Formation PG Les principes de base de échographie

L’ECHOGRAPHIE:
APPLICATION DANS LE DOMAINE
DES PRODUCTIONS ANIMALES
« THERIOGENOLOGY »
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1ère année PG PRODUCTIONS
ANIMALES CUET-ISV

Dr. MOUMENE A
JANVIER 2010

Objectif général
Cette formation vous permettra de:
1. Saisir les principes de base de l’échographie, notamment les ultrasons,
leur origine et leur comportement dans la matière d’où la formation
d’une image caractéristique interprétable en fonction des indications
de l’examen et de l’espèce étudiée (Ruminants/Équidés).
2. La méthodologie de l’examen échographique en fonction des espèces
envisagées (Ruminants/Équidés).
3. Les caractéristiques échographiques des structures physiologiques et
pathologiques ovariennes et utérines des espèces soumises à l’examen
(Ruminants/Équidés).
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1ère PARTIE:
PRINCIPES DE BASE

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Objectifs spécifiques
Au terme de cette première partie, l’apprenant devra être capable de:

1.

Décrire les caractéristiques des ultrasons;

2.

Expliquer l’effet piézo-électrique;

3.

Expliquer la notion d’impédance acoustique;

4.

Expliquer le principe de la formation de l’image échographique;

5.

Expliquer la notion de réflexion, absorption, réfraction et atténuation;

6.

Expliquer la notion d’artéfact échographique;

7.

Donner des exemples d’artéfacts échographiques;
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Objectifs spécifiques
(Suite)
Au terme de cette première partie, l’apprenant devra être capable de:

8.

Énoncer la gamme de fréquence utiliser en reproduction animale;

9.

Décrire les principaux éléments qui constituent un appareil d’échographie;

10. Énoncer les différents types de sondes et leurs applications en reproduction
animale;
11. Décrire les paramètres influençant la résolution de l'image échographique;
12. Décrire les principaux réglages de la machine : profondeur, gain général,
gains étagés, fréquence des ultrasons, focalisation;
13. Expliquer les avantages et limites de l’échographie;
14. Décrire les critères de choix lors de l’acquisition d’un échographe.
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Dans cette première partie on va suivre le parcours
d’un signal émis et reçu par la sonde et ses
transformations lors des différentes étapes.

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Échographie ou ultrasonographie?

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Les ultrasons, c’est quoi au juste?

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LES ONDES ?

Son

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Lumière

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10

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Les ondes se différencient les unes des autres par:
• la forme et la direction des trajectoires qu’elles impriment aux
particules du matériau dans lequel elles se propagent,
• la vitesse de propagation ou célérité
• la distance à laquelle elles sont susceptibles de se propager
dans le matériau.
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Phénomène ondulatoire

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Qu’est-ce qu’un son :
- Phénomène physique : vibration d’un milieu matériel se propageant de
proche en proche = onde
* mouvement vibratoire (en 1 point)
* mouvement longitudinal (de propagation)
- Phénomène subjectif : sensation qu’en donne l’oreille

- Les sons sont classés en fonction de la vitesse de propagation des vibrations
dans le milieu et de la détection possible par l’oreille :
- infra-sons, inaudibles, vitesse de propagation lente
- sons audibles, vitesse de propagation intermédiaire
- ultrasons, inaudibles, vitesse de propagation rapide ***
- Le son est un phénomène périodique
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Un phénomène périodique est un phénomène qui se reproduit dans le temps en
restant identique à lui même.
Il est caractérisé par différents paramètres :
La période T (en s):
C’est le temps au bout duquel le phénomène se reproduit

La fréquence ν :
C’est le nombre de période T par unité de temps
On a : ν = 1/T

unité = hertz, (Hz), = S-1
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Définition des ultrasons
• Le nom vient du fait que leur fréquence est trop élevée pour être
audible pour l'homme, de la même façon que les infrasons désignent
les sons dont la fréquence est trop faible pour être perceptible par
l'oreille humaine.
• L'ultrason est un son dont la fréquence est supérieure à 20 KHz

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Qui a découvert les ultrasons ?
C'est en 1883 que le physiologiste anglais Francis Galton invente un "sifflet à
ultrasons". En soufflant dans ce sifflet, l'homme ne perçoit rien alors que les
chiens réagissent ! Mais c'est surtout la découverte en 1880, de la piézoélectricité, par les frères Pierre et Jacques Curie, qui a permis après 1883, de
produire facilement des ultrasons et de les utiliser. En 1915, Paul Langevin met au
point la détection des sous-marins au moyen des ultrasons, ouvrant ainsi un
champ d'applications à ces vibrations non audibles...

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Ultrasons et Échographie


L'échographie est la méthode d'imagerie médicale la plus
courante;



Elle est utilisée par les vétérinaires, chez les petits et les grands
animaux et surtout en reproduction, à des fins diagnostiques ;



Elle utilise des ultrasons (US), de faible intensité : elle est
inoffensive pour l’animal ;



Dans le monde occidental, c’est une technique largement
répandue alors qu’elle ne fait que ses premiers pas en Algérie.
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L'échographie utilise des ultrasons :
–Ondes sonores, donc ondes mécaniques : ondes de
pression et de volume;
–Fréquence entre 1 MHz et 20 MHz

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Principes de formation
de l’image échographique

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Propriétés des tissus biologiques
nécessaires à l'échographie :
1. Vitesse de propagation constante dans les tissus biologiques;

2. Variation d'impédance acoustique entre les tissus suffisante pour
créer les échos;

3. Atténuation des ondes ultrasonores par réflexion, diffusion et
absorption suffisamment faible pour traverser les tissus
biologiques.
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Vitesse v pour quelques
milieux de propagation :
Les tissus mous sont composés à 80% d'eau : la vitesse v dans ces
tissus est du même ordre que celle du son dans l'eau
Os : 2700 - 4100 m/s

Air : 330 m/s
Poumon : 650 -1160 m/s

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Eau (37°) : 1530 m/s
Sang : 1560 m/s
Foie : 1549 m/s
Cerveau : 1540 m/s
Muscle : 1545 -1630 m/s
Graisse : 1450 m/s
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Si v est constante,
les U.S. se propagent en ligne droite
Si la vitesse de propagation est constante (v = v’), la réfraction
des ondes est faible (θ=θ’)
Faisceau incident

Θ

Θ

Faisceau réfléchit

V
V’
Faisceau transmis
Θ’

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L’impédance acoustique
• C’est le degré de « résistance » manifesté par le tissu aux US qui le
traversent .
Elle dépend de:
1. La masse volumique du milieu;
2. La vitesse de propagation de l’onde dans ce milieu.
• Les variation de l’impédance acoustique entre les tissus laisse place
à une zone appelée interface. Ces variations sont à l’origine de la
réflexion des US, donc la formation d’échos.
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Caractéristiques du faisceau US
Le faisceau US est émis d’une façon pulsée sous forme d’impulsion
très brèves (de l’ordre de 1μs).
Le diagnostic échographique vise 2 types d’informations:
1. La distance qui sépare le transducteur de la cible;
2. La taille de cette cible.

La géométrie d’un faisceau US n’est pas constante.
Le champs US diverge progressivement et son intensité diminue au
fur et à mesure qu’il s’en éloigne.
Plusieurs zones peuvent être différenciées:
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Caractéristiques du faisceau US
(Suite)
Champ
proche
Zone
focale

Champ
lointain

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Longueur d'onde
et résolution des images

La résolution est la distance entre deux cibles d’échogénicité différente,
situées dans l’axe de propagation du faisceau US (résolution axiale) ou
perpendiculaire à celui-ci (résolution latérale) qui peut être distinguée.
La résolution des images est limitée par la diffraction des ondes
entrant et sortant de la sonde, comme dans tous les instruments
d'observation.
Limite de résolution = λ /2; λ = v / F = 1500 / 1* 106 = 1,5 mm (1 MHz)
•λ /2 = 0,75 mm à 1 MHz
•λ /2 = 0,075 mm = 75 µm à 10 MHz
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Longueur d'onde
et résolution des images (Suite)
La résolution latérale de l’image bidimensionnelle dépend de la taille
(épaisseur) du faisceau US.

Pour avoir une meilleur résolution latérale, il faut diminuer la largeur
du faisceau US par ce que l’on appelle la focalisation.

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Réflexion, Réflexion-diffuse,
Réfraction, Atténuation.

Mécanismes d’atténuation des US (Ginther, 1995) :
A. Réflexion: retour d’une partie des US (avec leur énergie) sous la forme d’échos.
B. Réflexion-diffuse: ré- émission des US dans toutes les directions suite à leur réflexion sur de
petites interfaces ou des surfaces rugueuses. C. Réfraction: déviation des US.
D. Atténuation (Absorption): transformation des US en chaleur.
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Réflexion, Réflexion-diffuse,
Réfraction, Atténuation (Suite).
L’atténuation des ultrasons dépend: des milieux traversés, mais aussi des
caractéristiques des US, en particulier leur fréquence;
↑ fréquence des US → ↑ de l’atténuation.
La fréquence des US a une influence déterminante sur les possibilités d’exploration:

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Les modes échographiques (1)
Le mode A ( A pour amplitude)

•

Représentation unidimensionnelle;

•

L’écho est représenté en ordonnée
par une déflexion d’amplitude et
une position variable sur l’axe des
abscisses selon:
1. l’intensité de l’écho (la nature
de la structure examinée);
2. la profondeur de l’organe ( le
tps mis par l’écho pour parvenir au
récepteur).

•
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Utilisée pour des mesures précises
comme en ophtalmologie.

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Les modes échographiques (2)
Le mode B ( B pour « Brightness » ou
Brillance ) « Échotomographie »

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•

Représentation bidimensionnelle des
échos;

•

Les échos sont représentés sous
forme de points de luminosité
variable en fonction de l’amplitude
(et donc l’intensité);

•

Se fait le plus souvent maintenant en
temps réel (0,01 sec);

•

L’image est représentée sous forme
d’une coupe bidimensionnelle en
temps réel.

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Les modes échographiques (3)

Le mode M ou TM ( Time Motion)

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•

Représentation unidimensionnelle
des échos;

•

C’est le mode A en mouvement;

•

Appliquée principalement en
échocardiographie

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Les modes échographiques (4)

2.Mode M ou TM
Mouvement

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1. Mode A

3. Mode B

Amplitude

Brillance

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Principe de l’échographie en
Mode B
1. Émission d’ultrasons;
2. Pénétration des ultrasons;
3. Réflexion après passage dans des
milieux donnés (tissus à examiner);
4. Réception des ultrasons réfléchis;

5. Formation sur le moniteur de
l’appareil une image en noir et
blanc qui représente
approximativement les tissus ou
6. Les ondes acoustiques utilisées
dans les sondes échographiques
varient généralement de
2 à 12 MHz
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Principe de fonctionnement de
la sonde ou transducteur (1)
a. Émission

La sonde émet un faisceau US d’une manière pulsée.
Caractéristiques de l'émission:
1. La fréquence de récurrence des impulsions (PRF) détermine le nombre
de lignes et d'images par seconde produites;
2. La durée de l'impulsion détermine la résolution longitudinale (résolution le
long du faisceau) la fréquence des U.S. détermine la pénétration des US
dans les tissus;
3. La résolution latérale de l’image bidimensionnelle dépend de la taille
(épaisseur) du faisceau US;
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Principe de fonctionnement de
la sonde ou transducteur (2)
b. Réception
•La sonde "écoute" les échos en provenance des tissus pendant tout le reste de la
période de récurrence. Elle fonctionne en récepteur.
•Cette réception est focalisée et la zone focale se déplace.

•La durée de la réception (période de récurrence) détermine la profondeur
d'exploration .

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Principe de fonctionnement de
la sonde ou transducteur (3)
c. Balayage du plan de coupe

La sonde fait tourner le faisceau d’US qui balaye le plan de
coupe, dans chaque direction elle enregistre les échos .

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Principe de fonctionnement de
la sonde ou transducteur (4)
d. Type de Balayage

Linéaire

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Sectorielle

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Balayage en volume:
échographie 3D

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Principe de fonctionnement de
la sonde ou transducteur (5)
d. Type de Balayage

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Principe de fonctionnement de
la sonde ou transducteur (6)
e. Caractéristiques du type de Balayage
Balayage linéaire:

•Champ de vue rectangulaire;
•Peu large en profondeur (de la largeur de la sonde);
•Résolution meilleure qu ’en sectoriel;
•Petits organes superficiels.
Balayage sectoriel :
•Champ de vue en secteur de cercle;
•Large en profondeur;
•Résolution moindre, diminuant avec la profondeur;
•Ne nécessite qu’une petite fenêtre acoustique d’accès.
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Principe de fonctionnement de
la sonde ou transducteur (6)
f. Structure d’une sonde
Une sonde d’échographie est composée:

1. d’un ou plusieurs cristaux piézoélectriques;
2. d’un matériel d’amortissement, qui joue un rôle primordial dans
la génèse de l’impulsion ultrasonore;
3. d’un liquide dans le cas des sondes à balayage mécanique;
4. d’une enveloppe protectrice.

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Principe de fonctionnement de
la sonde ou transducteur (7)
g. L’effet piézo-électrique
L’application d’une différence de potentiel alternative entre deux faces d’un matériau tel
que des cristaux de quartz ou de tourmaline ou encore des céramiques de zirconate de
plomb et de titane en entraînant la déformation et l’apparition d’US selon la fréquence de
vibration du cristal utilisé.

+

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US
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Principe de fonctionnement de
la sonde ou transducteur (8)
h. Les types de sondes
Sondes à balayage linéaire et sondes sectorielles
Sondes à balayage électronique et sondes mécaniques
Sondes plates et sondes incurvées
Sondes externes et sondes endoscopiques

Barrettes (2D) et matrices (pour la 3D)
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Principe de fonctionnement de
la sonde ou transducteur (9)
h. Les types de sondes

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Principe de fonctionnement de
la sonde ou transducteur (10)
h. Les types de sondes

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L’échostructure tissulaire (1)
L’identification échographique de toute structure
normale ou pathologique, doit comporter:
1. L’examen de l’échogénicité de sa structure;
2. De ses limites;
3. Des tissus avoisinants.

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L’échostructure tissulaire (2)
On distingue 3 images de base:
1. L’image tissulaire = ensemble tissulaire;
2. L’image de contour = dite d’interface ou de cloison;
3. L’image canalaire = structures canalaires (vx, canaux ... ).

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L’échostructure tissulaire (3)
On peut distinguer diverses échogénicités :
1. Hyperéchogène = augmentation de la trame échogène du tissu par
rapport aux tissus avoisinants;
2.Échogène = réflexion vers la sonde des US par un tissu + ou –
dense (réflexions non spéculaires) ou de densité différente du tissu
avoisinant (réflexion spéculaire) ;

3. Hypoéchogène ou anéchogène = atténuation de la trame échogène
du tissu par rapport aux tissus avoisinants
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