 2), on note deux principales différences entre le faisceau incident et le faisceau transmis :
leur amplitude et leur phase. En effet, une atténuation a lieu entre le faisceau incident et le
faisceau transmis ; l’amplitude du faisceau sortant est inférieure à celle du faisceau entrant.
Cette atténuation du signal justifie l’existence d’une interaction des ondes ultrasonores avec les
milieux. Celle-ci dépend de la distance parcourue par le faisceau d’ondes (l’atténuation
augmente exponentiellement avec la distance) et de la fréquence du signal émis (l’absorption
est d’autant plus importante que la fréquence est élevée). Ainsi, les hautes fréquences
permettront d’observer des éléments en surface, tandis que les basses fréquences nous
renseigneront sur des objets situés plus en recul par rapport à la surface. Les interactions du
faisceau incident avec une interface sont diverses : elles peuvent se présenter sous la forme
d’une réflexion de celui-ci, de sa réfraction, de sa diffusion, mais aussi de son absorption et de
son atténuation. Nous ne traiterons ici que de la réflexion, de la réfraction et de la diffusion.
L’absorption et l’atténuation seront, quant à elles, étudiées plus tard.
Milieu 2
Signal reçu Signal émis
Interface
Milieu 1
E
Signal émis
Milieu 1
R Signal reçu
Interface
Milieu 2
Figure 1 : Interaction d’une onde avec des interfaces de tailles et de formes différentes. E et R
correspondent respectivement à l’émetteur et au récepteur.
L’échographie
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____________________________
Pour l’étude de ces deux phénomènes, on distingue deux cas : l’incidence normale où le
faisceau incident est orthogonal au plan de l’interface, et l’incidence oblique où le faisceau
incident est dans une position quelconque par rapport à l’interface.
a. Incidence normale
Pour que l’on observe la réflexion d’ondes ultrasonores sur une interface, il faut que la
longueur d’onde du faisceau incident soit inférieure à la taille de la surface observée. Il y a
donc réflexion lorsque l’on utilise des faisceaux de fréquence élevée. L’atténuation étant alors
très importante, la réflexion permet d’observer les contours des surfaces sur lesquelles les ondes
se heurtent.
Comme on l’a dit précédemment, l’amplitude du faisceau réfléchi dépend de l’interface
entre les 2 milieux. En effet, si c’est une interface air/peau, la réflexion est presque totale et
l’amplitude de l’écho maximale, tandis que s’il s’agit d’une interface peau/muscle, la réflexion est
moindre et l’amplitude presque nulle. L’amplitude du faisceau réfléchi augmente avec la
différence d’impédances entre les deux milieux. Pour vérifier ce phénomène, on calcule la valeur
du coefficient de réflexion en fonction des impédances.
Interface
vt
vr
vi
0
Milieu 1 (d’impédance Z1)
Milieu 2 (d’impédance Z2)
Signal reçu (V)
Signal émis (V)
0 temps (s)
Figure 2 : Observations à l’oscilloscope des signaux émis et reçus en fonction du temps.
Figure 3 : Arrivée d’une onde ultrasonore de célérité vi sur une interface. Elle se divise alors en
deux parties : une onde transmise de célérité vt et une onde réfléchie de célérité vr .
L’échographie
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Pour trouver l’expression du coefficient de réflexion r, on ne considère que les
déplacements dans la direction de propagation de l’onde incidente.
Notations : Zi est l’impédance du milieu i.
ρi est la masse volumique du milieu i.
vi(x,t), vr(x,t) et vt(x,t) correspondent à la vitesse de propagation
respectivement de l’onde incidente, réfléchie et transmise.
πi(x,t), πr(x,t) et πt(x,t) correspondent à la surpression provoquée
respectivement par l’onde incidente, réfléchie et transmise.
Tout d’abord, nous savons que :
(définition de l’impédance acoustique d’un milieu) (1)
(définition du coefficient de réflexion) (2)
(définition de la surpression) (3)
D’après les relations de continuité de la vitesse et de la surpression au niveau de l’interface :
(4)
(5)
Or, d’après la relation (3), (2) s’écrit :
(6)
D’après (4), (6) devient :
(7)
D’où l’expression de r, d’après l’expression (2) :
(8)
Dans le cas de l’interface air/peau, la valeur du coefficient de réflexion est proche de 1.
Ainsi, sans disposition particulière, les ondes ultrasonores ne pénètrent pas la peau. De même, la
boîte crânienne empêche les ultrasons d’atteindre le cerveau, et l’air dans les poumons nous
empêche d’observer ceux-ci.
b. Incidence oblique
Si l’incidence n’est pas orthogonale à la surface de l’interface, les faisceaux d’ondes
ultrasonores réagissent comme les faisceaux lumineux concernant la réflexion et la réfraction
(figure 4). On observera dans ce cas la présence d’un faisceau réfléchi et celle d’un faisceau
réfracté. Comme les rayons lumineux, ils obéissent aux lois de Descartes, les différents angles
étant mesurés par rapport à la normale de l’interface : l’amplitude du signal reçu par le
récepteur est maximale lorsque i0=ir, et le faisceau transmis est dévié selon un angle it qui
L’échographie
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dépend des célérités c1 et c2 de l’onde avant et après son passage à travers l’interface (c1 et c2
étant fonction des impédances respectives des milieux 1 et 2). Plus la différence d’impédances
entre les deux milieux est importante, c’est-à-dire plus la différence de célérité entre les deux
milieux est grande (l’impédance et la vitesse étant proportionnelles), plus le faisceau sera dévié.
Lois de Snell-Descartes :
____________________________
Le dernier type d’interaction que l’on étudie dans cette partie concerne la diffusion
utilisée en imagerie médicale, c’est-à-dire la diffusion de Rayleigh. Ce phénomène a lieu
lorsque la longueur d’onde du
faisceau incident est largement
supérieure à la taille de l’objet
rencontré par les ondes ultrasonores.
L’objet ainsi soumis à des basses
fréquences se met à vibrer et renvoie
des ondes dans plusieurs directions.
Lorsque le milieu dans lequel se
trouve l’objet considéré est isotrope,
les ondes sont renvoyées dons toutes
les directions. Si le milieu est anisotrope, une direction de réémission sera privilégiée ; dans ce
cas, la partie du faisceau renvoyée en direction de l’émetteur est appelée onde de rétrodiffusion.
Faisceau transmis
Faisceau réfléchi
Faisceau incident
i t i r
i0
Milieu 1 (d’impédance Z1) Milieu 2 (d’impédance Z2)
E
R
Interface
Figure 4 : Représentation de la déviation d’un faisceau d’ondes ultrasonores à l’interface entre
deux milieux d’impédances acoustiques différentes selon les lois de Snell-Descartes.
Interface
OU
Figure 5 : Illustration de la diffusion sur des objets de petite
taille et sur une surface granuleuse
L’échographie
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Dans l’application à l’échographie, on ne considèrera que les rayons renvoyés dans la
direction de la sonde. La diffusion disperse l’énergie lumineuse dans plusieurs directions ; il y a
donc moins d’énergie lumineuse qui retourne à la sonde. Ce phénomène limite donc la bonne
lecture des échos. Il est décrit en tant qu’artefact dans la partie concernant le principe de
l’échographie.
Réflexion des ondes ultrasonores
But de la manipulation
Les manipulations réalisées ici ont pour but de montrer que les ultrasons obéissent à la
première loi de Descartes, concernant la réflexion. Par ailleurs, on se propose aussi de vérifier la
pertinence de l’expression (8).
Dispositif expérimental
On dispose de la maquette R/O, d’un GBF, d’un
oscilloscope, d’un support de réflexion. Le GBF est
réglé en mode BURST (cf Théorie des ondes
ultrasonores) pour faciliter les mesures. Aussi, afin
de mesurer les angles des faisceaux ultrasonores, on
se sert d’un rapporteur imprimé sur une feuille. On
appelle i0 l’angle que forme le faisceau émis avec la
normale à la surface, et ir l’angle formé entre la
normale et le faisceau reçu. De plus, on appellera
rthéorique la valeur du coefficient de réflexion donnée
par la relation (8), et rexp celle donnée par la relation
(2).
Protocole expérimental
1. Branchements du montage
Effectuer les branchements nécessaires (figure 6) afin d’observer à l’écran de
l’oscilloscope le signal du GBF et le signal aux bornes du récepteur. Dans le but de
limiter l’atténuation du signal dans l’air, on disposera des tubes en papier qui
conduiront le signal de l’émetteur à la surface réfléchissante, puis jusqu’au récepteur.
2. Mesure des angles
On fixe désormais la valeur de i0 à 30 deg. Relever la valeur de l’amplitude du signal
reçu pour chaque valeur de ir. Conclure.
Figure 6 : Dispositif expérimental
L’échographie
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3. Estimation de l’atténuation du signal dans l’air
Placer le récepteur au niveau de la surface réfléchissante pour conserver la même
distance entre le l’émetteur et support. Visualiser à l’oscilloscope le signal envoyé et
le signal reçu. Mesurer le coefficient de réflexion de l’air pour cette distance.
4. Mesure du coefficient de réflexion sur un bloc en acrylique
Placer le récepteur à l’angle i0=ir telle que la réflexion sur le bloc acrylique soit
maximale. Relever l’amplitude du signal. Calculer le coefficient de réflexion avec les
relations (2) et (8). Comparer les résultats.
On donne : ρacrylique=1.2 g/cm3 ρair=1.2 kg/m3
cacrylique= 2050 g/cm3 cair=330 m/s
L’échographie
- 20 -
L’échographie
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Introduction :
Afin de comprendre comment est obtenu le faisceau d’ondes ultrasonores, dont la
propagation a été étudiée dans la partie précédente, nous avons besoin de savoir comment il est
fabriqué. Dans le cadre de l’imagerie par ultrasons, les ondes ultrasonores envoyées dans le
corps humain sont produites par des sondes à ultrasons, spécialement conçues pour créer un
faisceau permettant une bonne focalisation ainsi qu’une bonne qualité des échos. Dans cette
partie, nous allons étudier de quoi sont faites ces sondes, ainsi que comment elles créent, puis
envoient des ultrasons.
Les sondes
L’échographie
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Composition d’une sonde
Quel que soit le type de sonde utilisée, au sein du boitier isolant se trouvent trois composants :
la céramique
l’amortisseur
l’adaptateur d’impédance
La photo ci-contre montre un appareil échographique
comportant :
des sondes de fréquences différentes
(3.5, 6 et 12 MHz)
un gel échographique
appareil de réglage (console)
un écran
Figure 1 : Schéma de la composition d’une sonde échographique
L’échographie
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a. La céramique piézoélectrique
Le rôle de la céramique est d’émettre et de recevoir des ultrasons ; c’est l’élément actif
de la sonde. Sa forme et sa structure varient considérablement d’une sonde à l’autre mais sa
constitution est toujours la même : le plus souvent elle est composée de titanate et de zirconite
de plomb (PZT) aux fortes propriétés piézoélectriques (l’effet piézoélectrique est expliqué dans
la partie suivante). Chaque céramique se caractérise par une fréquence de résonance
conditionnée par la nature du matériau et par son épaisseur e telle que :
où K est une constante.
Cette céramique est faite d'un ou de plusieurs éléments de 1 mm environ placés côte à
côte et isolés acoustiquement les uns des autres par une distance de 0.6 mm. Les faces avant et
arrière de la céramique sont recouvertes d'une couche métallique : l'électrode antérieure est
mise à la masse alors que l'électrode ou les électrodes postérieures sont connectées à un
générateur de courant électrique de haute fréquence.
b. L’amortisseur
Placé en arrière des céramiques, il est constitué d’araldite chargée d'une fine poudre de
plomb ou de tungstène et maintient le ou les éléments piézoélectriques en place. Il a pour rôle
d’amortir les vibrations de la céramique pour obtenir une durée d’impulsion courte, ainsi que
d’absorber les vibrations émises en arrière afin d’empêcher les échos parasites. Il influe sur la
bande passante de la sonde et sur son rendement : plus l’amortissement est fort, plus la bande
passante est large mais cela diminue le rendement de la sonde.
c. L’adaptateur d’impédance
Il est réalisé en matériau non conducteur. Il isole la peau de l’électrode antérieure et
protège la céramique. Il est aussi chargé d’éviter une trop grande réflexion du faisceau
ultrasonore entre la céramique et la peau qui ont une grande différence d’impédances ; c’est
pour cela qu’il possède une impédance intermédiaire déterminée par :
Il peut aussi, en fonction de sa forme, modifier la géométrie du faisceau et assurer une
focalisation mécanique, en jouant le rôle de lentille acoustique.
L’échographie
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Effet piézoélectrique
La piézoélectricité (1880, Pierre et Paul-Jacques Curie) est la propriété que possèdent
certains corps de se polariser électriquement sous l'action d'une force mécanique (effet direct)
et, réciproquement, de se déformer lorsqu'on leur applique un champ électrique (effet inverse).
Dans un matériau solide cristallin au repos, les charges positives et négatives sont
harmonieusement réparties. Lorsqu’il est soumis à des tensions mécaniques, la déformation
résultante entraîne un dédoublement des centres de gravité électrique, préalablement
confondus. On a alors apparition d’une polarisation P à l’intérieur du cristal. Le quartz et surtout
certaines céramiques ont des propriétés piézoélectriques. Une condition nécessaire (mais non
suffisante) à l’apparition d’un tel phénomène est l’absence de centre de symétrie du réseau
cristallin considéré.
Remarque : La première utilisation fut dans le SONAR de Paul Langevin. D’autres applications
ont suivi : la montre à quartz, des capteurs, des actuateurs.
a. Production d’ondes ultrasonores : effet piézoélectrique indirect
TENSION DEFORMATION
Un générateur de courant délivre des impulsions électriques de haute fréquence qui sont
appliquées à la surface d'une céramique : cette dernière voit son épaisseur varier si la fréquence
des impulsions est de l'ordre de grandeur de sa fréquence de résonance. Ces vibrations
mécaniques se transmettent de proche en proche, ce qui produit des ultrasons. En imagerie, il
est nécessaire que cette fréquence soit comprise entre 2 et 10 MHz.
La fréquence de résonance d’un transducteur dépend de son épaisseur : à chaque
céramique d’une épaisseur donnée, correspond une seule fréquence d’émission caractéristique
de la sonde. En échographie, le seul paramètre réglable n’est pas la fréquence d’émission, mais
l’intensité électrique stimulant la céramique, c’est-à-dire l’intensité des ultrasons générés. C’est
un paramètre de puissance à l’émission qui s’exprime en dB et qui conditionne, avec la
fréquence, la pénétration des ultrasons dans les tissus.
b. Réception des ondes ultrasonores : effet piézoélectrique direct
FORCE DEFORMATION TENSION
L’effet piézoélectrique direct est le phénomène caractérisé par l'apparition de charges
électriques sur les faces d'un matériau dit piézoélectrique, lorsque ses faces sont soumises à une
contrainte mécanique. En effet, quand une pression agit, l'asymétrie des charges génère une
tension.
L’échographie
- 25 -
Dans le cadre de l’échographie, les contraintes mécaniques, dues aux variations de
pression des ondes ultrasonores réfléchies dans l'organisme, font apparaître à la surface de la
céramique de la sonde des différences de potentiel dont la fréquence correspond à celle de
l'onde réfléchie et dont l'intensité est proportionnelle à l'intensité de l'écho. Les céramiques
piézoélectriques permettent donc de traduire une onde ultrasonore en signal électrique. Ce
signal électrique sera recueilli et participera à la formation d’une image échographique.
Remarque : Par exemple, un quartz de 1 cm³ soumis à une force de 2 kN peut produire environ 12 500 V. On a là donc un capteur de pression.
Mise en évidence de l’effet piézoélectrique
But de la manipulation
On se propose d’observer les effets piézoélectriques inverses et directs.
Dans une première expérience nous allons générer une tension à partir de vibrations.
Nous mettrons ainsi en avant l’effet piézoélectrique direct ainsi que l’influence de la déviation
(donc de l’intensité de la force exercée) sur la tension induite.
Dans une deuxième expérience nous allons mettre en avant l’effet piézoélectrique
inverse en générant une vibration sous l'effet d'une tension et nous montrerons l’importance de
la fréquence de résonance du matériau.
Dispositif expérimental
On dispose de deux éléments
piézoélectriques collés de part et d’autre d’une
extrémité d’une lame flexible. Cette lame est
maintenue grâce à un étau et une règle
graduée est disposée à son extrémité (à la
verticale) pour pouvoir mesurer l’amplitude
des vibrations.
Les éléments piézoélectriques sont reliés à un
GBF ainsi qu’à un oscilloscope.
Protocole expérimental
1. Réglage du GBF et de l’oscilloscope
Faire les branchements pour que la tension aux bornes de l’élément piézoélectrique soit
mesurée et affichée sur un oscilloscope. Faire attention à l’amplitude...
L’échographie
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2. Effet piézoélectrique direct
Éteindre le GBF.
Faire vibrer la lame. Qu’observez-vous sur l’oscilloscope ?
Réitérer l’expérience en mesurant, à l’aide de la règle graduée, la déviation de l’extrémité
de la lame. Quelle tension est alors induite aux bornes des deux éléments
piézoélectriques ? Réitérer l’expérience avec différentes déviations. Qu’observez-vous ?
3. Effet piézoélectrique inverse
Allumer le GBF.
Appliquer une tension électrique sinusoïdale aux bornes des deux matériaux
piézoélectriques.
Augmenter progressivement la fréquence. Qu’observez-vous ?
Pour quelle fréquence la vibration de la lame est-elle maximale ?
L’échographie
- 27 -
Théorie sur le faisceau émis par la sonde
Dans un premier temps, pour étudier le faisceau qu’émet la sonde, il est nécessaire de
parler de sa fréquence. Les fréquences utilisées en médecine vont de 2 à 10 MHz. Afin d’avoir
une bonne résolution axiale il faut une fréquence élevée. Or la pénétration est inversement
proportionnelle à la fréquence, c'est donc la profondeur à étudier qui guide le choix de la sonde
(figure 1).
Par exemple :
échographie ophtalmologique : 10 ou 7 MHz
échographie des parties molles, de la thyroïde : 7 ou 5 MHz
échographie abdominale : 3,5 MHz
Certaines sondes dites à large bande passante possèdent un
spectre en fréquence très large : de 2 à 5, de 3 à 6 ou de 4 à 8 MHz.
Elles permettent l'étude ultrasonore à des profondeurs variées sans
changement de sonde. Elles présentent cependant l'inconvénient
d'avoir une faible intensité d'émission pour les fréquences éloignées
de la fréquence centrale.
Il est préférable d’utiliser les sondes multifréquences : elles
sont constituées de cristaux ayant des fréquences de résonance
différentes, ainsi la répartition de l'énergie est plus égale entre la
fréquence centrale et les fréquences latérales.
Bande passante des sondes
multifréquences
Echographie du bras avec une sonde
superficielle c’est-à-dire avec une
grande fréquence (12 Mhz).
Veines et artères sont bien
apparentes.
Echographie du bras avec une sonde
plus profonde c’est-à-dire avec une
fréquence moyenne (3.5 Mhz).
Difficile de distinguer veines et
artères.
Figure 1
L’échographie
- 28 -
____________________________
Dans la partie qui suit, nous allons étudier la direction du faisceau et sa focalisation.
Pour une céramique mono-élément ou constituée de plusieurs éléments excités simultanément,
le front de l'onde est parallèle à la face avant de la
sonde et la direction du faisceau lui est alors
perpendiculaire. Or le diamètre du faisceau dans la
zone de Fresnel est égal au diamètre de la céramique
mono-élément ou au nombre de céramiques excitées
pour des sondes multiéléments. Afin de diminuer le
diamètre du faisceau pour améliorer la résolution
transversale, une focalisation est réalisée. Elle peut être
de plusieurs types : soit mécanique, soit électronique.
a. Focalisation mécanique
L'utilisation d'une céramique à face avant concave selon un
ou deux axes permet d'obtenir un front d'onde concave. C'est la
focalisation mécanique.
Le même résultat est obtenu avec une lentille acoustique
convexe à faible vitesse de propagation des ultrasons : la partie
centrale du faisceau est ralentie par rapport à la partie périphérique.
Cette focalisation est fixe, non modifiable par l'échographiste
mais elle se révèle très efficace.
b. Focalisation électronique
La focalisation électronique consiste à donner au front d'onde une forme concave en
jouant sur des retards à l'excitation des éléments piézo-électriques : on utilise pour cela des
"lignes à retard", circuits électroniques interposés entre le générateur à hautes fréquences et les
éléments.
Figure 2 : Front d'onde parallèle à la face avant de la sonde
Figure 3 : Focalisation
mécanique
Figure 4 : Exemples de focalisations électroniques
L’échographie
- 29 -
Cette focalisation possède l'avantage d'être modulable par simple réglage de ces lignes à
retard. Elle permet aussi de modifier l’angle de tir et donc d’augmenter l’étendue de
l’observation. Ces sondes électroniques peuvent avoir une configuration sous forme de barrettes
planes ou courbées et sont composées d’environ 200 céramiques (balayage linéaire étriqué,
balayage trapézoïdal et sectoriel). Les sondes électroniques peuvent aussi avoir une
configuration annulaire qui permet de réaliser des coupes à partir d’une cavité du patient (voie
endovaginale, transrectale, transoesophagienne intra vasculaire). Elles sont illustrées sur la
figure 5.
Figure 5 : Exemples de sondes à balayages différents.
L’échographie
- 30 -
Vous trouverez pour cette partie des informations sur :
La sonde ultrasonore :
Les sondes en échographie, tiré de L’imagerie ultrasonore, de HIA Sainte Anne et N.
GRENIER
http://www.med.univ-rennes1.fr/cerf/edicerf/BASES/BA003_cv_rb_5.html
L’image par échographie : la machine, de .M. BOURGEOIS, M. BOYNARD, et P. ESPINASSE
L’effet piézoélectrique :
L’effet piézo-électrique, de Samuel Poirel
http://www2.ac-lyon.fr/etab/lycees/lyc-69/descartes/IMG/pdf/Poirel_2_-_piezo.pdf
L’effet piézoélectrique, réalisée par Dr. Hermes PRADO Jr
http://www.youtube.com/watch?v=asFZS84lfn0&feature=related
Mesure de la déformation d’un matériau piézoélectrique par interférométrie, réalisée
par Philipe DENIZET
http://www.canal-u.tv/video/unittv/deformation_d_un_materiau_piezo_electrique.7186
L’échographie
- 31 -
Introduction :
Nous venons de voir les différents principes de base qui vont nous permettre d'expliquer
le fonctionnement de l'échographie.
L'échographie est une technique qui utilise le phénomène de réflexion des ondes
ultrasonores, c'est la même technique utilisée par les sonars. C'est cette technique qui est utilisée
par certains animaux pour se repérer dans l'espace.
Les physiciens ont découvert comment utiliser les ondes ultrasonores dans un outil
puissant afin d'étudier la structure du corps. Par exemple, l'imagerie médicale par ultrasons est
une méthode d'imagerie importante pour l'obstétrique (imagerie du fœtus dans l'utérus pendant
la grossesse), la médecine interne (imagerie abdominale), la cardiologie (imagerie du système
cardiaque et circulatoire) et l’imagerie du cancer.
Au moyen de sondes à la fois émettrices et réceptrices, on va émettre des ondes
ultrasonores qui vont interagir avec la matière qu'elles traversent et vont être réfléchies sur des
interfaces. Selon l'interface rencontrée, l'énergie incidente émise sera plus ou moins réfléchie.
Par exemple, 6% sur l'interface foie-rein et 40% sur l'interface tissu mou-os.
Ces sondes vont nous permettre d'observer des images sur un écran. Les nuances de gris
qui forment ces images sont fonction de l'intensité des échos renvoyés après réflexion. Les
« zones blanches » représentent les structures qui renvoient le plus d'échos. En revanche, les
« zones noires », renvoient très peu d'échos.
Principe de l’échographie
L’échographie
- 32 -
L’échogénicité
La faculté d'une structure à produire un écho est appelée échogénicité. Il existe deux
types d'échos : échos d'interface (au niveau des interfaces) et de structure (au niveau tissulaire).
Différentes zones peuvent être déterminées selon leur échogénicité :
les zones anéchogènes : elles ne renvoient aucun écho. A l'écran, elles apparaissent noires.
Figure 1.1
Les zones hypoéchogènes : peu d'échos réfléchis. A l'écran, elles apparaissent en gris foncé.
Figure 1.2
les zones hyperéchogènes : beaucoup d'échos réfléchis. A l'écran, elles apparaissent blanches.
Figure 1.3
L’échographie
- 33 -
L'échogénicité appliquée à la médecine :
Les liquides purs (urine, sang, bile, liquide libre) sont visibles en noir.
Les liquides impurs (vieille urine, épanchement pleural) ont des échos variables => pas
de « couleurs » prédéfinies.
Les tissus mous ont des zones d'impédance acoustique variable.
La graisse est plus échogène que le muscle.
L’hématome frais est hyperéchogène, et devient hypoéchogène en se liquéfiant.
Les structures solides cristallines (calcifications, os) et les gaz = hyperéchogènes
anéchogènes hypoéchogènes hyperéchogènes variables
liquides purs *
liquides impurs *
tissus mous *
hématomes * (vieux) * (frais)
gaz *
structures solides
cristallines *
air *
Figure 2 : Tableau récapitulatif de l’échogénicité des structures du corps humain.
L’échographie
- 34 -
Réflexion sur les milieux biologiques
Pour comprendre la signification de ces nuances de gris dues à l’échogénicité, il est
nécessaire de s’intéresser à la notion d’impédance acoustique.
____________________________
La célérité des ondes ultrasonores et l’impédance acoustique sont des notions qui ont été
étudiées dans la partie sur la théorie des ondes ultrasonores. On s’intéresse ici à leur application
aux milieux biologiques.
Les mesures les plus caractéristiques sont récapitulées dans le tableau ci-dessous :
Milieux Célérité (m/s) Impédance acoustique (Pa.s/m)
air 343 0,4.103
poumon 650 0,26.106
Eau (distillée) eau (37°)
1480 1530
1,48.106 1,52.106
sang 1566 1,66.106
graisse 1410-1470 1,33.106
muscles 1545 – 1631 1,65 – 1,74.106
foie 1535 – 1580 1,64 – 1,68.106
rein 1567 1,62.106
rate 1566 1,65 – 1,67.106
Tissus mous (moyenne)
1600 1,63.106
cerveau 1530 1,55 – 1,66.106
Os 2070 – 4100 3,75 – 7,38.106
Figure 1 : Tableau récapitulatif des mesures caractéristiques de milieux biologiques.
Remarques : Il existe 2 « types » d'os :
l'os cortical, désignant la paroi externe des os, qui leur confère rigidité et élasticité
(Z≈3000-4000)
le tissu osseux spongieux qui est la partie interne poreuse de l'os, située sous la corticale
de tissu compact (Z≈1450-1800)
On peut voir que la célérité varie peu dans les tissus mous. C'est pourquoi on considère
une vitesse moyenne de 1540 m/s pour ces derniers.
____________________________
L’échographie
- 35 -
Ayant défini les impédances des milieux biologiques que nous étudierons plus tard, on
peut désormais s’intéresser à la réflexion des ondes ultrasonores sur ceux-là. En effet, lorsqu'une
onde atteint une interface, une partie de son énergie est réfléchie : on a ainsi formation d'un écho
ultrasonore. L'écho réfléchi est plus ou moins intense selon l'interface sur lequel il est réfléchi.
On a défini dans la partie sur la théorie des ondes l’expression du coefficient de réflexion :
Comme on peut le voir avec la formule ci-dessus, en présence d'une différence
d'impédances élevée, la réflexion au niveau de l'interface sera très importante. En revanche, pour
des impédances proches, la réflexion sera presque inexistante.
Voici ci-dessous un tableau récapitulant les principales réflexions entre différents milieux
biologiques :
air 0.999
Graisse 0.008 0.999
eau 0.002 0.999 0.002
os 0.294 #1 0.363 0.326
muscle air graisse eau
Figure 2 : Tableau des valeurs du coefficient de réflexion selon des interfaces biologiques
Ceci explique le fait que l'air apparaisse à l'écran en blanc. En effet, si on se réfère au
tableau précédent (figure 2), on peut constater que l'air a une impédance acoustique très faible
comparée aux impédances des autres milieux. Donc au niveau d'une interface air-milieux
biologiques, la réflexion sera quasi-totale : R≈1.
C'est ce phénomène qui est à l'origine de la nécessité d'utiliser un gel échographique.
En effet, sans gel échographique, de l'air sera présent entre la sonde et la peau.
Cependant, d'après ce que l'on vient de voir, la réflexion au niveau de l'interface air-milieux
biologiques (ici la peau) est très importante. Ce qui veut dire qu'aucune onde ne pénètrera dans
le corps, le diagnostic devient alors impossible.
Si maintenant on applique un gel sur la peau, il n'y a plus d'air entre la sonde et la peau.
On a une interface de type gel-peau. Ce gel a la particularité d'avoir une impédance proche de
celle de la peau. En utilisant la formule du coefficient de réflexion, on constate alors que R≈0.
Ainsi, la quasi-totalité du faisceau ultrasonore émis par la sonde est transmis.
Ir : intensité du signal réfléchi
Ii : intensité du signal émis
Z1 , Z2 : impédances des milieux 1 et 2
séparés par l’interface.
L’échographie
- 36 -
L’importance du gel échographique et du rôle des interfaces
Figure 3 : Le gel échographique permet la transmission des ondes ultrasonores.
But de la manipulation : Dans un premier temps on cherche à mettre en évidence l'importance du gel
échographique, puis dans un deuxième temps on verra l'importance des interfaces en
échographie.
Dispositif expérimental : Pour la première manipulation, on utilise un seul transducteur qui fera office d'émetteur
et de récepteur, alors que dans la seconde, deux transducteurs seront utilisés : un émetteur et un
récepteur.
On dispose de deux transducteurs de 1 MHz qui font office d’émetteur et de récepteur et
d’un GBF réglé en mode BURST : on envoie 3 impulsions à la fréquence de 1 MHz, chaque salve
est réglée à la fréquence de 100 Hz et le signal possède une amplitude de 10V. Pour empêcher le
GBF de débiter un courant trop fort, on place en série du transducteur une résistance R 1 de 1 kΩ.
Les éléments piézoélectriques de la sonde ne sont détériorés que si la tension dépasse les 300V.
Toutes les manipulations, avec les deux transducteurs ou un seul, utilisent le même
montage.
Figure 4 : Schéma du montage à réaliser
Rg = 50Ω R1 = 100 Ω Re piézo = 100 Ω à 1 MHz
L’échographie
- 37 -
Protocole expérimental
/ !\ Les transducteurs utilisés lors des différentes manipulations sont très fragiles et coûteux. Prenez-en donc grand soin! / !\
1. Branchements du montage
Figure 5 : Schéma du dispositif expérimental avec ou sans gel
Effectuer les branchements nécessaires pour afficher à l’écran de l’oscilloscope le
signal aux bornes du transducteur.
2. Expérience sans gel échographique
Coller le transducteur à la surface du bloc en plexiglas (figure 5, gauche).
Qu’observez-vous ?
3. Expérience avec gel échographique
Refaire l’expérience précédente en collant la sonde à la surface du bloc grâce au gel
échographique (figure 5, droite); on veillera à ce qu’il n’y ait aucune bulle entre le
transducteur et le bloc. Qu’observez-vous ?
4. Calcul du coefficient de réflexion théorique Afin d’expliquer le phénomène démontrer ci-dessous, calculer les coefficients de
réflexion dans les deux cas. On donne pour cela : Zair=4,15.102 Pa.s/m,
Zacrylique=3,25.106 Pa.s/m et Zgel=1,48.106 Pa.s/m. Commenter.
5. Ajout d’un bloc de verre sans utilisation du gel Pour cette manipulation, on se sert d’un deuxième transducteur qui a le rôle de
récepteur (il n’est pas relié au générateur). On reprend l’expérience précédente en
accolant les deux blocs. Observer le signal recueilli. Que peut-on en déduire quant au
parcours des ondes ?
L’échographie
- 38 -
6. Étude de deux blocs collés par du gel Reprendre l’expérience précédente et coller les deux blocs acryliques grâce à du gel
(figure 6). Observer à l’oscilloscope les signaux reçus. Donner une interprétation
expliquant la différence entre les signaux émis et reçus.
Figure 6 : Schéma du dispositif avec deux blocs.
L’échographie
- 39 -
Absorption des milieux biologiques
Lorsqu'une onde acoustique entre en contact avec un matériau, une partie de l'énergie
est réfléchie, une autre partie est absorbée dans le matériau et une troisième fraction traverse le
matériau.
Nous venons de voir ce qu'il en était de la partie réfléchie, occupons-nous maintenant de
la partie absorbée.
On appelle absorption, le phénomène qui transforme l'énergie mécanique du faisceau
ultrasonore en chaleur à l'intérieur du tissu. En profondeur, l'intensité du faisceau est ainsi
diminuée.
On peut définir un coefficient d'absorption acoustique α qui correspond au ratio de
l'énergie sonore absorbée sur l'énergie sonore incidente. L'intensité obéit à une loi exponentielle
décroissante :
Figure 1 : Courbe des variations de l’intensité en fonction de la distance parcourue dans le milieu.
Une partie de l'énergie étant absorbée, le faisceau d'ondes ultrasonores émis par la sonde
va ainsi diminuer. La conduction thermique (mode de transfert thermique provoqué par une
différence de température entre deux régions d'un même milieu, ou entre deux milieux en
contact, et se réalisant sans déplacement global de matière) et la viscosité sont responsables de
cette perte d'énergie. Ces deux phénomènes sont étroitement liés à la fréquence. Plus les
fréquences seront élevées, plus les vibrations seront importantes ce qui favorisera d'autant plus
le transfert d'énergie.
I : intensité du faisceau à la distance x
I0 : intensité du faisceau incident (x=0)
α : coefficient d’absorption (m-1)
x : distance parcourue dans le milieu (m)
L’échographie
- 40 -
Le coefficient d'absorption qui définit le pouvoir de pénétration des ultrasons est
proportionnel au carré de la fréquence ultrasonore :
Tissus Coefficient d'absorption α (dB/cm/MHz)
sang 0,1
graisse 0,5
foie 1
muscle 1,5
os 10
poumon 20
Figure 2 : Tableau récapitulatif des valeurs de α dans les milieux biologiques
Le coefficient d'absorption pour les tissus mous est en moyenne de 0,9 dB/cm/MHz.
On a donc une augmentation de l'atténuation en fonction de :
la fréquence du faisceau :
Les fréquences élevées seront réservées à l'exploration des structures
superficielles ; elles sont vite absorbées.
Les basses fréquences se propagent plus facilement et permettent l'étude des
organes profonds.
(7,5MHz pour explorer la thyroïde; 2,5MHz pour le foie)
l'épaisseur du milieu traversé
α : coefficient d’absorption
K : coefficient de proportionnalité
f : fréquence de signal émis
L’échographie
- 41 -
Ci-dessous un tableau récapitulant les fréquences utilisées pour différentes applications
médicales :
Fréquence applications
0.5 MHz ostéodensitométrie
1 MHz Echo-encéphalographie mode A
2.25 MHz Echo abdominale (sujets corpulents)
doppler trans-cranien
3.5 MHz Echo abdominale echo cardiaque
4 MHz Doppler vaisseaux périphériques
5 MHz
Tissus superficiels echo abdominale (sujets minces)
thorax, seins, testicules, gynécologie, thyroïde, cerveau de nouveau-né,...
7.5 – 10 MHz Tissus très superficiels
œil, hanche de nouveau-né, sein, thyroïde,...
12 – 20 MHz Biométrie en mode A (ophtalmologie)
1 – 10 MHz Microscopie ultrasonore
Figure 3 : Tableau récapitulatif des fréquences utilisées pour les applications médicales
Relation entre fréquence et absorption
But de la manipulation On va chercher à montrer la relation liant la fréquence et l'absorption.
Dispositif expérimental
Pour cette manipulation, on utilise un seul transducteur qui fait office à la fois d'émetteur
et de récepteur.
On n’utilise qu’un seul transducteur à 1 MHz, qui fait office d’émetteur et de récepteur. Le
GBF est réglé pour délivrer une tension
d’amplitude 10 V et en mode BURST : 3
impulsions à la fréquence 1 MHz,
salves d’impulsions à la fréquence de
10 Hz). Pour empêcher le générateur
de délivrer un courant trop important
et de risquer d’endommager le
transducteur, on ajoute une résistance
de 1 kΩ en série avec la sonde. Le
schéma ci-contre représente les branchements à réaliser.
L’échographie
- 42 -
Protocole expérimental
1. Branchements du montage
Réaliser les branchements afin d’observer à l’écran la tension aux bornes du
transducteur.
2. Mesure du coefficient d’absorption Dans un premier temps, on répertoriera dans un tableau la profondeur x des
différents trous dans le bloc plexiglas. On considère comme étant le premier trou,
celui dont le diamètre est le plus petit. En positionnant le transducteur sur la tranche
du bloc et en faisant glisser la sonde sur toute la longueur du bloc, observer les échos
renvoyés par chacun des trous.
Tracer ensuite le graphe de l’intensité en fonction de la profondeur x des trous. On
rappelle que l’intensité de l’onde est proportionnelle au carré de l’amplitude du
signal reçu. On devrait obtenir une loi exponentielle de la forme . En
déduire le coefficient d’absorption α.
3. Utilisation de la sonde 4 MHz
Refaire l’expérience précédente, mais remplacer la sonde par le transducteur 4 MHz.
Calculer le nouveau coefficient d’absorption.
4. Relation fréquence-absorption
Commenter les résultats obtenus. Donner des exemples d’utilisation des deux sondes
(1 et 4 Mhz). Quelles parties du corps pourrait-on observer avec ces sondes ?
Sens de déplacement de la sonde
x
Figure 4 : Schéma et photo du dispositif expérimental
L’échographie
- 43 -
Les artefacts
Un artefact est une modification de l'image observée à l'échographie due aux différences
d'impédances, aux problèmes d'absorption du faisceau ou de réflexions inadéquates, faussant ainsi le diagnostic du médecin. En effet, ces artefacts peuvent à la fois mettre en évidence des kystes, des tumeurs, des calcifications,... mais ils peuvent aussi les dissimuler. Il existe de nombreux types d'artefacts :
Atténuation : L'onde ultrasonore en se propageant
cède une partie de son énergie au milieu, on dit qu'il y a
absorption de l'énergie ultrasonore. Les zones situées loin
de la surface sont donc perçues comme étant
hypoéchogènes et apparaissent donc en noires à l'écran.
Figure 1.1 : atténuation
Ombre acoustique (ou zone d’ombre) : Lorsque
le faisceau émis rencontre une interface séparant deux
milieux d’impédances acoustiques très différentes, une
proportion élevée de l’énergie ultrasonore est réfléchie
jusqu’à la sonde. Il n’y a alors plus d’écho provenant de
derrière l’interface. On parle alors de cône d’ombre. Sur
l’écran, cela se traduit par l’apparition d’une zone très
blanche et d’une traînée noire se dirigeant vers le bas de
l’écran.
Figure 1.2 : ombre acoustique
Renforcement postérieur : Il se produit lorsque
le faisceau rencontre une zone liquidienne. Le milieu se
situant en arrière de cette zone va être plus échogène que
cette dernière, d’où l’apparition d’une zone
hyperéchogène derrière la zone liquidienne.
Figure 1.3 : renforcement postérieur
L’échographie
- 44 -
Réverbération (ou queue de comète) : Cet
artefact est dû à des réflexions multiples sur deux
interfaces très échogènes : l’onde est piégée entre ces
deux interfaces et elle rebondie. À chaque rebond, un petit
écho est libéré et retourne vers la sonde. Ces échos
successifs sont ensuite interprétés par l’appareil comme
une série d’interfaces. La queue de comète est un cas
particulier : elle est créée par des microbulles d’air ou des
cristaux de cholestérol.
Figure 1.4 : réverbération
Miroir : Lorsque le faisceau ultrasonore entre en
contact avec une interface fortement réfléchissante et
courbée, cette surface peut se comporter comme un
miroir acoustique. L’onde est réfléchie sur l’interface vers
une structure échogène puis suit le chemin inverse.
L’appareil échographique ne tient pas compte de cette
réflexion et considère un déplacement rectiligne. On
obtient une image qui est le symétrique de la vraie par
rapport à l’interface.
Figure 1.5 : Miroir
Lobe latéral : Une sonde envoie un faisceau
principal d’ondes ultrasonores et plusieurs lobes
secondaires, d’intensités moindres. Il n’y a que l’écho
du faisceau principal qui est pris en compte par
l’appareil échographique. Les échos des lobes
secondaires seront placés dans la direction du faisceau
principal.
Figure 1.6 : Lobe latéral
Effet de bord : Cet artefact est dû à une
réflexion du faisceau émis sur la paroi d’un objet
arrondi. La déviation fait qu’aucun écho ne parvient à
la sonde et qu’aucune image ne se forme à l’écran. On
observe alors un cône d’ombre en marge de la
structure et un renforcement postérieur en arrière de
celle-ci.
Figure 1.7 : effet de bord
L’échographie
- 45 -
Les artefacts peuvent être à l'origine d'une mauvaise lecture des pathologies sur
l'échographie. Il faut en outre prendre en considération les phénomènes de focalisation. En effet,
suivant les pastilles piézoélectriques utilisées, il existe différentes zones de focalisations. Selon la
zone dans laquelle se trouve le milieu observé, on peut obtenir des images floues qui peuvent
fausser le diagnostic du médecin. Cependant, il existe des moyens permettant de minimiser ces
troubles.
Faisceau à 90°
Faisceau à 60°
Faisceau à 30°
Anisotropie : Certaines structures
ont une échogénicité qui dépend de
l’orientation du faisceau. Leur échogénicité
est maximale lorsque le faisceau incident est
perpendiculaire à la structure.
L’échographie
- 46 -
La focalisation
La géométrie du faisceau d'ondes ultrasonores dépend :
de la distance à laquelle on se trouve de la source et donc de la fréquence
de sa forme
A) Faisceau d'une onde plane Pour une pastille piézoélectrique émettant des ondes planes, on définit 2 zones différentes :
zone de Fresnel
zone de Fraunhofer
Figure 1 : Schéma du faisceau d’une pastille plane.
1) La zone de Fresnel
En considérant une source circulaire, toute l'énergie est concentrée dans une zone
cylindrique. Le diamètre d de cette zone est égal au diamètre D de la source.
La longueur de cette zone suit la loi :
La formule montre que la longueur de la zone augmente quand la fréquence augmente.
On peut remarquer de plus, qu’à f constante, λ varie avec la nature du milieu où λ est la
longueur d'onde du faisceau (« pouvoir de résolution »).
2) La zone de Fraunhofer Elle se situe loin de la source et est de forme conique. Le faisceau décrit maintenant, non
plus un cylindre, mais un faisceau qui diverge selon un angle θ constant.
On a la relation :
f : fréquence du signal ultrasonore
c : célérité de l’onde
D : diamètre de la pastille
f : fréquence du signal ultrasonore
c : célérité de l’onde
D : diamètre de la pastille
L’échographie
- 47 -
Dans cette zone on a une diminution rapide de la fréquence, car la surface augmente.
Donc lorsque la fréquence des ondes et le diamètre de la source augmentent, la zone de Fresnel
s'allonge et la divergence de la zone de Fraunhofer diminue. Ainsi, la géométrie du faisceau est
améliorée.
B) Faisceau focalisé Avec cette pastille avec lesquelles les ondes émises sont focalisées, on peut définir 3 zones
différentes : les 2 zones vues précédemment et une zone focale.
zone de Fresnel ou zone de turbulence : champ proche
zone utile ou optimale : zone de finesse (focalisation optimale)
zone de Fraunhofer ou zone de dispersion : champ éloigné
Figure 2 : Schéma du faisceau d’une pastille piézoélectrique focalisante
1) La zone de Fresnel Elle a les mêmes caractéristiques que celles d’une pastille piézoélectrique plane. 2) La zone utile
La pastille étant concave, cela engendre une focalisation du faisceau. On a une analogie
avec l'optique. La focalisation vue en optique entraîne une concentration du rayonnement en un
point focal. En acoustique, il n'est possible d'obtenir une concentration que dans un volume, plus
ou moins cylindrique, appelé zone focale.
On peut définir quelques caractéristiques de cette zone :
L'axe de ce cylindre coïncide avec l'axe de la sonde.
Son centre se situe au point focal théorique.
Son diamètre :
où F est le rayon de focalisation.
sa longueur :
L'intensité ne décroit pas au-delà de 20dB aux extrémités du diamètre (mesuré au niveau
du point focal théorique).
L'intensité ne chute pas au-delà de 3dB aux extrémités de sa longueur (mesuré de part et
d'autre du point focal théorique).
C'est dans la zone dite « utile » que l'image sera la plus nette. Ainsi, selon ce que l'on veut
observer, on va chercher à obtenir une zone focale proche ou éloignée de la sonde.
L’échographie
- 48 -
3) La Zone de Fraunhofer On retrouve la même zone de Fraunhofer que pour une pastille piézoélectrique plane.
____________________________
Dans cette partie, nous allons essayer de caractériser la zone utile ou zone focale, zone du
faisceau qui permet d’obtenir une image nette à l’écran. Cette netteté est déterminée par la
résolution latérale.
Il existe d’autres types de résolution, à savoir :
la résolution spatiale
la résolution temporelle
la résolution de contraste
1) La résolution spatiale
Elle correspond à la faculté de l’échographe à distinguer deux objets proches ciblés par le
faisceau d’ondes ultrasonores.
Elle comprend :
la résolution axiale : c’est l’aptitude à différencier des détails placés dans l’axe de
propagation des ultrasons. Elle est de l’ordre du millimètre et dépend de la durée de
l’impulsion (importance de l’amortisseur) et de la longueur d’onde du faisceau émis : la
résolution axiale augmente avec la fréquence du signal.
Figure 3 : Schéma illustrant la résolution axiale.
L’échographie
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la résolution latérale : c’est l’aptitude à différencier les détails placés dans le plan de
coupe perpendiculairement à l’axe de propagation des ultrasons. Elle est moins bonne
que la résolution axiale et dépend du diamètre du faisceau et de la densité des lignes
ultrasonores qui est de l’ordre de 250.
Figure 4 : Schéma illustrant la résolution latérale.
la résolution transversale : elle est définie comme la distance minimale entre deux
structures, situées transversalement par rapport au trajet de l’onde et proches l’une de
l’autre, qui permet de les représenter par deux images séparées. La résolution
transversale dépend surtout de la largeur du faisceau ultrasonore : plus le faisceau est
large, plus la résolution est mauvaise. La largeur du faisceau est donc réduite par
focalisation. On améliore la résolution transversale à une profondeur donnée, appelée
« distance focale ».
2) La résolution temporelle
C’est le nombre d’image que l’on peut obtenir en une seconde. Elle dépend de la sonde utilisée et de sa vitesse de balayage.
3) La résolution de contraste
Elle définit la capacité de l’appareil échographique à différencier de faibles écarts
d’échogénicité. Elle dépend de l’amplification du signal ainsi que de l’amortissement réalisé par
la sonde.
En agissant sur ces différentes résolutions, on peut améliorer la qualité de l’image observée.
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L’échographie
- 50 -
Il existe une relation entre la fréquence f des ondes ultrasonores et le diamètre d de la
zone focale :
D’après cette relation, on remarque que pour un diamètre donné d, la longueur focale l
est d’autant plus longue que la fréquence f est élevée.
Cependant, il ne faut pas oublier les phénomènes d'absorption qui croient très vite avec
la fréquence. Ainsi, la zone focale ne sera pas aussi longue qu'on le souhaite. C'est pourquoi il
faut trouver le bon compromis entre la longueur de la zone focale et le diamètre de cette
dernière.
Les prochains paragraphes vont s’intéresser à la résolution, c’est pourquoi nous avons
d’abord besoin de définir certaines notions :
Le diamètre de la zone focale conditionne la résolution latérale, c'est-à-dire la netteté à
laquelle on va observer l'image.
La longueur de la zone focale conditionne la profondeur du champ observé.
Le cas parfait consisterait en une zone focale la plus étroite et la plus longue possible.
Ainsi, on serait en mesure d'obtenir une bonne résolution latérale sur une profondeur suffisante.
Cependant, en pratique il est impossible d'obtenir ces deux conditions en même temps.
Voici ci-dessous un exemple de 3 focalisations illustrant ce problème :
Diamètre de la zone
focale Profondeur de champ
Focalisation 1 7 mm 10 cm
Focalisation 2 5 mm 5 cm
Focalisation 3 1 mm 2 cm
Figure 5.1 : Trois exemples de focalisation illustrant le compromis entre le diamètre de la zone
focale et sa longueur
Comme on peut le voir expérimentalement, plus on diminue le diamètre de la zone focale,
plus la profondeur du champ diminue aussi.
L’échographie
- 51 -
Figure 5.2 : Trois exemples de focalisation illustrant le compromis entre le diamètre de la zone
focale et sa longueur
Il faut savoir qu'il est possible de régler la distance focale. En effet, cette dernière dépend
du rayon de courbure de la pastille et/ou de la lentille. Ainsi, si l'on choisit le rayon de courbure
et le pouvoir de convergence de la lentille, on peut décider de la distance focale.
Expérimentalement, on constate que lorsqu'on double la fréquence d'une sonde, on
augmente la résolution mais on diminue aussi la profondeur de champ. Cependant, on a vu
précédemment, que selon les fréquences utilisées, on observe des zones plus ou moins
profondes (fréquences élevées = structures superficielles; basses fréquences = organes
profonds). Ce qui veut dire que si on désire étudier des zones se situant sous la peau, augmenter
la fréquence n'est plus un problème.
Ci-dessous un exemple avec deux sondes focalisantes différentes :
Focalisation fréquence Résolution latérale Profondeur de champ
n°1 3,5 5,1 mm 5,1 cm
n°2 7 2,5 mm 2,5 cm
Cet inconvénient peut être masqué par l'absence de pénétration des hautes fréquences.
L’échographie
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Relation entre fréquence et résolution
But de la manipulation On veut démontrer qu'il existe une relation entre la fréquence et la résolution, c'est-à-
dire la netteté avec laquelle on observe l'image.
Dispositif expérimental
Pour cette manipulation, on n’utilise qu’un seul transducteur 1 MHz qui fait office à la
fois d’émetteur et de récepteur. Le GBF envoie un signal d’amplitude 10V et est réglé en mode
BURST avec 3 impulsions à 1 MHz. On ajoute une résistance de 1 kΩ en série avec le
transducteur.
Figure 6 : Schéma du montage.
Protocole expérimental
1. Branchements du circuit
Effectuer les branchements afin de visualiser sur l’écran de l’oscilloscope le signal
aux bornes du transducteur.
2. Résolution avec un transducteur de 1 MHz
Prendre le bloc de plexiglas et localiser les deux petits trous à proximité d’une des
extrémités. Placer le transducteur de 1MHz au dessus des deux trous. Faites glisser le
transducteur d’un trou à l’autre.
Que peut-on observer ?
Figure 7 : Photo du bloc et des trous très rapprochés.
L’échographie
- 53 -
3. Résolution avec un transducteur de 4 MHz Refaire l’expérience en utilisant un transducteur de 4 MHz. Quelles différences
observez-vous ?
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Nous venons de voir qu'il est toujours plus ou moins possible d'obtenir une résolution
nette. Cependant, dans le cas où l'on voudrait observer une zone sous cutané, il nous est
impossible d'obtenir une image nette, en utilisant les solutions vues auparavant.
Afin d'obtenir une image nette, il faut mettre le champ proximal dans la zone de
focalisation en éloignant la sonde de la peau. Ainsi les détails qui se situent sous la peau se
retrouvent dans la zone focale, on obtient alors une image nette. Pour cela, il suffit de placer une
poche à eau d'épaisseur e, entre la sonde et la peau. La sonde est alors éloignée de e cm de la
peau et les détails sous cutané se retrouvent dans la zone optimale.
De plus, l'épaisseur de la poche à eau peut varier en exerçant une pression plus ou moins
importante sur la poche ou encore en jouant sur le volume d'eau introduit dans la poche. En fait,
en éloignant la sonde de la peau, on ne fait que supprimer la zone de Fresnel qui est à l'origine
d'une image toujours médiocre.
Cependant, cette poche à eau ne rivalise pas avec l'amélioration apportée par
l'augmentation de la fréquence. En effet, une sonde de haute fréquence ne se contente pas de
rapprocher la zone focale de la peau, elle améliore aussi d'autres facteurs de qualité de l'image :
résolution axiale, résolution latérale, réflexion, diffusion, cône d'ombre.
Figure 8 : Photo d’une « poche à eau » fixée à une sonde.
L’échographie
- 54 -
Vous trouverez sur cette partie une vaste source bibliographique dont voici des exemples :
Les artefacts ultrasonores, de J.C. Vandroux
http://www.sfrnet.org/rc/org/sfrnet/htm/Article/2011/20110524-112842-
171/src/htm_fullText/fr/polyBasesPhysiques_11.pdf
http://www.sfrnet.org/rc/org/sfrnet/htm/Article/2011/20110524-112842-
171/src/htm_fullText/fr/polyBasesPhysiques_11_img.pdf
http://www.med.univ-rennes1.fr/cerf/edicerf/BASES/BA003_cv_rb_4.html
L’image par échographie, http://echographie.ultrason.com/2341/Impedance%20_acoustique._Texte..PDF http://echographie.ultrason.com/6855/L_absorption%20P169-174.pdf
L'imagerie par échographie, J.M. BOURGEOIS, M. BOYNARD, et P. ESPINASSE
Imagerie par ultrasons,de François ROUZET
Manip Capteurs Ultrasons 3B Scientific, de Vincent SCHUH
Ultrasound Imaging, de Suzanne AMADOR KANE
Experimental manuals : Ultrasonic experiments, fait par la société GAMPT
L’échographie
- 55 -
Introduction
Au lieu d’un signal continu, les sondes envoient des paquets d’ondes entre lesquels se
trouvent des temps morts permettant de recueillir les échos. Ceux-ci sont traités pour permettre
ensuite une interprétation par un ordinateur puis l’affichage d’une image échographique
correspondant aux informations qu’ils apportent.
Formation de l’image :
Visualisation du signal
L’échographie
- 56 -
Traitement du signal échographique
Lors de leur arrivée à la sonde, les échos ultrasonores recueillis par la sonde sont
transmis à l’unité centrale, grâce à l’effet piézoélectrique direct des céramiques, sous forme de
signaux électriques d’amplitude proportionnelle à l’intensité des échos. Les signaux électriques
sont tout d’abord amplifiés. Ils subissent une amplification globale qui permet de régler
l’amplitude générale du signal : augmenter le gain global éclaircira l’image à l’écran. Comme les
échos provenant des zones profondes sont très faibles par rapport à ceux provenant d’organes
plus superficiels, on amplifie donc le signal en profondeur (appelé gain étagé ou gain en
profondeur). Cela permet notamment d’obtenir une image homogène d’une structure
homogène.
La suite des opérations consiste à numériser et traiter l’information pour enfin faire
correspondre au signal une échelle de gris. Cette partie ne sera pas plus développée.
Figure 1 : Image extraite du Guide des technologies de l’imagerie médicale et de la
radiothérapie par Jean-Philippe Dillenseger et Elisabeth Moerschel. Le gain en profondeur
permet d’homogénéiser les amplitudes des échos tout en conservant les informations sur
leur profondeur.
L’échographie
- 57 -
Les différents modes échographiques
Nous avons précédemment étudié comment le signal ultrasonore se propageait dans le
corps humain et comment la sonde fonctionnait. Dans cette partie, nous nous intéressons à
l’image échographique et aux différents modes de l’appareil échographique. Lorsque la sonde
reçoit le signal ultrasonore qui résulte des différentes réflexions sur les tissus, ses propriétés
piézoélectriques lui permettent de transformer le signal ultrasonore mécanique en signal
électrique. Celui-ci est envoyé à un ordinateur qui va pouvoir analyser et traduire ces
informations pour que l’utilisateur les comprenne. L’utilisateur a le choix entre quatre modes
différents pour faire afficher le signal. Nous allons donc décrire dans cette partie ces différents
modes d’affichage.
a. Mode A (Amplitude)
On envoie via la sonde une impulsion ultrasonore sur la peau du patient (le gel
échographique empêchant toute bulle d’air de s’insinuer entre la sonde et la peau) et on observe
sur l’écran la tension aux bornes de la
sonde. Le signal émis, en rouge sur la
figure 2.1, traverse un premier milieu
dans lequel il se déplace à la célérité c1,
puis rencontre une première interface,
figure 2.2. À ce niveau, le signal est divisé
en deux parties : la première, en jaune,
correspond à l’onde transmise et la
seconde, en rouge, à l’onde réfléchie. Puis
ces deux ondes poursuivent leur chemin :
la partie réfléchie retourne à la sonde et
la partie transmise se propage dans le milieu 2 à la célérité c2 (figure 2.3). On voit alors sur
l’écran une grande variation de l’amplitude du signal reçu lorsque l’écho atteint la sonde à
t=2L1/c1. L’amplitude de ce pic nous renseigne sur la nature de l’interface (absorption, réflexion,
transmission) et le temps qu’a mis le signal pour faire l’aller-retour entre la sonde et la première
interface nous informe sur la position de celle-ci. Pendant le temps qu’à mis l’onde réfléchie à
revenir à la sonde, la partie transmise du signal (en jaune sur la figure 2.3) a continué son
parcours et a atteint une seconde interface sur laquelle elle est réfléchie. Cette partie réfléchie
est représentée en bleue sur la figure 2.4 où elle atteint la sonde à l’instant t=2(L1/c1+L2/c2). Sur
le graphe dessiné en dessous, on continue à observer le retour des échos à la sonde.
L’échographie
- 58 -
On obtient ainsi avec ce mode un graphe représentant l’évolution de l’amplitude du
signal reçu par la sonde en fonction du temps. Chaque pic de ce graphe correspond à une
interface que le signal a rencontrée. Ce mode n’est utilisé que pour le réglage de l’appareil
échographique.
b. Mode B (Brillance)
Ce mode utilise le graphe enregistré avec le mode A. L’amplitude du signal reçu va être
analysée par l’ordinateur et déterminera l’intensité d’un point lumineux qui apparaîtra sur
l’écran de l’utilisateur. On envoie une impulsion sonore selon un axe et observe les échos reçus
dans cette même direction de propagation. Chaque pic obtenu avec le mode A va être remplacé
par un point plus ou moins lumineux selon l’amplitude du pic. Au lieu d’observer à l’écran un
graphe de l’amplitude du signal reçu en fonction du temps, on obtient une échelle de gris où le
noir correspond à aucun retour et le blanc à un écho. Pour obtenir l’image de l’organe en entier,
il faut effectuer une translation du faisceau. Les informations sont ensuite stockées dans la
mémoire de la machine et puis assemblées pour former l’image globale. La qualité de
l’acquisition des données dépend des gestes du manipulateur. Le mode TR, le plus utilisé
aujourd’hui, se fonde sur le mode B.
Ce mode permet donc d’observer les interfaces que les ondes émises rencontrent dans le
corps humain.
Figure 2.1 Figure 2.2 Figure 2.3 Figure 2.4
Figure 3 : Comparaison entre le signal reçu avec le mode A et le signal reçu avec le mode B
L’échographie
- 59 -
c. Mode TM (Temps Mouvement)
Avec ce mode, on obtient la même échelle de gris qu’avec le mode B, sauf que la
résolution en temps est très bonne. L’acquisition est donc beaucoup plus rapide, ce qui
permet d’observer des structures en mouvement (les vaisseaux sanguins par exemple).
La figure 4.1 représente l’échelle de gris obtenue à l’instant t, lorsque l’artère est dilatée.
Les deux lignes blanches représentent les parois de l’artère. Sur la figure 4.2 qui correspond à un
instant t’>t, les deux échos se sont rapprochés, montrant que l’artère s’est contractée. La vitesse
d’acquisition de la sonde permet d’enregistrer la position des parois du vaisseau à différents
instants, très proches. En mettant toutes les échelles de grises acquises les unes en dessous des
autres, on obtient les variations de diamètres de l’artère (figure 5). On peut donc observer le
mouvement de celle-ci en fonction du temps.
Figure 4 : Envoi d’ultrasons sur une artère.
Figure 4.1 (à gauche) : Échelle de gris obtenue à l’instant t. Figure 4.2 (à droite) :
Échelle de gris obtenue à l’instant t’.
à l’instant t
à l’instant t’
Figure 5 : Reconstitution du mouvement d’une artère.
Figure 5.1 (à gauche) : Artère dilatée. Figure 5.2 (à droite) : Artère contractée.
L’échographie
- 60 -
d. Mode TR (Temps Réel)
Ce mode est le plus utilisé actuellement. Il est constitué d’une répétition du mode B sur
plusieurs lignes d’acquisition. La sonde n’envoie pas les ondes sur une seule ligne mais sur
plusieurs mises les unes à côté des autres. L’envoi successif des ondes est fait de manière
automatique.
Illustration du mode A et du mode B
But de la manipulation
Maintenant que l’on sait la théorie qui se cache derrière l’échographie, on va s’en servir
pour reconstituer un objet grâce aux échos recueillis. On se propose de reconstituer l’image d’un
bloc en acrylique avec des trous à divers endroits.
Dispositif expérimental
On se servira d’une sonde 1 MHz, du bloc acrylique, et d’un oscilloscope pour visualiser
les signaux envoyés et reçus. On règle donc le GBF en mode BURST : une salve de 3 impulsions à
Figure 6 : Image obtenue grâce au mode TR
Figure 7 : Photo du montage
L’échographie
- 61 -
une fréquence de 1 MHz, on prendra une amplitude de 5V. On prendra soin de mettre du gel
échographique entre la sonde et le bloc acrylique.
Protocole expérimental
1. Mesure des abscisses des trous :
Se placer à l’extrémité d’une tranche du bloc et se déplacer de 1cm pour chaque
acquisition du temps entre l’émission d’un signal et la réception d’un ou de plusieurs
échos. Rassembler les résultats dans un tableau et faire les calculs nécessaires pour avoir
la distance entre les trous et la surface d’acquisition.
2. Mesure des ordonnées des trous :
Refaire les mêmes mesures pour la tranche perpendiculaire. Rassembler les résultats
dans un tableau et faire les calculs nécessaires pour avoir la distance entre les trous et la
surface d’acquisition.
3. Interprétation des résultats :
Dessiner la reconstitution des trous sur du papier millimétré.
0
Figure 8 : Schéma des déplacements de la sonde
L’échographie
- 62 -
Les informations sur cette partie se trouvent entièrement dans la bibliographie générale citée à
la fin de ce cahier.
Vous pouvez néanmoins visiter ces deux sites :
des diapositives animées sur les différents modes :
http://spiral.univ-lyon1.fr/files_m/M5423/WEB/echographie/anim/modeA/modeA.html
http://spiral.univ-lyon1.fr/files_m/M5423/WEB/echographie/anim/modeA/modeB.html
http://spiral.univ-lyon1.fr/files_m/M5423/WEB/echographie/anim/modeA/modeTM.html
http://spiral.univ-lyon1.fr/files_m/M5423/WEB/echographie/anim/modeA/modeTR.html
et une animation sur le principe général de l’échographie :
http://www.ostralo.net/3_animations/swf/echographie.swf
L’échographie
- 63 -
La bibliographie sur le sujet est vaste, et se décline surtout sous forme de cours en
format PDF que vous trouverez sur internet.
Bibliographie
L’échographie
- 64 -
Article et revue scientifiques :
Pour la Science, décembre 2005
Ultrasonic imaging of the human body, de P N T Wells pour Reports on Progress in
Physics 62 (1999)
Livres traitant de l’échographie et/ou de l’imagerie médicale :
Guide des technologies de l'imagerie médicale et de la radiothérapie, de Jean-
Philippe DILLENSEGER et Elisabeth MOERSCHEL
Fundamentals of Medical Imaging, de Paul SUETENS
Echographie du sein, indications, techniques et résultats , de Anne-Marie DIXON, traduction et adaptation de l'anglais par Corinne BALLEYGUIER
Echographie en pratique obstétricale, de Yann ROBERT, Bernard GUERIN DU MASGENET, et Yves ARDAENS
Cours traitant de l’échographie et/ou de l’imagerie médicale :
Imagerie ultrasonore, de HIA Sainte Anne et N. GRENIER
Imagerie optique des milieux biologiques, de Arnaud DUBOIS
http://paristech.iota.u-psud.fr/site.php?id=209&fileid=486
L’onde ultrasonore propriétés physiques sémiologie et artefacts , de Giuseppe
GULLO
http://files.chuv.ch/internet-docs/rad/techniciens/rad_trm_us_proprieteondeus.pdf
Dispositifs d’imagerie médicale, de F. ROUSSEAU http://lsiit-miv.u-strasbg.fr/contenu/fichiers_page/Echographie.pdf
Les modalités de l’imagerie médicale, du Dr J.M. ROCCHISANI
http://wwwdfr.ensta.fr/Cours/docs/ESE21/ese21_Imed_5_echographie2D3D4D.pdf
L’échographie
- 65 -
Pour l’élaboration de ce projet nous souhaitons remercier tout particulièrement
notre tuteur Monsieur Schuh pour sa disponibilité et ses conseils.
Nous remercions aussi :
Monsieur Bernard Bayle,
le Docteur Julien Garnon et l’équipe de service de radiologie interventionnelle ,
Monsieur Alexandre Dabrowski,
Madame Magalie Frey,
et l’école Télécom Physique de Strasbourg pour ses locaux.
Remerciements
