La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

BASES TECHNIQUES ET PRATIQUES DE LÉCHOGRAPHIE. 1- LES ONDES ULTRASONORES.

Présentations similaires


Présentation au sujet: "BASES TECHNIQUES ET PRATIQUES DE LÉCHOGRAPHIE. 1- LES ONDES ULTRASONORES."— Transcription de la présentation:

1 BASES TECHNIQUES ET PRATIQUES DE LÉCHOGRAPHIE

2 1- LES ONDES ULTRASONORES

3 LES ONDES SONORES Représentation idéale de la propagation du son dans lair Les US créent une vibration longitudinale des particules dans les tissus, sauf dans los (et dans les matériaux solides) où se forme une vibration transversale : force de cisaillement

4 LES ONDES SONORES Représentation des ondes : transversale ou longitudinale mouvement des particules déplacement de londe onde long. onde transv.

5 LES ONDES SONORES Caractérisation de londe : –la longueur donde (λ) : en mètres –la fréquence (F) : nombre de longueurs dondes (ou de cycles) par seconde : en Hz –la période (T) : temps de cycle: en sec –la célérité (C) : vitesse de propagation dans le milieu: en m/sec

6 LES ONDES SONORES La fréquence (F) : –Cest le nombre de cycles par secondes (Hz) –4 catégories de sons : Infrasons : Hz Sons audibles : 20 Hz - 20 kHz Ultrasons :20 kHz - 1 GHz Hyper-sons :> 1 GHz –En échographie, la gamme de fréquence démission utilisée varie de 1 MHz à 20 MHz (parfois plus)

7 LES ONDES SONORES La longueur donde (λ) : –cest la distance entre deux bandes de compression ou de raréfaction –cest la distance, au sein dune onde, qui inclue la totalité dun cycle positif et dun cycle négatif BUSHONG FIG 4-6

8 LES ONDES ULTRA-SONORES La longueur donde (λ) : –dans un milieu donné, la longueur donde varie avec la fréquence: –dans les tissus mous (C = 1540 m/sec) : –F = 0,77 MHz = 2 mm –F = 2 MHz = 0,77 mm –à fréquence constante, la longueur donde varie avec la nature du milieu = C / F (en mètres)

9 LES ONDES ULTRA-SONORES Vitesse de propagation ou célérité (C) : –dans un milieu donné, C est constante, avec la relation suivante : Corps humain: vitesse moyenne dans les tissus mous : 1540m/sec C = F x

10 LES ONDES ULTRA-SONORES Notion dimpédance acoustique (Z) : –caractéristique acoustique du milieu airZ = 0, kg/m 2 /sec eauZ = 1, kg/m 2 /sec tissus mousZ = 1, kg/m 2 /sec osZ = 3,65 -7,0910 –6 kg/m 2 /sec –elle conditionne la vitesse de propagation de londe US : densité ou masse volumique (kg/m 3 ) : compressibilité C = Z / (m/sec) Z = / (kg/m 2 /sec)

11 LES ONDES ULTRA-SONORES Lamplitude (A) de londe US : –différence entre la position déquilibre et la maximum –représente le degré de déplacement des particules dans une direction seulement

12 LES ONDES ULTRA-SONORES Puissance et intensité ultrasonore : –la puissance acoustique dun système contrôle le niveau dénergie déposée dans le milieu : en mW/min –on préfère utiliser la notion dintensité ultrasonore qui dépend de la surface de section du faisceau : I = Puissance / surface de section ; en mW/cm 2

13 LES ONDES ULTRA-SONORES Lamplitude (A) de londe ultrasonore : –lunité utilisée dépend de la variable acoustique considérée : déplacement des particules : m ou µm pression sur les particules :N / m 2 vitesse de déplacement des particules :m/sec Lintensité (I) de londe ultrasonore : –elle est proportionnelle à lamplitude : I A2

14 LES ONDES ULTRA-SONORES Les décibels (dB) : –cest un dixième de bel (du physicien AG Bell) –cest lunité utilisée pour comparer les intensités relatives de 2 faisceaux ultrasonores et exprimée en logarithme de base 10 –comme lintensité est proportionnelle à lamplitude au carré dB = 10 Log (I / Io) dB = 20 Log (A / Ao) I : intensité du faisceau en un point Io : intensité initiale du faisceau

15 LES ONDES ULTRA-SONORES Les décibels (dB) : –valeur dintensité relative permettant de comparer, par ex., les intensité émises et réfléchies: –Exemple : BUSHONG Fig 5-4 Lintensité relative est : 10Log(I/Io) = 10Log(0,001/10) = 10Log10 -4 = 10(-4) = - 40dB

16 2- LES PULSES ULTRASONORES

17 PULSE ULTRASONORE Caractéristiques du pulse ultrasonore : –en échographie, on fonctionne en mode pulsé avec une intermittence entre émission et réception - fréquence - amplitude - durée - phase

18 3- INTERACTIONS DES US AVEC LA MATIÈRE

19 INTERACTIONS US-MATIÈRE Léchographie utilise le principe de la réflexion : limage échographique est reconstruite à partir déchos réfléchis par les interfaces tissulaires du corps Mais elle est limitée par latténuation du faisceau : lintensité du faisceau est progressivement réduite au fur et à mesure de sa pénétration dans les tissus

20 INTERACTIONS US-MATIÈRE : Réflexion La réflexion du faisceau US : –cest le phénomène principal à lorigine des images échographiques –la partie réfléchie R du faisceau constitue lécho –la partie transmise T sera à lorigine de nouvelles réflexions plus profondes –la proportion R/T dépend de : la nature du réflecteur langle dincidence la différence dimpédance Z

21 INTERACTIONS US-MATIÈRE : Réflexion Les différences dimpédance acoustique (Z) : airZ = 0, kg/m 2 /sec eauZ = 1, kg/m 2 /sec tissus mousZ = 1, kg/m 2 /sec osZ = 3,65 -7,0910 –6 kg/m 2 /sec –Le % de réflexion à une interface peut-être calculée par : Z = C. (kg/m 2 /sec)(10 -6 ) = Rayls %R = (Z 2 -Z 1 /Z 2 +Z 1 ) 2 X 100

22 INTERACTIONS US-MATIÈRE : Réflexion Émission Réception

23 INTERACTIONS US-MATIÈRE : Réflexion Réflexion sur des réflecteurs dits « spéculaires » : –interfaces larges et lisses séparant deux milieux dimpédance acoustique différente : par exemple la paroi antérieure de la vessie –la réflexion à la sonde dépend ici de langle dincidence i ( i = r = t) –pour obtenir un écho à la sonde, il faut que i soit < 5°

24 INTERACTIONS US-MATIÈRE : Réflexion Réflexion sur des réflecteurs dits « spéculaires » :

25 INTERACTIONS US-MATIÈRE : Réflexion Réflexion sur des réflecteurs dits « non-spéculaires » : –soit des interfaces plus petites que la longueur donde –soit des interfaces rugueuses et très irrégulières –saccompagne dun phénomène de diffusion pluri- directionnelle (cf) –la réflexion à la sonde ne dépend pas de langle dincidence et est appelé « rétro-diffusion » (back-scattering) BURNS FIG 5

26 INTERACTIONS US-MATIÈRE : Réflexion Leffet de rétro-diffusion dans les tissus : –se renforce grâce au phénomène « dinterférences positives » –ce phénomène donne naissance au « speckle » dune image –il caractérise « l échogénicité » et « lécho-texture » de chaque tissu

27 INTERACTIONS US-MATIÈRE : Atténuation Latténuation du faisceau US : –définie comme la réduction dintensité dun faisceau US au cours de sa progression dans le milieu –elle dépend du milieu traversé et de la F du faisceau –elle est exprimée en décibels (dB) Le coefficient datténuation ( ) : –il exprime le degré datténuation par différents tissus dun faisceau US (caractérisé par sa F), en fonction de lépaisseur traversée –elle est exprimée en dB/cm/MHz

28 INTERACTIONS US-MATIÈRE : Atténuation Correction de latténuation : courbe de gain

29 INTERACTIONS US-MATIÈRE : Atténuation Latténuation du faisceau US dépend de 6 types dinteractions : –labsorption interaction directe milieu / faisceau –la réfraction –la diffraction –la diffusion interactions interfaces sur le faisceau –les interférences –la réflexion

30 INTERACTIONS US-MATIÈRE : Atténuation Labsorption de lénergie par le milieu : –elle obéit à une loi exponentielle : elle imposera, en retour, une correction logarithmique du gain pour compenser cette perte dintensité I = Ioe -µX µ : coefficient dabsorption X: distance à la source

31 INTERACTIONS US-MATIÈRE : Atténuation La réfraction du faisceau US : –Loi de Snell: sin 1 = C1 sin 2 C2 1: angle incident 2: angle transmis C1: célérité dans le milieu 1 C2: célérité dans le milieu 2 BUSHONG FIG 6-4

32 INTERACTIONS US-MATIÈRE : Atténuation La diffraction du faisceau US : –cest la dispersion progressive du faisceau avec sa progression dans les tissus : son augmentation augmente latténuation –elle augmente avec la diminution de la taille de la source BUSHONG FIG 6-7

33 4- LE FAISCEAU ULTRASONORE

34 FAISCEAU ULTRASONORE Forme du faisceau: phénomène de divergence –le plan du front dondes présente deux régions distinctes: le champ proximal à front plat : la zone de Fresnel le champs distal à front convexe : la zone de Fraunhofer –la qualité dimage optimale se situe dans la zone de transition : cest la distance focale, caractéristique de chaque sonde

35 FAISCEAU ULTRASONORE Lobes accessoires : –dans les sondes multi-éléments –générés par les éléments les plus latéraux –intensité faible (1% ou –20db / centre)

36 FAISCEAU ULTRASONORE Forme du faisceau: il dépend aussi du type de sonde : –sondes mono-élément : fixe (crayon) : balayage manuel mobiles : balayage mécanique temps réel –sondes multi-éléments : annulaires : anneaux concentriques barrettes de cristaux : linéaires ou courbes

37 FAISCEAU ULTRASONORE Varie selon le type de sonde : cristal plat unique cristal annulaire cristaux multiples

38 5- LA FOCALISATION DU FAISCEAU ULTRASONORE

39 EFFET DE LA FOCALISATION Objectif : amélioration de la résolution spatiale résolution latéralerésolution en épaisseur résolution spatiale latérale et en épaisseur sont maximales en zone de focalisation +++

40 FOCALISATION DU FAISCEAU Sondes mécaniques : la focalisation mécanique est bi-D céramique à face concave dans 1 ou les 2 directions lentille acoustique convexe à faible célérité

41 FOCALISATION DU FAISCEAU Focalisation mixte des barrettes électroniques BUSHONG FIG focalisation mécanique et fixe dans lépaisseur de coupe focalisation électronique et réglable dans le plan de coupe

42 FOCALISATION DU FAISCEAU Focalisation dans lépaisseur de coupe des sondes barrettes : elle est mécanique et fixe

43 FOCALISATION DU FAISCEAU Focalisation dans le plan de coupe des sondes barrettes : elle est électronique et réglable en profondeur BUSHONG FIG 11-21

44 FOCALISATION DU FAISCEAU Diminution de lépaisseur du faisceau US : sonde matricielle 1,5D

45 FOCALISATION DU FAISCEAU Diminution de lépaisseur du faisceau US : lentille « Hanafy »

46 FACTEURS DE RESOLUTION SPATIALE Résolution en épaisseur saméliore avec : –la focalisation en épaisseur –la diminution de la taille du transducteur Résolution latérale saméliore avec : –la focalisation latérale –la diminution de la taille du transducteur –laugmentation de la fréquence (moins de divergence) Résolution axiale saméliore avec : –la diminution de la longueur du pulse : laugmentation de la fréquence un amortisseur de sonde dont Z est proche de Z élément

47 RESOLUTION AXIALE AR = ½ SPL = / 2. nombre de cycles résolution axiale en mm Dépend de la longueur spatiale du pulse (SPL)

48 RESOLUTION AXIALE La longueur du pulse dépend de : –la fréquence de la sonde –lamortisseur de la sonde

49 3- LES SONDES ULTRSONORES

50 SONDES ULTRASONORES Phénomène de piézo-électricité : –les cristaux piézo-électriques contiennent des dipôles BUSHONG FIG 7-2 Repos: orientation aléatoire Courant : orientation et dilatation Polarité inverse: orientation inverse et contraction

51 SONDES US : Piézo-électricité compression du cristal => ddp courant positif => dilatation du cristal courant alternatif => vibrations sinusoïdales => US BUSHONG FIG 7-3

52 SONDES ULTRASONORES Constitution : –ladaptateur Z peau < Z adapt. < Z céramique –la lentille acoustique –lélément piézo-électrique : céramique, cristaux –lamortisseur

53 SONDES US : Barrettes électroniques droites

54 SONDES US : Barrettes électroniques courbes

55 SONDES US : Endo-rectales

56 SONDES US : Intra-vasculaires

57 6- TRAITEMENT DU SIGNAL ET FORMATION DE LIMAGE

58 REPRÉSENTATION DU SIGNAL Mode A : échos sur une ligne imagerie uni-Di et fixe Mode TM : balayage temporel imagerie uni-Di et dynamique Mode B : balayage spatial imagerie bi-Di et dynamique

59 REPRÉSENTATION DU SIGNAL Émission Réception

60 BALAYAGE DU PLAN : sondes mécaniques transducteur unique oscillant transducteur unique fixe avec miroir acoustique oscillant

61 BALAYAGE DU PLAN : sondes mécaniques

62 BALAYAGE DU PLAN : sondes annulaires plusieurs cristaux annulaires concentriques focalisation dans les 3 dimensions

63 BALAYAGE DU PLAN : Barrettes électroniques droites - le faisceau est formé par une petit nombre déléments - il demeure perpendiculaire à la barrette - le balayage est électronique, non angulé

64 BALAYAGE DU PLAN : Barrettes électroniques courbes

65 BALAYAGE DU PLAN : sondes « phased-array » - le faisceau est formé par lensemble ou une partie des éléments - le balayage est électronique, angulé / à la barrette

66 FORMATION DIMAGE

67 Le récepteur : –dans la sonde, les éléments qui reçoivent lécho sont les mêmes que ceux qui ont transmis le pulse –lamplitude des échos est beaucoup plus faible que celle des pulses émis : 1 V à 1 µV –ses fonctions sont : la compression lamplification la démodulation ou rectification lenveloppage ou lissage

68 LE RÉCEPTEUR Fonction de compression : –la gamme dynamique du récepteur est de lordre de 120 dB, ie sa sensibilité lui permet de détecter des variations damplitude de 1 à –cependant, le convertisseur et, surtout, lécran sont beaucoup moins sensibles, ie limités à une gamme dynamique beaucoup plus étroite (30dB) –une compression logarithmique est donc nécessaire, en privilégiant les échos faibles dB => 30 dB BURNS FIG 6

69 FORMATION DIMAGE Le convertisseur numérique-analogique : –restitue les valeurs binaires en signal vidéo fait de niveaux de gris –ici aussi, certains post-traitements sont proposés pour moduler le contraste sur limage: zoom « à lacquisition », renforcement de contour, lissage...

70 LE RÉCEPTEUR Lamplification : –on lappelle aussi le « gain » (gain à la réception) –elle doit compenser le phénomène datténuation avec la profondeur : time-gain compensation (TGC) ou depth-gain compensation (DGC) JOUVE FIG 1-22 Objectif : avoir une image dintensité homogène en profondeur

71 LE RÉCEPTEUR Exemples dapplication de courbes TGC correcte incorrectes

72 FORMATION DIMAGE Le convertisseur analogique-numérique : –transforme les valeurs damplitude de chaque pulse reçu en valeurs binaires –chaque écho est stocké et mémorisé dans une matrice 512x512 : tampon temporel nécessaire entre la cadence de retour des échos et la dynamique daffichage elle stocke les coordonnées spatiales de chaque écho en x,y –ladressage dépend de : la ligne US recevant lécho (x) le temps de retour de lécho (y)

73 FORMATION DIMAGE Le convertisseur analogique-numérique : –le valeur damplitude de chaque écho convertie en valeurs binaires est également stockée dans la matrice selon laxe z dont la profondeur dépend du nombre de bits: 6 bits = 64 niveaux de gris 8 bits = 256 niveaux de gris JOUVE FIG 1-24

74 RÉSOLUTION EN CONTRASTE Elle se définit par : –laptitude à détecter de faibles différences damplitude Elle est liée : –à la dynamique ou différence entre amplitudes minimale et maximale Elle dépend de : –la sonde (amortisseur) –de la profondeur de la matrice z (bits) –des pré- et post-traitements

75 RÉSOLUTION TEMPORELLE OU DYNAMIQUE Elle correspond à la vitesse de balayage du plan Elle détermine la cadence image Elle est exprimée en Hz Elle dépend de : –la largeur du champ –la profondeur dexploration (qui détermine la PRF) –le nombre de lignes US


Télécharger ppt "BASES TECHNIQUES ET PRATIQUES DE LÉCHOGRAPHIE. 1- LES ONDES ULTRASONORES."

Présentations similaires


Annonces Google