Évaluation de la résolution spatiale des sonde linéaires et matricielles Say THAMMAVONG DESS Génie Biomédical – Université de NICE – SOPHIA ANTIPOLIS Année

Évaluation de la résolution spatiale Évaluation de la résolution spatiale des sonde linéaires et matricielles des sonde linéaires et matricielles

Say THAMMAVONGSay THAMMAVONGDESS Génie Biomédical – Université de NICE – SOPHIA ANTIPOLISDESS Génie Biomédical – Université de NICE – SOPHIA ANTIPOLIS

Année Universitaire 2003-04Année Universitaire 2003-04

Service d’Imagerie MédicaleService d’Imagerie Médicale

CHU de NANCYCHU de NANCY

PlanPlan

I.I. Présentation de la structure d’accueil : Le CHU de NancyPrésentation de la structure d’accueil : Le CHU de Nancy

II.II. Thème du stageThème du stage

III.III. RappelsRappels

IV.IV. Évaluation technologique (sonde matricielle et sonde linéaire)Évaluation technologique (sonde matricielle et sonde linéaire)

A.A. MatérielMatérielB.B. MéthodeMéthodeC.C. RésultatsRésultatsD.D. ConclusionConclusion

V.V. Conclusion personnelleConclusion personnelle

I.I. Présentation du CHU de NancyPrésentation du CHU de Nancy

1.1. Regroupement de plusieurs établissements de Santé :Regroupement de plusieurs établissements de Santé :

• Hôpital CentralHôpital Central• Hôpital Saint JulienHôpital Saint Julien• Unité Saint StanislasUnité Saint Stanislas• Hôpitaux M.V.FHôpitaux M.V.F

• Hôpital Brabois AdultesHôpital Brabois Adultes• Hôpital Brabois EnfantsHôpital Brabois Enfants• Hôpital Jeanne d’ArcHôpital Jeanne d’Arc

2.2. Missions :Missions :

• Soins 24H/24 Soins 24H/24 • La rechercheLa recherche• La préventionLa prévention• L’enseignement L’enseignement

3.3. Quelques chiffres clés :Quelques chiffres clés :

– Capacités d’accueilsCapacités d’accueils : 1 992 lits : 1 992 lits

– Personnel médicalPersonnel médical : 1 805 personnes : 1 805 personnes

– Personnel non médicalPersonnel non médical : 7 008 personnes : 7 008 personnes

– Budget de fonctionnementBudget de fonctionnement : :

– 500 Millions Euros dont : 500 Millions Euros dont : 70% part salariale 70% part salariale 33 Millions 33 Millions

Euros en équipements Euros en équipements


4.4. Service d’Imagerie Médicale :Service d’Imagerie Médicale : Gestion du parc des Gestion du parc des dispositifs d’imageries médicales. dispositifs d’imageries médicales.


Service d’Imagerie Médicale

Mr WINNINGERIngénieur en Chef

Mr BLINAdjoint Technique

Mr ROUYERAdjoint Technique

Mlle PELTIERIngénieur Subdivisionnaire

Mr QUENTONIngénieur en Chef

Tâches de l’ingénieur Biomédical :Tâches de l’ingénieur Biomédical :

• Suivi et maintien des performances des dispositifs Suivi et maintien des performances des dispositifs médicaux :médicaux :– Protocoles de CQ (Normes et réglementations en vigueur) ;Protocoles de CQ (Normes et réglementations en vigueur) ;– Encadrement de l’équipe des techniciens biomédicaux ;Encadrement de l’équipe des techniciens biomédicaux ;– Suivi et gestion des contrats de maintenance ;Suivi et gestion des contrats de maintenance ;– Appels d’offres.Appels d’offres.

• Evaluations technologiquesEvaluations technologiques ; ;

• Formations dispensées : IUP, DESS TBH.Formations dispensées : IUP, DESS TBH.


II.II. Thème de StageThème de Stage

Mr Le Professeur CLAUDONMr Le Professeur CLAUDON

Chef du Service de Radiologie - Hôpital BRABOIS enfantsChef du Service de Radiologie - Hôpital BRABOIS enfants

Évaluation technologiqueÉvaluation technologique

Thèse clinique : Thèse clinique :

Sur tendons superficiels sainsSur tendons superficiels sains

Étude technique :Étude technique :

Évaluation de la résolution spatiale des Évaluation de la résolution spatiale des sondes linéaires et matricielles du sondes linéaires et matricielles du

constructeur TOSHIBAconstructeur TOSHIBA

•Apport de la Technologie Matricielle en terme de qualité Apport de la Technologie Matricielle en terme de qualité image.image.• Définition de paramètres de réglages optimumDéfinition de paramètres de réglages optimum

III.III. Rappels : Principes généraux en Rappels : Principes généraux en échographieéchographie

Introduction : Introduction :

– Technique d’Imagerie de qualité, basée sur les Technique d’Imagerie de qualité, basée sur les propriétés des onde ultrasonores.propriétés des onde ultrasonores.

– Diagnostic clinique : fiabilité et rapidité Diagnostic clinique : fiabilité et rapidité

– Domaines d’applications variées : Domaines d’applications variées : Examens cardiaques, vasculaires, gynécologiques, Examens cardiaques, vasculaires, gynécologiques, abdominales, tendineuses … abdominales, tendineuses …

– Évolution de la techniqueÉvolution de la technique

1.1. Rappel sur les ondes US :Rappel sur les ondes US :

• Variation de pression acoustique.Variation de pression acoustique.

• Caractéristiques : Caractéristiques :

V : Vitesse de propagation : 1 540 m/s (tissus)V : Vitesse de propagation : 1 540 m/s (tissus)

F : Fréquence.F : Fréquence.

L : Longueur d'onde.L : Longueur d'onde.

Augmentation de f <--> Augmentation de f <--> Diminution de la longueur d’onde Diminution de la longueur d’onde

Diminution de la profondeur d’analyseDiminution de la profondeur d’analyse

V = f . LV = f . L


2.2. Principe de fonctionnement : Principe de fonctionnement :

• EmissionEmission d’un Faisceau d’ondes ultrasonores d’un Faisceau d’ondes ultrasonores en direction de l’organe à explorer ;en direction de l’organe à explorer ;

• RéflexionRéflexion de manière sélective sur les de manière sélective sur les surfaces de séparation des tissus rencontrés ;surfaces de séparation des tissus rencontrés ;

• Les ondes réfléchis sont captés par la sonde ; Les ondes réfléchis sont captés par la sonde ;

• TraitementsTraitements des caractéristiques (amplitude des caractéristiques (amplitude et temps de retour) des échos et et temps de retour) des échos et reconstitutionreconstitution d’une image de l’organe d’une image de l’organe étudié.étudié.


2 MHz Emission

2 MHz Tissus


3.3. La Sonde :La Sonde :

• Élément essentielÉlément essentiel de la plateforme Ultrasonore, de la plateforme Ultrasonore, limitant les performances de l’appareil.limitant les performances de l’appareil.

• Assure l’émission et la réception du faisceau d’ondes Assure l’émission et la réception du faisceau d’ondes ultrasonores.ultrasonores.

a)a) Eléments constituants et rôles :Eléments constituants et rôles :

– CéramiqueCéramique : élément actif : élément actifpropriété piézoélectrique ;propriété piézoélectrique ;fréquence de résonance.fréquence de résonance.

– AmortisseurAmortisseur : : Absorbe les échos parasites ;Absorbe les échos parasites ;Contrôle du pulse ultrasonore.Contrôle du pulse ultrasonore.

– Adaptateur d’impédanceAdaptateur d’impédance : :lame ¼ d’onde : transfert d’énergie lame ¼ d’onde : transfert d’énergie maximale.maximale.


b)b) Gestion du faisceau : Lignes à retard.Gestion du faisceau : Lignes à retard.

Focalisation ÉlectroniqueFocalisation Électronique


c)c) Critères de qualité.Critères de qualité.

La sensibilité : La sensibilité : • Grande dynamique des Grande dynamique des

échos diffusés et réfléchis échos diffusés et réfléchis par les tissus biologiques,par les tissus biologiques,

• Dépend de la nature des Dépend de la nature des matériaux. matériaux.

Résolution spatiale :Résolution spatiale :• Plus petit volume décelable Plus petit volume décelable

par l’appareil,par l’appareil,• Dépend de la taille des Dépend de la taille des

céramiques et de la gestion céramiques et de la gestion du faisceau ultrasonore. du faisceau ultrasonore.


1.1. Plateforme Ultrasonore APLIO de TOSHIBA :Plateforme Ultrasonore APLIO de TOSHIBA :

IV.IV. Évaluation technologiqueÉvaluation technologique

A.A. Matériel :Matériel :


• Sondes linéaires 12 L 5Sondes linéaires 12 L 5 : : • Sondes matricielles 14 LX 7Sondes matricielles 14 LX 7 : :

2.2. Les sondes ultrasonoresLes sondes ultrasonores


• Caractéristiques techniques Caractéristiques techniques sondes linéairessondes linéaires : 12 L 5. : 12 L 5.

– 1 Rangée de 192 cristaux ;1 Rangée de 192 cristaux ;

– Gamme de fréquences : Gamme de fréquences : 5 à 12 MHz5 à 12 MHz

– Focalisation électronique dans Focalisation électronique dans les plans axiales et latérales ;les plans axiales et latérales ;

– Focalisation mécanique par une Focalisation mécanique par une lentille hémicylindrique dans le lentille hémicylindrique dans le plan de l’épaisseur du faisceau ;plan de l’épaisseur du faisceau ;

• Caractéristiques techniques Caractéristiques techniques sondes matriciellessondes matricielles : 14 LX 7 : 14 LX 7

– 3 rangées de 192 cristaux ;3 rangées de 192 cristaux ;

– Gamme de fréquences : Gamme de fréquences : 7 à 14 MHz7 à 14 MHz

– Technologie « Dynamic Micro Technologie « Dynamic Micro Slice » : focalisation électronique Slice » : focalisation électronique dans les 3 plans.dans les 3 plans.

• Forme du faisceau Forme du faisceau de la sonde linéairede la sonde linéaire : :

Résolution spatiale non Résolution spatiale non homogènehomogène


• Forme du faisceau de Forme du faisceau de la sonde matriciellela sonde matricielle : :

Résolution spatiale Résolution spatiale uniformeuniforme

• Impératif de se placer dans les mêmes conditions que l’étude Impératif de se placer dans les mêmes conditions que l’étude clinique : Analyses superficielles.clinique : Analyses superficielles.

• Mise en place d’un protocole de test :Mise en place d’un protocole de test :

– Appliqué aux sondes linéaires et sondes matricielles ;Appliqué aux sondes linéaires et sondes matricielles ;

– Définition des critères de mesures ;Définition des critères de mesures ;

– Choix des paramètres de réglages.Choix des paramètres de réglages.


B.B. MÉTHODEMÉTHODE : :

1.1. Critères techniques à évaluerCritères techniques à évaluer : :

– Perte de l’information ultrasonorePerte de l’information ultrasonore : :

• En zone proximale : zone morteEn zone proximale : zone morte

• En zone distale : profondeur maximale d’exploration En zone distale : profondeur maximale d’exploration

– Résolution spatialeRésolution spatiale


IV.IV. Évaluation technologiqueÉvaluation technologique• Zone morte :Zone morte : Profondeur minimale à laquelle l’appareil peut détecter un Profondeur minimale à laquelle l’appareil peut détecter un

objet objet ;;

IV.IV. Évaluation technologiqueÉvaluation technologique• Profondeur maximale d’exploration :Profondeur maximale d’exploration : Profondeur maximale de Profondeur maximale de

détection d’un obstacle ;détection d’un obstacle ;


• Résolution spatiale : Résolution spatiale :

Norme NF-74-335 :Norme NF-74-335 :Distance entre deux objets Distance entre deux objets que l’appareil peut séparer que l’appareil peut séparer dans les plans axiale, dans les plans axiale, latérale et azimutale.latérale et azimutale.


2.2. Influence des paramètres de réglage :Influence des paramètres de réglage :

Profondeurs d’analysesProfondeurs d’analyses

Mode :Mode : FONDAMENTAL ou THI FONDAMENTAL ou THI

Fréquences d’émissionFréquences d’émission

Profondeur de champProfondeur de champ

Position de la focalePosition de la focale

Mode COMPOUNDING spatialMode COMPOUNDING spatial

Puissances d’émission du faisceau ultrasonorePuissances d’émission du faisceau ultrasonore

Angle d’attaqueAngle d’attaque

Mode FondamentalMode Fondamental


Mode THI (Première harmonique)Mode THI (Première harmonique)


3.3. Banc testBanc test– Reproductibilité des mesures : Table X,YReproductibilité des mesures : Table X,Y– Fantôme US RMI 403 GS : fil calibré de 1/10 mm de Fantôme US RMI 403 GS : fil calibré de 1/10 mm de

diamètrediamètre

Moule

Sonde

Table de translation Bras support de sonde

Fantôme

Support de positionnement

Vernier d’avance au

pas de 1/10 mm


4.4. Protocole de testProtocole de test : :

– Pour chaque critère à évaluer : on réalise une série de Pour chaque critère à évaluer : on réalise une série de mesures.mesures.

– 1 mesure <--> 1 combinaison de paramètres1 mesure <--> 1 combinaison de paramètres1 acquisition image US1 acquisition image US

– Différentes Méthodologies de mesures utilisées.Différentes Méthodologies de mesures utilisées.


IV.IV. Évaluation technologiqueÉvaluation technologique• Mesures réalisées sur image ultrasonore : Mesures réalisées sur image ultrasonore : Par curseursPar curseurs

• Mesures réalisées sur image ultrasonore : Mesures réalisées sur image ultrasonore : Par logiciel Image Par logiciel Image JJ


• Mesures réalisées sur image ultrasonore : Mesures réalisées sur image ultrasonore : Par déplacement Par déplacement de la table X – Y de la table X – Y



• Montage de mesures d’angle d’attaque :Montage de mesures d’angle d’attaque :

Présence de l’image des fils


C.C. RÉSULTATS RÉSULTATS ::

– Mesures sous tableaux de format Excel.Mesures sous tableaux de format Excel.– Analyse Graphique.Analyse Graphique.– Comparatif des résultats Mode Fondamental - Mode THI.Comparatif des résultats Mode Fondamental - Mode THI.

Résolution axiale à 10,7 mm de profondeur d'analyse en fonction de la fréquence

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0 2 4 6 8 10 12 14 16Fréquence (MHz)

Résolution axiale (mm)

Mode Fondamental

Mode THI

Résolution axiale à 10,7 mm de profondeur d'analyse en fonction de la fréquence

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0 2 4 6 8 10 12 14 16Fréquence (MHz)

Rés

olu

tio

n

ax

iale

(m

m) Mode Fondamental

Mode THI

Sonde linéaireSonde linéaire Sonde matricielleSonde matricielle


• Difficultés dans la mesure et dans l’interprétation de ces Difficultés dans la mesure et dans l’interprétation de ces mesuresmesures : :

– Mesures opérateur dépendant,Mesures opérateur dépendant,

– Sensibilité de l’appareil,Sensibilité de l’appareil,

– Série de mesures par Image J pas valide :Série de mesures par Image J pas valide :

Problématique de niveau de seuillage.Problématique de niveau de seuillage.

D.D. Conclusion :Conclusion :

– Fiches et tableaux de synthèses pour chaque sonde :Fiches et tableaux de synthèses pour chaque sonde :

Récapitulatif des paramètres pour optimiser chaque Récapitulatif des paramètres pour optimiser chaque résolution à chaque profondeur d’analyse. résolution à chaque profondeur d’analyse.

– Transposition des résultats pour une analyse clinique :Transposition des résultats pour une analyse clinique :

Calcul du volume élémentaire pour chaque profondeur Calcul du volume élémentaire pour chaque profondeur d’analyse.d’analyse.


FICHE DE SYNTHESE

- Optimisation des réglages de l’échographe pour l’analyse de petites structures avec l’utilisation d’une sonde matricielle -

Pré réglage :

Type d’examen : Ostéo-articulaire DR (Dynamique Range) : 70 DG (Gain Dynamique) : 80 Apply pure : 0 2D post traitement : 3 2D AGC : 0 2D lissage tempo : 4 2D renforcement de bord : 1 2D cartographie : 5 2D présélection : 3 AP, puissance d’émission : 100

Recommandation pour chaque profondeur d’analyse donnée :

Profondeur de champ : Profondeur adaptée. Position de la focale : positionnée juste en dessous de l’élément analysé. Angle d’attaque ou angle d’inclinaison de la sonde : Tenir la sonde la plus perpendiculairement possible aux structures sur lesquelles porte l’analyse. Mode Compounding : Activer le mode (1) : spatial. Puissance d’émission : régler la puissance maximale puis la diminuer progressivement jusqu’à obtenir l’image la plus représentative de l’élément

analysé. Pour optimiser l’analyse de petites structures, suivre les recommandations du tableau A : Récapitulatif de l’optimisation du volume minimale

d’analyse* pour différentes profondeurs d’analyses. Le tableau B, nous indique les pré réglages qui permettent d’optimiser l’analyse proximale et distale.

* Voir interaction de ce volume minimal d’analyse avec la structure sur laquelle porte l’analyse (page…).


Profondeur Paramètre Optimisation Optimisation Optimisation Optimisationd'analyse (mm) : Résolution axiale Résolution latérale Résolution azimutale volume minimal

1,5 Mode THI THI/fondamental THI THIFréquence 6,6 et 9 MHz Haute (9 MHz) 6,6 et 9 MHz Haute (9 MHz)

Mesure 0,1 mm 0,5 mm 3,3 mm 0,16 mm3

0,6 mm à 6,6 MHz 0,19 mm3 (6,6 MHz)

4,4 Mode THI THI THI THIFréquence Haute (9 MHz) Haute (9 MHz) 6,6 et 9 MHz Haute (9 MHz)

Mesure 0,1 mm 0,4 mm 2,7 mm 0,11 mm3

0,2 mm à 6,6 MHz 0,5 mm à 6,6 MHz 0,27 mm3 (6,6 MHz)

7,7 Mode THI THI THI THIFréquence Haute (9 MHz) 6,6 et 9 MHz 6,6 et 9 MHz Haute (9 MHz)

Mesure 0,1 mm 0,6 mm 1,6 mm 0,10 mm3

0,2 mm à 6,6 MHz 0,20 mm3 (6,6 MHz)10,7 Mode THI THI THI THI

Fréquence Haute (9 MHz) Haute (9 MHz) 6,6 et 9 MHz Haute (9 MHz)

Mesure 0,1 mm 0,5 mm 1,6 mm 0,08 mm3

0,2 mm à 6,6 MHz 0,6 mm à 6,6 MHz 0,19 mm3 (6,6 MHz)

21,1 Mode THI THI THI THIFréquence Haute (9 MHz) Haute (9 MHz) Haute (9MHz) Haute (9 MHz)

Mesure 0,2 mm 0,7 mm 1,6 mm 0,28 mm3

0,3 mm à 6,6 MHz 1,1 à 6,6 MHz 2,2 mm à 6,6 MHz 0,73 mm3 (6,6 MHz)

Paramètre OptimisationProfondeur minimale Mode Fondamental

D'analyse Fréquence 5 à 12 MHz(Zone morte) Mesure 0,5 mm

Profondeur maximale Mode FondamentalD'analyse Fréquence Basse (5 MHz)

Mesure 98,9 mm

Tableau A : Récapitulatif de l’optimisation du volume minimale d'analyse pour différentes profondeurs d’analyses (sonde linéaire)

Tableau B : Pré réglages pour l'optimisation de l'analyse proximale et distale.


Profondeur Paramètre Optimisation Optimisation Optimisation Optimisationd'analyse (mm) : Résolution axiale Résolution latérale Résolution azimutale volume minimal

1,5 Mode THI / fondamental THI / fondamental THI THIFréquence Haute (14 MHz) 14 MHz 7 et 14 MHz Haute (14 MHz)

Mesure 0,1 mm 0,4 mm 1,4 mm 0,06 mm3

0,2 mm à 7 MHz 0,5 mm à 7 MHz 0,14 mm3 (7 MHz)

4,4 Mode THI / fondamental THI THI THIFréquence Haute (14 MHz) Haute (14 MHz) 7 et 14 MHz Haute (14 MHz)

Mesure 0,1 mm 0,3 mm 2,1 mm 0,06 mm3


7,7 Mode THI THI / fondamental THI THIFréquence Haute (14 MHz) 7 et 14 MHz Basse (7 MHz) Haute (14 MHz)

Mesure 0,1 mm 0,4 mm 1,2 mm 0,07 mm3


10,7 Mode THI / fondamental THI THI THIFréquence Haute (14 MHz) Basse (7 MHz) Basse (7 MHz) 7 et 14 MHz

Mesure 0,1 mm 0,4 mm 0,9 mm 0,08 mm3

0,2 mm à 7 MHz 0,5 mm à 14 MHz 1,6 mm à 14 MHz21,1 Mode THI / fondamental THI THI THI

Fréquence 7 et 14 MHz Basse (7 MHz) Basse (7 MHz) Basse (7 MHz)Mesure 0,2 mm 0,5 mm 1,3 mm 0,13 mm3


Paramètre OptimisationProfondeur minimale Mode Fondamental

D'analyse Fréquence 7,2 à 14 MHz(Zone morte) Mesure 0,8 mm

Profondeur maximale Mode FondamentalD'analyse Fréquence Basse (7,2 MHz)

Mesure 54,6 mm

Tableau A : Récapitulatif de l’optimisation du volume minimale d'analyse pour différentes profondeurs d’analyses (sonde matricielle)

Tableau B : Pré réglages pour l'optimisation de l'analyse proximale et distale.


En En Analyses superficiellesAnalyses superficielles, apport de la technologie , apport de la technologie matricielle en terme de qualité image.matricielle en terme de qualité image.

Remarque : apparition d’artefacts de dédoublement Remarque : apparition d’artefacts de dédoublement inhérent à la technologieinhérent à la technologie


• Rôle de l’ingénieur biomédical en milieu hospitalier :Rôle de l’ingénieur biomédical en milieu hospitalier :

– Appel d’offres, Appel d’offres, – gestion et suivi du parc d’équipements,gestion et suivi du parc d’équipements,– Interface privilégiée : corps médical, service économiques et Interface privilégiée : corps médical, service économiques et

fournisseurs.fournisseurs.

• Enrichissement des connaissances.Enrichissement des connaissances.

• Réorientation de mon projet professionnel : Réorientation de mon projet professionnel : – Curiosité intellectuelle,Curiosité intellectuelle,– Relationnel,Relationnel,– Mobilité.Mobilité.

V.V. Conclusion personnelleConclusion personnelle

Questions ?!Questions ?!

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