IMAGERIE ECHOGRAPHIQUE

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1 IMAGERIE ECHOGRAPHIQUE
Hervé Liebgott Centre de Recherche Et d’Application en Traitement de l’Image et du Signal (Creatis) UNIVERSITE CLAUDE BERNARD LYON 1 insa-lyon.fr Remerciements à Christian Cachard Professeur à UCBL1

2 Plan CREATIS Introduction Ondes ultrasonores
Interactions simples onde/matière Génération des ondes ultrasonores Notion de faisceau Construction de l’image échographique

3 CREATIS Unité Creatis-LRMN (UMR 5220, Inserm U630) Commune à
l’Institut National des Sciences Appliquées de Lyon l’Université Claude Bernard-Lyon 1

4 LRMN RESEARCH AND APPLICATIONS CENTRE IN IMAGE AND SIGNAL PROCESSING
Director: I.E. Magnin - Adjoints: D. Revel, D. Graveron INSERM U630 – CNRS UMR 5220 CREATIS-LRMN est un laboratoire de 200 personnes travaillant à l’interface entre l’ingénierie et la santé. Sa spécificité réside dans approche pluridisciplinaire de la recherche en imagerie médicale et en ingénierie biomédicale basée sur des contribution de sciences de la santé et des sciences de l’information et de la communication. Imagerie et méthodologie en IRM Imagerie dynamique 3He ventilation RF array coil Méthode et instrumentation pour l’optique et la RMN Imagerie fonctionnelle et morphologique Imagerie Volumique Anisotropic “g” factor Experimental Simulation 20 40 60 80 100 120 140 2 Creatine Choline Imagerie spectroscopique en IRM Imagerie Ultrasonore Microarchitecture et tissue osseux NAA Lactate

5 Plan CREATIS Introduction Ondes ultrasonores
Interactions simples onde/matière Génération des ondes ultrasonores Notion de faisceau Construction de l’image échographique

6 L ’ECHOGRAPHIE: Introduction

7 Image échographique d’un fœtus
fœtus de 13 semaines

8 Cœur Doppler

9 La place de l’échographie en imagerie médicale
Hospices Civils de Lyon (2000) 4 équipements d’IRM 8 scanners 10 salles d’angiographie numérisée 10 caméras de scintillation 10 équipements de radiologie numérisée une centaine d’échographes

10 Pourquoi une place si importante??
Faible cout Echographe: 0.15 M Euros Scanner X: 0.5 et 0.8 M Euros. IRM: 1.5 M Euros Tep :3 M Euros Pas de rayon ionisant C’est le cas en imagerie par rayon X, ou en TEP Non invasif Sauf en IVUS ou il y a insertion d’un cathéter Ou en échographie de contraste (injection d’agent de contraste)

11 Pourquoi une place si importante??
Temps réel Quelques 100aines d’images/sec IRM : 10 images/sec Scanner : 30 secondes au moins pour l‘image Accès facile On Peut déplacer l’échographe pour l’apporter au pieds du lit du patient Nouveaux échographes miniatures

12 Quelques inconvénients
• Parfois limitée : Pour certains patients, (obèses, constipés) l'examen peut être peu performant et de réalisation difficile. • Incomplète : L'exploration de certains organes n'est pas du ressort de l'échographie (tube digestif, poumons etc…) • Opérateur dépendante : Contrairement à un scanner ou à une radiographie, il n'est pas possible de réinterpréter correctement des clichés échographiques réalisés par un autre médecin, car il s'agit d'un examen dynamique.

13 Plan CREATIS Introduction Ondes ultrasonores
Interactions simples onde/matière Génération des ondes ultrasonores Notion de faisceau Construction de l’image échographique

14 NATURE PHYSIQUE D'UNE ONDE ACOUSTIQUE
Une onde acoustique est une onde (vibration) mécanique - qui nécessite un support matériel (solide, liquide, gaz) pour se propager - dont la propagation est liée à la compressibilité du milieu.

15 Propagation d'une vibration longitudinale
- dans un tuyau 25 minutes - le long d'un ressort

16 Propagation d'une vibration transversale
- le long d'une corde - à la surface libre d'un liquide

17 Le front de l’onde est de forme sphérique, on parle d’onde sphérique
Le front d’onde est l’ensemble des points subissant la même pression au même instant Source sphérique vibrante Le front de l’onde est de forme sphérique, on parle d’onde sphérique

18 Le front de l’onde est de forme plane, on parle d’onde plane
Source rectangulaire vibrante Le front de l’onde est de forme plane, on parle d’onde plane

19 Vitesse de propagation des ondes transversales et longitudinales
C’est la vitesse de propagation du front d’onde Ne pas la confondre avec la vitesse des particules Propagation du front d’onde à une certaine vitesse Mouvement des particules à une autre vitesse

20 Vitesse de propagation des ondes transversales et longitudinales
X l L U U l T X a - Onde Longitudinale 2 types d’ondes: transversales et longitudinales suivant si le mouvement est dans la direction ou perpendiculaire à la direction de propagation de l’onde. Issue de 2 lois fondamentales de la physique: l’équation de continuité qui considère la conservation de la masse et la loi fondamentale de la dynamique. Dans les liquides le module de cisaillement est négligeable (il traduit le couplage entre un mouvement transversal et un mouvement longitudinal, l’aptitude à entrainer un mouvement transversal), par exemple dans l’eau ça glisse. pas d’onde de cisaillement. b- Onde Transversale c G L = + æ è ç ö ø ÷ - b r 1 4 3 c G T = r b: compressibilité du milieu; r: masse volumique du milieu; G: module d'élasticité transversale ou module de cisaillement.

21 Définitions: fréquence, période, pulsation, longueur, d’onde, nombre d’onde
Soit une source générant une onde plane sinusoïdale, de type longitudinale, de fréquence f et d’amplitude U0 La période est l’intervalle de temps au bout duquel la source se trouve en configuration initiale, c’est l’inverse de la fréquence On associe à la période et à la fréquence une grandeur appelée pulsation notée ω qui donne une information sur la vitesse angulaire

22 L’onde se propage à la vitesse c
L’onde se propage à la vitesse c. On appelle longueur d’onde la distance parcoure pendant un temps d’une période, En un point du milieu situé à une distance x de la source, l'onde arrive avec un retard x/c. Le déplacement est une fonction du temps et de l'espace On appelle longueur d’onde et on note λ la distance parcourue par l’onde en un temps T Le nombre d’onde K est l’angle par unité de distance lorsqu’on associe 2Π à la distance λ

23 En un point M, distant de x de la source, le déplacement est alors uniquement une fonction du temps. Cette équation décrit le mouvement du point M De même à un instant t, le déplacement est alors uniquement une fonction de l'espace. Cette équation décrit le déplacement de la vibration

24 Longueur d’onde l = c T Decrire les grandeurs longueulr d’onde
Teps au bout duquel le sigbal se reproduit identique à lui même

25 infrasons sons ultrasons

26 Quelques définitions p (Pa) 105 t pression acoustique maximale
a/ La pression acoustique La pression acoustique, c’est la variation de pression autour de la pression statique (pression ambiante) p (Pa) pression acoustique maximale 105 t

27 Quelques définitions b/ La vitesse de propagation (ou célérité)
Rappel du cas général Cas particulier des liquides (tissus biologiques): le module d'élasticité transversale G est négligeable seule l’onde longitudinale peut se propager c G L = + æ è ç ö ø ÷ - b r 1 4 3 c G T = r , c=lf=l/T : l la longueur d’onde F la fréquence T la période la densité b la compressibilité c L = 1 rb ordres de grandeur: 330 m/s pour l'air 1500m/s pour l'eau 2500 m/s pour le plexiglas 6000 m/s pour l'acier

28 Vitesse de propagation des ultrasons

29 Quelques définitions c/ L'impédance acoustique p = z v du = v dt z =ρc
On la note z C’est le rapport de la variation de pression p engendrée par le passage de l'onde sur la vitesse de déplacement des particules v z p v = en Rayleigh (kgm-2s-1) v du dt = avec vitesse de déplacement de la particule avec u la position de la particule Dans le cas des ondes planes en milieu non absorbant: z =ρc

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31 Quelques définitions d/ Intensité acoustique
L'intensité acoustique instantanée Ii est l'énergie totale d'une onde plane ultrasonore traversant l’unité de surface pendant l’unité de temps elle s’écrit: Unité : W/m² ou mW/cm² en médecine En introduisant l’expression de l’impédance acoustique on obtient Egalement appelée puissance surfacique Analogie elec, u=RI, energie = RI² ou U²/R ic c’est pareil roc = Z, donc on a I =Zv² = p²/ro

32 Analogies entre les paramètres acoustiques
et les paramètres électriques ACOUSTIQUES ÉLECTRIQUES paramètre unité Pression : p kg m-1 s-2 Tension : v Vitesse des particules : v m s-1 Intensité : i Déplacement des particules : u m Charge : q Impédance acoustique : z=p/v kg m-2 s-1 Impédance électrique : z= v/i Intensité acoustique Ii=pv kg -1 m2 s Puissance p=vi

33 Dans le cas d’une onde continue harmonique,
on exprime l’intensité acoustique moyenne sur une période T Pour une onde de type impulsionnel, l'intensité variant en fonction du point d'observation et du temps plusieurs paramètres peuvent représenter cette intensité. Le champ acoustique peut être représenté par le maximum (spatial et temporel) d'intensité Isptp (spatial and temporal peak of intensity) L’intensité peut être moyennée sur la période de répétition des impulsions Tprf Ispta (spatial peak temporal average) L’intensité peut être moyennée sur la durée d’émission Tp Isppa (spatial peak pulse average)

34 Pression Intensité P0 -P0 P²0/ρc
-P0 Intensité P²0/ρc onde ultrasonore harmonique: variation de la pression (haut) et intensité (bas) en fonction du temps

35 Pression Intensité Pmax P²max/ρc
Intensité P²max/ρc onde ultrasonore pulsée: variation de la pression (haut) et intensité (bas) en fonction du temps

36 Isptp (spatial and temporal peak of intensity)
TPRF Tp ISPTA/ ISPPA  150 Pour illustrer échelle des temps fausse Isptp (spatial and temporal peak of intensity) Ispta (spatial peak temporal average) Isppa (spatial peak pulse average)

37 Isptp Isppa Ispta amplitude relative des différentes intensités:

38 Valeurs de l ’intensité
Valeurs maximales d ’émission (FDA) pour des applications cardiaques ISPTAmax = 430 mW cm-2 ISPPAmax = 65 W cm-2 Sonde FPA 2,5 MHZ (SystemV): ISPTA max = 77,5 mW cm-2 en 2D ISPTA max = 596 mW cm-2 en Doppler

39 L’index mécanique L’index mécanique MI (Mechanical Index) est défini comme le rapport de l’amplitude maximale de l’impulsion de pression émise (en MPa) sur la racine carrée de la fréquence (en MHz)

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41 Interactions simples onde/milieu
Onde plane incidente sur une interface plane Onde plane dans un milieu inhomogène Atténuation Quelques données caractéristiques de tissus biologiques interface plane onde plane incidente q I onde plane incidente Inhomogénéités

42 Onde plane au niveau d’une interface de grande surface
a/ Cas général dans les liquide pas de conversion de mode onde incidente une onde réfléchie dans le milieu 1 Þ une onde transmise dans le milieu 2 interface plane onde plane incidente réfléchie transmise q T R I

43 c = c Þ q = L’onde réfléchie et l’onde transmise:
- ont même fréquence que l'onde incidente - sont situées dans le plan d'incidence. Loi de Snell-Descartes sin q I R T c = milieu d'incidence = milieu de réflexion = milieu 1 c I = c R 1 Þ q =

44 On considère un faisceau incident d’intensité Ii et de section Si
b/ Coefficients caractéristiques interface plane q T R I S On considère un faisceau incident d’intensité Ii et de section Si Onde sinusoidale, surface d’interface grand On considère un faisceau incident d’intensité Ii et de section Si Par conservation de l’énergie I S = I R + I T ou en divisant tout par IISI 1 = a R + T a : coefficient en énergie

45 ( ) a q R z I T = - + æ è ç ö ø ÷ 2 1 cos a q T z I = + 4 1 2 cos R z
coefficients en énergie a q R z I T = - + æ è ç ö ø ÷ 2 1 cos ( ) a q T z I = + 4 1 2 cos coefficients en amplitude R z I T = - + 2 1 cos q T z I = + 2 1 cos q Si l’impédence du milieu 2 est très faible devant celle du milieu 1, il n’y a quasiment pas d’onde transmise, tout est réflechi, c’est le cas lorsqu’on a une interface avec de l’air, par exemple poumons ou trachée La dérivation des coefficents en amplitude se fait à parti de la relation amplitude énergie??

46 si z = z a = 0 et = 1 >>z ou <<z
interface plane onde plane incidente réfléchie transmise c/ Simplification sous incidence normale angles sont nuls a R z ( ) 2 1 = - + æ è ç ö ø ÷ T 4 si z 1 = z 2 a R = 0 et T = 1 >>z ou <<z Exercice possible de montrer l’adaptation d’impédence grace à une lame ¼ d’onde très bien pour la partie du cours sur la génération de ultrasons

47 Onde plane dans un milieu inhomogène
La diffusion: milieu non uniforme a<<  Une inhomogénéité  une source ponctuelle L’énergie est diffusée dans tout l’espace Des inhomogénéité de taille trs inférieure à la longueur d’onde rayonne une partie de l’energie de l’onde incidente dans toutes les directions de l’espace. Chaque diffuseur devient une source pontcuellle. Un difuseur peut être une cellule, mais également une simple variation locale de l’impédence acoustique due à un changement de célérité ou de densité Il resulte de se fénomène de diffusion d’une superposition dans l’espace d’un grand nombre d’ondelettes qui se superposent pour créer des interférences qui peuvent être soit constructives soit destructives. Section efficace de diffusion puissance diffusée s = S intensité incidente

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49 e/ L'atténuation ensemble des pertes (ce qui n’est pas transmis) : la réflexion la réfraction la diffusion la diffraction l'absorption coefficient d'atténuation (en dB cm-1):

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52 b/ LES INTERFACES INTERFACE Rapport d'amplitude A r / A i % d'énergie réfléchie Graisse-Muscle 0,10 1,08 Muscle-Sang 0,03 0,07 Os-Graisse 0,69 48,91 Tissus biologiques mous -Eau 0,05 0,23 Tissus biologiques mous - Air 0,9995 99,9 Peau - élément piézo-électrique 0,89 80 Tableau 1.4- Coefficients de réflexion dans le cas d'une incidence normale

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54 LA GENERATION ET LA DETECTION DES ULTRASONS
capteur appelé traducteur capteur réversible - mode émission : traduit une énergie électrique en une énergie acoustique - mode réception : traduit une énergie acoustique en une énergie électrique pastille piézo électrique (transducteur): quartz, PZT 5A, PVF2 paramètres caractéristiques Cristaux naturels quartz Matériaux rendus piezo élecrique de manière artificielle certaine ceramiques ou plastiques fondu puis refroidit tout en étant soumis à un fort champs électrique. A titre d’exemple une céramique titanate-zirconate de Plomb PZT-5A et un polymère le polyfluorure de vinyldène

55 LE TRANSDUCTEUR PIEZOELECTRIQUE
Le principe physique : piézoélectricité tension électrique  déformation variation d ’épaisseur déformation  différence de potentiel

56 Matériaux utilisés : - les cristaux naturels et les matériaux cristallins : quartz, lithium niobate - les céramiques ou des plastiques rendus piézoélectriques artificiellement : le titanate-zirconate de plomb (PZT-5A), le polyfluorure de vinyldène (PVF2) Quartz - très sensible lorsqu’il vibre à sa fréquence de résonance et à ses harmoniques - peu sensible en dehors du domaine de résonance - ses propriétés piézo-électriques sont très stables PZT 5A - sensible sur une large bande passante - meilleure utilisation en émission-réception - réalisation de diverses formes de transducteur - robustesse mécanique PVF2 - impédance acoustique proche de celle des tissus mous

57 Caractéristiques en fréquence d ’un transducteur
fréquence de résonance f0 = c/2e ou e = 0/2 e : épaisseur Exemple pour un matériau de célérité c = 3900 ms-1   f0 (MHz) 1 2,25 3,75 7, e (mm) 1,95 0,86 0,52 0,26 0,195 0,06 facteur de résonance Q = f0/B B : bande passante à - 3 dB ou - 6 dB réponse en fréquence (1) transducteur bande étroite Q = 10 (2) transducteur large bande Q = 1 0 0,5 1 1,5 f/ f0 0 dB -3 dB 2 1 Voir dans le bouquin de christian y’avait un truc bien expliqué

58 Adaptation mécanique du transducteur
vibration en épaisseur vibration de la face avant vibration de la face arrière Onde directe Onde arrière D V Face avant

59 Adaptation mécanique de l ’onde arrière récupération par réflexion
- matériau fortement réfléchissant : air - impulsion émise légèrement plus longue élimination dans un matériau absorbant - impédance acoustique proche de celle du transducteur (zT = kg m-2 s-1) - coefficient d'atténuation élevé - mélange de poudre de tungstène, de caoutchouc et de résine époxy Onde directe Onde arrière D V Face avant

60 Barrette 1D L’amortisseur arrière (backing) a une impédance proche du PZT pour éviter un allongement de l’impulsion air amortisseur résonnant amorti Une diminution de la durée de l’impulsion entraîne une perte d’énergie et une sensibilité amoindrie.

61 Adaptation mécanique entre le milieu et le transducteur
grande différence d'impédance acoustique entre l'élément piézo-électrique et la peau  20 % de l'énergie incidente est transmise aux tissus introduction entre le transducteur et le milieu de propagation d'une lame quart d'onde - matériau d'impédance acoustique zi intermédiaire - épaisseur ei quart de la longueur d'onde et zt impédance acoustique du transducteur zm impédance acoustique du milieu l longueur d’onde

62 SIGNAL ELECTRIQUE émission sinusoïdale continue - mode transmission - fixe la fréquence émise - ondes stationnaires émission d’un train sinusoïdal - pas de formation d’ondes stationnaires émission impulsionnelle - impulsion de 100 V - durée 100 ns - fréquence de résonance - spectre fréquentiel : durée de l’impulsion électrique d’attaque amortissement de l’élément actif

63 Extrait de la documentation d ’un fabricant de transducteurs

64 Plan CREATIS Introduction Ondes ultrasonores
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65 Principe physique de l’imagerie échographique
Sur le signal RF cela résulte en 1 seul écho, il y a une ambigüité Situés à égale distance du transducteur les échos sont généré au même instant Deux structures diffusantes et émission d’une onde sphérique

66 Principe physique de l’imagerie échographique
Solution: limiter la partie illuminée à un faisceau et balayer le milieu Limites du faisceau Signal RF 1 Deux structures diffusantes et émission d’une onde limitée dans un faisceau

67 Principe physique de l’imagerie échographique
Solution: limiter la partie illuminée à un faisceau et balayer le milieu Limites du faisceau Signal RF 1 Signal RF 2 Deux structures diffusantes et émission d’une onde limitée dans un faisceau

68 Principe physique de l’imagerie échographique
Solution: limiter la partie illuminée à un faisceau et balayer le milieu Limites du faisceau Signal RF 1 Signal RF 2 Signal RF 3 Deux structures diffusantes et émission d’une onde limitée dans un faisceau On construit une image

69 Notion de faisceau Si on a une source ponctuelle : on émet dans tout le milieu De même si le transducteur était ponctuel, il traduirait des échos provenant de l’ensemble du milieu Pour explorer un milieu de manière précise, on veut limiter l’angle de vue, avoir un faisceau étroit

70 - forme du faisceau et intensité du champ acoustique
FAISCEAU ULTRASONORE - forme du faisceau et intensité du champ acoustique - géométrie du transducteur et fréquence de travail Elément piézoélectrique de forme circulaire Zone de Fraunhoffer = zone de champs lointain Zone de Fresnet = Zone de champs proche, divisé en champ extremement proche et zone de transition Dans la première le champs est compris dans un cylindre, la forme du champs est très complexe et difficile à déterminer de manière analytique, sauf dans des cas particlieurs comme sur l’axe d’un transducteur circulaire Dans la zone de transition il y a souvent un point de forte intensité Si D = 1 cm et f = 2,25 MHz, calculer L et   = 0,66 mm , L = 3,75 cm et  = 4,7°

71 Intensité Iz de l'onde émise sur l'axe d'un transducteur circulaire de diamètre D
zone de Fresnel zone de Fraunhofer

72 Diagramme de directivité d ’un transducteur plan circulaire de diamètre D=2a
r : distance sur l’axe q : direction angulaire k : nombre d’onde r q transducteur

73 Elément piézoélectrique de forme rectangulaire
Diagramme de directivité d'un élément étroit (à gauche) et d'un élément large (à droite) b q a a * Z O q a * PIEZO RECTANGULAIRE Z q b q b a a

74 Les sondes 1D: configuration et interet
“ligne” 1D “plan” 2D Les barrettes linéaire (linear arrays) barette d’éléments piézoélectrique qui émettent par groupe

75 Faisceau sur barrettes 1D
éléments 10-15cm Dans le faisceau 1D de base, les tirs ne sont pas focalisés et les éléments tirent par petits groupes pour former un faisceau commun 1cm

76 Exemple : f = 3.75MHz, calculer d
Faisceau ultrasonore généré par un réseau d’éléments piézoélectriques a : largeur d’un élément D : dimension du réseau lobes de réseau - liés à l ’espacement régulier et périodique des éléments de la barrette - les lobes de réseau doivent émettre au-delà de y = 90°  d< l/2 a D Elément piézoélectrique d Lobes de réseau y trois transducteurs Exemple : f = 3.75MHz, calculer d  = 0,4 mm d < 0,2 mm

77 Focalisation du faisceau ultrasonore
faisceau fin et directif  intensité acoustique maximale focalisation en un point F Région focale - volume de forme cylindrique - diamètre d tel que: 0 > Iz/I0 > -20 dB dans le sens radial - hauteur h telle que: 0 > Iz/I0 > -3dB sur l'axe principal Focalisation mécanique - lentille - ondes en phase au point focal

78 Exemple : D= 2a = 1 cm, f = 5 MHz (l = 0,31mm), F = 5cm
Région focale du faisceau ultrasonore volume de forme cylindrique de diamètre f et de hauteur h Pf : Point focal l : Longueur d’onde d’émission F : Distance focale f : Fréquence d’émission a : Rayon du transducteur F h O a f Zone focale Transducteur Z P f = 1,22 l F/a h =  2 f / 1,8 Exemple : D= 2a = 1 cm, f = 5 MHz (l = 0,31mm), F = 5cm f = 3,8 mm et h = 4cm

79 Focalisation mécanique du faisceau ultrasonore avec une lentille concave
R : rayon de courbure e : épaisseur de la lentille Exemple : transducteur D=1 cm, f=5 MHz, R=2cm (e<2mm), cmilieu=1540m/s, clentille=2570m/s  F=5cm

80 Focalisation électronique
- les éléments constituant la barrette sont excités à des instants différents - lignes à retard introduisent des décalages temporels dans l'émission ou la réception des ondes selon une loi de retard - superposition des ondes sphériques issues d'éléments piézo-électriques dont la taille est voisine de la longueur d'onde l a sans interférence interférence constructive interférence destructive élément piézo-électrique hydrophone

81  = 3,1 ns Loi de retard pour la focalisation électronique point focal
x point focal R R ’ barrette linéaire x t(x) Exemple: focale = 5 cm pas (pitch) = 0,17 mm espacement (kerf) = 0,03 mm 5 ème élément  = 3,1 ns

82 Focalisation électronique en émission
élément 1 élément 2 élément 3 T 2 Signal électrique e(t) Lignes à retard d 1 3 Front d'onde Point focal P Transducteurs Signal ultrasonore u(t)

83 Focalisation électronique en réception
2 Signal électrique reçu eR(t) Lignes à retard 1 3 Transducteurs Front d'onde E Source ultrasonore u(t) d +

84 Méthodes de focalisation
focalisation mécanique : utilisation de lentilles focalisation électronique : formation de voies - dans la direction latérale (réseau 1D) - dans 2 directions : latérale et azimutale (réseau 1.5D, 2D) focalisation mixte : focalisations mécanique et électronique  région focale plus fine FOCALISATION MECANIQUE ELECTRONIQUE MIXTE

85 Plan CREATIS Introduction Ondes ultrasonores
Interactions simples onde/matière Génération des ondes ultrasonores Notion de faisceau Construction de l’image échographique

86 Principe de l’imagerie échographique: « récolter des échos »
Un transducteur piézo-électrique est excité Il génère une onde ultrasonore Cette onde se propage dans le milieux étudié Il y a une interaction onde milieu et génération d’échos Le même transducteur traduit les échos reçus en signal électrique

87 L’échographie c’est « récolter des échos »

88 L’échographie c’est « récolter des échos »
La position des echos sur le signal porte une information sur la structure interne du milieu

89 Principe de l'imagerie ultrasonore
signal radio-fréquence (RF) traité pour extraire les informations nécessaires à la création d'une image. le système d'imagerie admet que la célérité des ultrasons est constante dans le milieu acoustique insonifié (c = 1540 m/s dans les tissus mous) Transducteur T T I1 I1 I1 I2 I2 I2 a) b) c)

90 L'IMAGERIE ECHOGRAPHIQUE
- imagerie par échos d'impulsions - détermination de l'amplitude et du retard d'un signal ultrasonore réfléchi par un milieu d d1 d4 d3 d2 t

91 LE TRAITEMENT DU SIGNAL RADIO-FREQUENCE (RF)
Entre le transducteur qui délivre le signal électrique retour et l'écran de visualisation, un système de traitement des signaux est nécessaire pour mettre en évidence les informations pertinentes et les faire apparaître sur l'image

92 Le transmetteur ultrasonore: générateur d'impulsion
Le préamplificateur La mise en forme du faisceau focalisation du faisceau ultrasonore balayage sectoriel électronique Le contrôle du gain atténuation des signaux en fonction de la distance deux réflecteurs de même nature et de même taille, mais situés à des profondeurs différentes ne donnent pas des échos d'amplitudes égales correction approximative au moyen d'une amplification variable du signal: la compensation temps-gain (T.G.C. Time Gain Compensation).

93 La compression du signal
sur une même image des échos très forts des obstacles réfléchissants (os, gaz, ...), et des échos très faibles. le signal RF a une dynamique de l'ordre de 100 dB (rapport ) la dynamique des signaux que l’œil humain peut identifier est de l’ordre de 25 à 30 dB  une compression logarithmique des données est réalisée avant de les visualiser

94 La détection d’enveloppe
l'image échographique classique n'exploite que l'amplitude du signal reçu l'information de phase du signal n'intervient pas et n'est donc pas conservée  démodulation du signal radiofréquence afin de supprimer la porteuse haute fréquence

95 La conversion analogique-numérique
signal numérisé, généralement sur 8 bits au minimum Le convertisseur de balayage et l'affichage les lignes n’ont pas toutes la même orientation, notamment pour le balayage sectoriel conversion de balayage de ces données pour transformer leurs coordonnées polaires en coordonnées cartésiennes afin de pouvoir les afficher sur un écran vidéo cette étape peut s'accompagner d'une interpolation afin que la conversion de balayage ne laisse pas apparaître de "trous" dans l'image.