Physique des ultrasons - 01/01/99
Hôpital Laennec, service de radiologie, 42, rue de Sèvres, 75340 Paris cedex 7 France
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Résumé |
Les ondes ultrasonores sont des ondes de pression qui impriment une succession de compressions et de raréfactions des particules du milieu, qui se transmet de proche en proche, à la vitesse de 1 540 m/s dans les tissus biologiques. La résistance des particules à l'onde de pression définit l'impédance acoustique. Aux interfaces entre tissus d'impédance différente, le faisceau d'ultrasons est soit transmis (impédances proches), et poursuit alors sa propagation en profondeur, soit réfléchi en miroir (réflexion spéculaire) vers la source d'émission (forte différence d'impédance). Si l'interface est ponctuelle, le faisceau diffuse dans tout l'espace. Les contours d'organe et les parois vasculaires sont générés par réflexion spéculaire car il s'agit d'interfaces de grande taille, tandis que les parenchymes, faits de microstructures, génèrent essentiellement de la diffusion.
Il n'y a pas d'effet secondaire rapporté lié aux ultrasons dans les conditions du diagnostic, mais l'augmentation constante des puissances acoustiques émises conduit à définir des indices de surveillance : index mécanique pour le seuil de cavitation et indices thermiques pour les effets thermiques.
Le balayage échographique peut être réalisé soit par des sondes mécaniques, équipées de systèmes oscillants ou rotatifs, soit plus volontiers actuellement par des sondes électroniques qui possèdent une rangée d'éléments fixes activés successivement par sous-groupes, chaque sous-groupe générant une ligne de tir ultrasonore. Avec ce type de technologie, la production et la focalisation du faisceau sont gérées électroniquement (formateur de faisceau numérique).
Les ultrasons sont produits par la vibration des éléments piézoélectriques de la sonde, en réponse à une stimulation électrique issue du générateur. Ils ont la capacité d'émettre soit une large bande fréquentielle, soit une gaussienne plus centrée sur leur fréquence centrale de résonance, notamment pour les explorations doppler. En réception, ils convertissent les échos en signal électrique. Après amplification, une compression du signal est nécessaire pour que les différentes valeurs d'amplitude des échos puissent être traduites en brillance sur l'écran de visualisation. Plusieurs pré- ou post-traitements précèdent la visualisation. La lecture de la mémoire numérique, qui stocke pour chaque coordonnée topographique la valeur de l'écho, s'effectue à une cadence qui correspond au balayage de l'écran de visualisation.
La résolution en contraste dépend de la sensibilité des capteurs et du nombre de niveaux de gris de la mémoire numérique. La résolution spatiale est d'autant plus élevée que la longueur d'onde est courte et que le faisceau est étroit, focalisé.
Les nouveaux développements concernent l'imagerie d'harmonique tissulaire qui sélectionne les échos multiples de la fréquence fondamentale émise, pour éliminer une partie du bruit sur l'image, et l'imagerie en trois dimensions (3D).
Plan
- Bases physiques et technologiques de l'échographie ultrasonore
- M. Boynard
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