1. INTRODUCTION
En physique, le terme « ultrasons » s’applique à toute énergie acoustique dont la fréquence est supérieure à l’audition humaine (20 000 hertz ou 20 kilohertz). Les scanners échographiques de diagnostic typiques fonctionnent dans la gamme de fréquences de 2 à 18 mégahertz, soit des centaines de fois plus que la limite de l’audition humaine. Les fréquences plus élevées ont une longueur d’onde correspondante plus petite, et peuvent être utilisées pour réaliser des sonogrammes avec des détails plus petits. L’échographie diagnostique (ultrasonographie) est une technique d’imagerie diagnostique à base d’ultrasons utilisée pour visualiser les structures corporelles sous-cutanées, notamment les tendons, les muscles, les articulations, les vaisseaux et les organes internes, afin de détecter d’éventuelles pathologies ou lésions. L’échographie est efficace pour l’imagerie des tissus mous du corps. Les échographistes utilisent généralement une sonde manuelle (appelée transducteur) qui est placée directement sur le patient et déplacée au-dessus de lui. Un gel à base d’eau est utilisé pour coupler les ultrasons entre le transducteur et le patient (1, 2).
Bien que découvert 12 ans avant les rayons X (1883.), l’échographie est une application trouvée beaucoup plus tard en médecine. La première application pratique des ultrasons a été enregistrée pendant la Première Guerre mondiale pour la détection des sous-marins. L’application des ultrasons en médecine a commencé dans les années 50 du siècle dernier. Elle a d’abord été introduite dans le domaine de l’obstétrique, puis dans tous les domaines de la médecine (diagnostic général de l’abdomen, diagnostic du bassin, cardiologie, ophtalmologie, orthopédie et ainsi de suite) (3). D’un point de vue clinique, l’échographie revêt une importance inestimable en raison de ses caractéristiques non invasives, de sa bonne visualisation et de sa gestion relativement facile (4,5). Depuis l’introduction du traitement des signaux d’échelle de gris en 1974, le mode B de l’échographie est devenu la méthode largement acceptée. Les progrès dans la formation des transducteurs ont permis une meilleure résolution spatiale et l’imagerie de très petites structures dans l’abdomen (0,5-1 cm). Le développement d’un système en temps réel a même conduit à la possibilité d’une visualisation continue ou d’une fluoroscopie par ultrasons (1). Dans le diagnostic par ultrasons, on peut distinguer deux techniques (2) : la transmission et la réflexion
La technologie de transmission est basée sur la distinction des tissus ayant une absorption différente des ultrasons. En raison de l’absorption inégale des images ultrasonores fournit une structure interne qui se compose d’une mosaïque de lieux plus clairs et plus sombres. Cette technologie est maintenant abandonnée (6,1).
Technologie de réflexion (écho) enregistre l’impulsion est réfléchie à partir de la frontière de deux tissus avec une résistance acoustique différente. La technique est basée sur le principe du fonctionnement du sonar (« Sonar Navigation and Ranging »). Une onde sonore est généralement produite par un transducteur piézoélectrique logé dans une sonde. Des impulsions électriques fortes et courtes provenant de l’appareil à ultrasons font sonner le transducteur à la fréquence souhaitée. Les fréquences peuvent être comprises entre 2 et 18 MHz. Le son est focalisé soit par la forme du transducteur, soit par une lentille placée devant le transducteur, soit par un ensemble complexe d’impulsions de commande provenant de l’appareil à ultrasons. Cette focalisation produit une onde sonore en forme d’arc à partir de la face du transducteur. L’onde se propage dans le corps et se focalise à la profondeur souhaitée. Les transducteurs de technologie plus récente utilisent des techniques de réseaux phasés pour permettre à la machine échographique de modifier la direction et la profondeur de la mise au point. Presque tous les transducteurs piézoélectriques sont en céramique (1).
Pour générer une image 2 D, le faisceau ultrasonore est balayé. Un transducteur peut être balayé mécaniquement en tournant ou en oscillant. Ou un transducteur à réseau phasé 1D peut être utilisé pour balayer le faisceau électroniquement. Les données reçues sont traitées et utilisées pour construire l’image. L’image est alors une représentation en 2D de la coupe dans le corps. Les images 3D peuvent être générées en acquérant une série d’images 2D adjacentes. On utilise généralement une sonde spécialisée qui balaie mécaniquement un transducteur d’image 2D classique. Cependant, comme le balayage mécanique est lent, il est difficile de réaliser des images 3D de tissus en mouvement. Récemment, des transducteurs 2D à réseau phasé capables de balayer le faisceau en 3D ont été développés. Ceux-ci peuvent obtenir des images plus rapidement et peuvent même être utilisés pour faire des images 3D en direct d’un cœur qui bat.
Quatre modes différents d’ultrasons sont utilisés en imagerie médicale (1, 3).
Ce sont :
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Le mode A : Le mode A est le type d’échographie le plus simple. Un seul transducteur balaie une ligne à travers le corps, les échos étant reportés à l’écran en fonction de la profondeur. Les ultrasons thérapeutiques visant une tumeur ou un calcul spécifique sont également en mode A, afin de permettre une focalisation précise de l’énergie des ondes destructrices.
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Mode B : Dans l’échographie en mode B, un réseau linéaire de transducteurs balaie simultanément un plan à travers le corps qui peut être visualisé comme une image bidimensionnelle sur l’écran.
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Mode M : M signifie mouvement. En mode m, une séquence rapide de scans en mode B dont les images se succèdent à l’écran permet aux médecins de voir et de mesurer l’amplitude du mouvement, car les limites des organes qui produisent des réflexions se déplacent par rapport à la sonde.
Mode Doppler : Ce mode utilise l’effet Doppler pour mesurer et visualiser le flux sanguin. L’échographie Doppler joue un rôle important en médecine. La sonographie peut être améliorée par des mesures Doppler, qui utilisent l’effet Doppler pour évaluer si les structures (généralement le sang) se rapprochent ou s’éloignent de la sonde, et leur vitesse relative. En calculant le décalage de fréquence d’un volume d’échantillon particulier, par exemple un jet de sang sur une valve cardiaque, on peut déterminer et visualiser sa vitesse et sa direction. Ceci est particulièrement utile dans les études cardiovasculaires (échographie du système vasculaire et du cœur) et essentiel dans de nombreux domaines tels que la détermination du flux sanguin inverse dans le système vasculaire du foie dans l’hypertension portale (6,7). Les informations Doppler sont affichées sous forme de graphique avec le Doppler spectral, ou sous forme d’image avec le Doppler couleur (Doppler directionnel) ou le Doppler puissance (Doppler non directionnel). Ce décalage Doppler tombe dans la gamme audible et est souvent présenté de manière audible à l’aide de haut-parleurs stéréo : cela produit un son pulsé très distinctif, bien que synthétique (8).
L’échocardiographie transoesophagienne (TEE) a ouvert la fenêtre dans l’imagerie diagnostique dans le domaine de la cardiographie, de la chirurgie des cartes et de l’anesthésie. En utilisant TEE en mode 2-D, l’anesthésiste peut surveiller les mouvements du cœur, et le chirurgien cardiaque deviendra l’information précieuse sur l’état du cœur après la procédure chirurgicale critique.