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Détection et Mesure du Flux Sanguin par Ultrasonographie
Michel Dauzat, Antonia Pérez-Martin, Iris Schuster, Gudrun Böge, Jean-Pierre Laroche
Service d’Exploration & Médecine Vasculaire - CHU de Nîmes EA 2992 – UFR de Médecine de Montpellier – Site de Nîmes
Janvier 2012
Détection et Mesure du Flux Sanguin par Ultrasonographie
Michel Dauzat, Antonia Pérez-Martin, Iris Schuster, Gudrun Böge, Jean-Pierre Laroche
Service d’Exploration & Médecine Vasculaire - CHU de Nîmes EA 2992 – UFR de Médecine de Montpellier – Site de Nîmes
Janvier 2012
1ère Partie
Détection et Mesure du Flux Sanguin par Ultrasonographie
• Le principe : « Effet Doppler »
• Son application à la vélocimétrie sanguine
• L’Analyse du Signal Doppler
• Bande Passante et Filtrage
• Choix de la Fréquence d’émission
• Choix de l’angle d’incidence
• Limites du Doppler à Émission Continue
• Le Doppler à Émission Pulsée
• Résolution Spatiale / Temporelle / Ambiguïtés
• Le Couplage écho-Doppler
• L’imagerie des Flux sanguins
• Doppler tissulaire et poursuite d’écho.
• Le principe : « Effet Doppler »
• Son application à la vélocimétrie sanguine
• L’Analyse du Signal Doppler
• Bande Passante et Filtrage
• Choix de la Fréquence d’émission
• Choix de l’angle d’incidence
• Limites du Doppler à Émission Continue
• Le Doppler à Émission Pulsée
• Résolution Spatiale / Temporelle / Ambiguïtés
• Le Couplage écho-Doppler
• L’imagerie des Flux sanguins
• Doppler tissulaire et poursuite d’écho.
Détection et Mesure du Flux Sanguin par Ultrasonographie
• Le principe : « l’Effet Doppler »
• Son application à la vélocimétrie sanguine
• L’Analyse du Signal Doppler
• Bande Passante et Filtrage
• Choix de la Fréquence d’émission
• Choix de l’angle d’incidence
• Limites du Doppler à Émission Continue
• Le Doppler à Émission Pulsée
• Résolution Spatiale / Temporelle / Ambiguïtés
• Le Couplage écho-Doppler
• L’imagerie des Flux sanguins
• Doppler tissulaire et poursuite d’écho.
• Le principe : « l’Effet Doppler »
• Son application à la vélocimétrie sanguine
• L’Analyse du Signal Doppler
• Bande Passante et Filtrage
• Choix de la Fréquence d’émission
• Choix de l’angle d’incidence
• Limites du Doppler à Émission Continue
• Le Doppler à Émission Pulsée
• Résolution Spatiale / Temporelle / Ambiguïtés
• Le Couplage écho-Doppler
• L’imagerie des Flux sanguins
• Doppler tissulaire et poursuite d’écho.
R
θθθθ
F+δδδδF
V
F
E
Application de l’Effet Doppler
Mesure de la vitesse d’écoulement du sang
V = δδδδ F . C
2F . Cos θθθθ
F+δF
θ
Application de l’Effet Doppler
Mode « Triplex »
MESURESVitesse SystoliqueVit. télédiastooliqueAngleFréq. cardiaqueAccélérationIndice de PulsatilitéIndice de RésistanceVitesse moyenneTemps d'ascension syst.
Vitesse Télédiastolique
Fenêtre "Doppler Couleur"
Analyse spectrale du signal Doppler
VitesseCirculatoire (m/s)
Profondeur(cm)
Volume deMesureDoppler pulsé
Image échographique
Ligne de tirDoppler pulsé
Vitesse Systolique
x
x
Temps (s)
Détection et Mesure du Flux Sanguin par Ultrasonographie
• Le principe : « Effet Doppler »
• Son application à la vélocimétrie sanguine
• L’Analyse du Signal Doppler
• Bande Passante et Filtrage
• Choix de la Fréquence d’émission
• Choix de l’angle d’incidence
• Limites du Doppler à Émission Continue
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• Résolution Spatiale / Temporelle / Ambiguïtés
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• Doppler tissulaire et poursuite d’écho.
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• Son application à la vélocimétrie sanguine
• L’Analyse du Signal Doppler
• Bande Passante et Filtrage
• Choix de la Fréquence d’émission
• Choix de l’angle d’incidence
• Limites du Doppler à Émission Continue
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• Le Couplage écho-Doppler
• L’imagerie des Flux sanguins
• Doppler tissulaire et poursuite d’écho.
Analyse et transcription du Signal Doppler
� Tracé simple : fréquencemètre
� Analyse spectrale en temps réel
t
δδδδF
Les 3 Dimensions de l ’analyse spectrale
Profil d'écoulement:Analyse Spectrale
temps
Vitesse
Energie
Profil d’écouleme
nt
time
velocity +
-
time
velocity +
-
Profil Plat dans la phase d’accélération systolique
Profil Parabolique dans le reste du cycle cardiaque
S
D
T
Ligne de VitesseMaximale
Ligne de VitesseMoyenne
A
Analyse Spectrale
Quantification de l’écoulement sanguin
Détection et Mesure du Flux Sanguin par Ultrasonographie
• Le principe : « Effet Doppler »
• Son application à la vélocimétrie sanguine
• L’Analyse du Signal Doppler
• Bande Passante et Filtrage
• Choix de la Fréquence d’émission
• Choix de l’angle d’incidence
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• Bande Passante et Filtrage
• Choix de la Fréquence d’émission
• Choix de l’angle d’incidence
• Limites du Doppler à Émission Continue
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• Résolution Spatiale / Temporelle / Ambiguïtés
• Le Couplage écho-Doppler
• L’imagerie des Flux sanguins
• Doppler tissulaire et poursuite d’écho.
Application de l’Effet Doppler
Conséquences : � Bande passante et filtrage � Choix de la fréquence d’émission� Choix de l’angle d’incidence
Conséquences : � Bande passante et filtrage � Choix de la fréquence d’émission� Choix de l’angle d’incidence
∆F = V . 2F . cos θ / C∆F = V . 2F . cos θ / C
V = ∆F.C/2F.cos θV = ∆F.C/2F.cos θ
Bande Passante et Filtrage
� Le signal Doppler se trouve dans le spectre audible
� Le filtrage « passe-haut » est nécessaire pour éliminer les bruits de paroi
� Le signal Doppler se trouve dans le spectre audible
� Le filtrage « passe-haut » est nécessaire pour éliminer les bruits de paroi
∆F = V . 2F . cos θ / C∆F = V . 2F . cos θ / C
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• Le principe : « Effet Doppler »
• Son application à la vélocimétrie sanguine
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• Bande Passante et Filtrage
• Choix de la Fréquence d’émission
• Choix de l’angle d’incidence
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• Résolution Spatiale / Temporelle / Ambiguïtés
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• Doppler tissulaire et poursuite d’écho.
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• Bande Passante et Filtrage
• Choix de la Fréquence d’émission
• Choix de l’angle d’incidence
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• Doppler tissulaire et poursuite d’écho.
Choix de la Fréquence d’Émission
Deux critères :
� Vitesse circulatoire
� Profondeur d’exploration
∆F = V . 2F . cos θ / C∆F = V . 2F . cos θ / C
V = ∆F. C / 2F. cos θV = ∆F. C / 2F. cos θ
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• Son application à la vélocimétrie sanguine
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• Bande Passante et Filtrage
• Choix de la Fréquence d’émission
• Choix de l’angle d’incidence
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• Résolution Spatiale / Temporelle / Ambiguïtés
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• L’imagerie des Flux sanguins
• Doppler tissulaire et poursuite d’écho.
• Le principe : « Effet Doppler »
• Son application à la vélocimétrie sanguine
• L’Analyse du Signal Doppler
• Bande Passante et Filtrage
• Choix de la Fréquence d’émission
• Choix de l’angle d’incidence
• Limites du Doppler à Émission Continue
• Le Doppler à Émission Pulsée
• Résolution Spatiale / Temporelle / Ambiguïtés
• Le Couplage écho-Doppler
• L’imagerie des Flux sanguins
• Doppler tissulaire et poursuite d’écho.
Mesure de l’angle d’incidence
Mesure erronée : vitesse circulatoire non déterminable
Mesure correcte : vitesse circulatoire déterminable
85°
55°
Mesure de Vitesse Circulatoire
Rôle de l’angle et du diamètre
Conséquences sur l’estimation du débit
Mesure du Débit
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Angle (°)
Déb
it (
ml/
min
)
Angle Exact
Angle +5°
Angle -5°
Détection et Mesure du Flux Sanguin par Ultrasonographie
• Le principe : « Effet Doppler »
• Son application à la vélocimétrie sanguine
• L’Analyse du Signal Doppler
• Bande Passante et Filtrage
• Choix de la Fréquence d’émission
• Choix de l’angle d’incidence
• Limites du Doppler à Émission Continue
• Le Doppler à Émission Pulsée
• Résolution Spatiale / Temporelle / Ambiguïtés
• Le Couplage écho-Doppler
• L’imagerie des Flux sanguins
• Doppler tissulaire et poursuite d’écho.
• Le principe : « Effet Doppler »
• Son application à la vélocimétrie sanguine
• L’Analyse du Signal Doppler
• Bande Passante et Filtrage
• Choix de la Fréquence d’émission
• Choix de l’angle d’incidence
• Limites du Doppler à Émission Continue
• Le Doppler à Émission Pulsée
• Résolution Spatiale / Temporelle / Ambiguïtés
• Le Couplage écho-Doppler
• L’imagerie des Flux sanguins
• Doppler tissulaire et poursuite d’écho.
Doppler et Résolution Spatiale
Nécessité de Résolution Spatiale : vitesses multiples au sein d’un
même vaisseau
Doppler et Résolution Spatiale
Nécessité de Résolution Spatiale : interception de plusieurs vaisseaux
Détection et Mesure du Flux Sanguin par Ultrasonographie
• Le principe : « Effet Doppler »
• Son application à la vélocimétrie sanguine
• L’Analyse du Signal Doppler
• Bande Passante et Filtrage
• Choix de la Fréquence d’émission
• Choix de l’angle d’incidence
• Limites du Doppler à Émission Continue
• Le Doppler à Émission Pulsée
• Résolution Spatiale / Temporelle / Ambiguïtés
• Le Couplage écho-Doppler
• L’imagerie des Flux sanguins
• Doppler tissulaire et poursuite d’écho.
• Le principe : « Effet Doppler »
• Son application à la vélocimétrie sanguine
• L’Analyse du Signal Doppler
• Bande Passante et Filtrage
• Choix de la Fréquence d’émission
• Choix de l’angle d’incidence
• Limites du Doppler à Émission Continue
• Le Doppler à Émission Pulsée
• Résolution Spatiale / Temporelle / Ambiguïtés
• Le Couplage écho-Doppler
• L’imagerie des Flux sanguins
• Doppler tissulaire et poursuite d’écho.
Mode d’émission Doppler
Doppler continu versus Doppler pulsé
continu
pulsé
F
F
F+ δδδδF
Larg
eur
Pro
fond
eur
impulsion
δδδδF
F+ δδδδF
δδδδF
Volume de Mesure en Doppler Pulsé
Petit volume de mesure :
- Relevé, point par point, du profil d’écoulement- Mesure des vitesses maximales
systoliques et diastoliques, et des indices
Large volume de mesure :
- Évaluation du profil d’écoulement- Mesure de débit
Détection et Mesure du Flux Sanguin par Ultrasonographie
• Le principe : « Effet Doppler »
• Son application à la vélocimétrie sanguine
• L’Analyse du Signal Doppler
• Bande Passante et Filtrage
• Choix de la Fréquence d’émission
• Choix de l’angle d’incidence
• Limites du Doppler à Émission Continue
• Le Doppler à Émission Pulsée
• Résolution Spatiale / Temporelle / Ambiguïtés
• Le Couplage écho-Doppler
• L’imagerie des Flux sanguins
• Doppler tissulaire et poursuite d’écho.
• Le principe : « Effet Doppler »
• Son application à la vélocimétrie sanguine
• L’Analyse du Signal Doppler
• Bande Passante et Filtrage
• Choix de la Fréquence d’émission
• Choix de l’angle d’incidence
• Limites du Doppler à Émission Continue
• Le Doppler à Émission Pulsée
• Résolution Spatiale / Temporelle / Ambiguïtés
• Le Couplage écho-Doppler
• L’imagerie des Flux sanguins
• Doppler tissulaire et poursuite d’écho.
Doppler et Résolution Spatiale
La longueur (résolution axiale) du volume de mesure est constante, contrairement à son diamètre (résolution latérale et en épaisseur)
Volume de Mesure en Doppler Pulsé
Très Petit : Information Ponctuelle, non représentative
Environ 2/3 de la lumière : information représentative
Très Large : risque d’artefacts de paroi
Vitesse Circulatoire et
AmbiguïtéSpectrale
No AliasingNo Aliasing
Low
Velocity
High Velocity
AliasingAliasing
Fréquence de Répétition des Impulsions
Ambiguïté spectrale (sténose carotidienne)
Ambiguïté spatiale (sténose mésentérique)