17/02/2003*

LES ULTR

ASO

NS -A

PPLICA

TION

S MED

ICA

LES

Léandre

PourcelotIN

SER

M U

316C

HR

U B

retonneau, Tours

17/02/2003 *STENT DE LA CAROTIDE INTERNE

17/02/2003 *

POURQUOI LES ULTRASONS ?

•Technique non dangereuse et non ionisante•Technologie rapidement évolutive•Rapport information / coût très élevé•Appareils déplaçables de plus en plus légers•Imagerie et information Doppler temps réel•Sondes variées - Applications très vastes•Possibilité de guidage de gestes ∆c. et Th.•Evolution vers l ’utilisation thérapeutique desultrasons

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CARACTERISTIQUES DES ULTRASONS MEDICAUX

• On utilise des ondes longitudinales• Fréquences F de 1 à 35 Mhz• Longueurs d ’onde λ = c(1540 m/s)/F

• Atténuation dans les tissus mous de l’ordre de 1 dB/cm/Mhz

• Impédances acoustiques des tissus Z=ρxc, voisines de celle de l ’eau

• Les lois de Descartes (miroir) et de diffusion s ’appliquent (microscopie)

40 à 1500 microns

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Les techniques ultrasonores

• Imagerie échographique:- Imagerie par balayage mécanique ou électronique- Imagerie harmonique, 3D, avec produits de contraste,…• Enregistrement temps-mouvement TM• Techniques à effet Doppler :- Enregistrement des courbes de vitesse, analyse

spectrale des signaux Doppler- Visualisation du sang circulant : imagerie Doppler

couleur, Doppler puissance, B Flow, …• Ultrasons de puissance

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PIEZO-ELECTRICITE DU QUARTZ (SILICE)

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CAPTEUR ULTRASONORE EN COUPE

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INTERACTION ULTRASONS/MILIEU DE PROPAGATION

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ECHOGRAPHIE CARDIAQUE

TEMPS-MOUVEMENT

20/08/02 *

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ECHOGRAPHIE TEMPS-MOUVEMENT

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TM-DOPPLER TISSULAIRE (CŒUR)

Paroi antérieure

Paroi postérieure

SD

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Echographe à balayage manuel et échelle de gris, 1973

Coupe parasagittale droite passant par le foie et le rein dt

L ’IMAGERIE ECHOGRAPHIQUE DES ANNEES 1970

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SONDE D ’ECHOGRAPHIE

A BALAYAGE MECANIQUE

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Appareil et sonde d’imagerie cutanée Dermcup

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ECHOGRAPHIE CUTANEE

Echographie haute résolution de la peau: coupe de6x5 mm, résolution 180 microns. Tours, 1998.

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CAPTEUR MULTI-ELEMENTS

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TRANSDUCTEURS

SONDE ECHO

BALAYAGE

BALAYAGE ELECTRONIQUE SUR SONDE CONVEXE

PRINCIPE DU BALAYAGE

ELECTRONIQUE PAR

COMMUTATION

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foie

diaphragme

Veines sus-hépatiques

Sein-Fibroadenome

BALAYAGE ELECTRONIQUE SUR BARETTE

PLANE

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PRINCIPE DU BALAYAGE ELECTRONIQUE PARDEPHASAGE

TRANSDUCTEURS

FRONT D ’ONDE

DIRECTION DEPROPAGATION

SONDE

IMPULSIONELECTRIQUE

LIGNES A RETARD

17/02/2003 *Déphasage commutation

SONDES D ’ECHOGRAPHIE

A BALAYAGE ELECTRONIQUE

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BALAYAGE ELECTRONIQUE SECTORIEL

FOIE VESICULE

REIN

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FOIE

LESION

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Faisceau ultrasonore. Méthode Schlieren

E

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TRANSDUCTEURS

ZONES FOCALES

PROFONDEUR

FOCALISATION ELECTRONIQUE EN POURSUITE

D ’ECHOS

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RESOLUTION AXIALE : DUREE DE L ’IMPULSION D ’EMISSION

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EVOLUTION DES IMAGES 85 / 90 / 95EVOLUTION DES IMAGES 85 / 90 / 95

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C PC I

C EC P

C I plaque

V J

C P

plaque

plaque

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Cœur foetalCou foetal

jambes et insertion du cordonPosition du placenta3D 24e semaine

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IMAGERIE 3D

17/02/2003 *25e Semaine Face et bras

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SONDES D ’ECHOGRAPHIE ENDO-RECTALES ET ENDO VAGINALES

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Sac gestationel

11e semaine plexus choroîdes

ENDOSONOGRAPHIE

17/02/2003 *Endosonographie:: grossesse gémellaire 8e semaine

10 mm

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FŒTUS 9,5 SEMAINES

28 mm

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17/02/2003 *

ECHOGRAPHIE TRANS-OESOPHAGIENNE

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ECHOGAPHIE ENDO-VASCULAIRE

CATHETER

CAPTEUR

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COUPES HISTOLOGIQUES ECHOGRAPHIE ENDO VASCULAIRE

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GUIDAGE DE PONCTION DE PROSTATE PAR ECHOGRAPHIE

SONDE ECHOGRAPHIQUE

AIGUILLE DE PONCTION

PROSTATE

VESSIE

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SONDES A BALAYAGE ELECTRONIQUE

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APPAREILS D ’ECHOGRAPHIE

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L ’échographie au lit du malade

� Appareild ’échographieportable (1,8 kg). Cetappareil posséde lesfonctions d ’imagerieet Doppler les plusperformantesretrouvées sur lesappareils en poste fixe

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Echocardiographie de contraste

VG+µ bulles

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HCC: HYPERVASCULAR LESION

Contrast enhanced US Contrast enhanced US

CONTRASTE ULTRASONORE : TUMEUR VASCULAIRE DU FOIE

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COMPORTEMENT NON LINEAIRE DES µ BULLES

Pres

sion

Déf

orm

atio

n

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DETECTION HARMONIQUE PAR SOUSTRACTION

Emission Réception f0 Réception 2f0

Xmt 1

Xmt 2

+ +

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Image originale Image par harmoniques

Technologie de contrôle d ’amplitudeImage originale

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PRINCIPE DE L ’EFFET DOPPLER

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EXAMEN PAR EFFET DOPPLER A EMISSION CONTINUE

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DEBITMETRIE DOPPLER ET CHIRURGIE EXPERIMENTALE (Carotide de chien, Lyon 1965)

Capteur Doppler

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DUPLEX ECHOGRAPHIE-DOPPLER

Fenêtre Doppler

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PROFILS DE VITESSE DANS LA CAROTIDE

1 2 3

4 5 6

7 8 9

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Bifurcation carotidienne

Carotide interne tortueuse Artères cérébrales foetales

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CORDON OMBILICAL

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TRIPLEX ECHO-DOPPLER FEMORAL

17/02/2003 *Sténose du tronc coeliaque

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STENOSE CAROTIDE INTERNECP

CI plaque

Doppler couleur

Doppler pulsé et analyse spectrale

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RETRECISSEMENT MITRAL

DOPPLER MITRAL

JET MITRAL

LIGNEDOPPLER

VG

OG

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REGURGITATION M ITRALE

VG

VD

OD

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--1 m/s

--1 m/s

--2m/s

--4m/s

--4m/s

Analyse spectrale du

signal dopplerfemoral.

Stenoses de valeurs

croissantes

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Cortex renal

Vascularisation hépatique

IMAGERIE DOPPLER

PUISSANCE 3D

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sténose

Carotide interne

Carotide commune

B-Flow-Sténose de la carotide interne

B-Flow-Ulcération de la carotide commune

ulcération

Doppler couleur-Sténose carotide interne

COMPARAISON DOPPLER COULEUR-B FLOW

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Généralisation de l ’emploi des Ultrasons

� Spatial : médecine et physiologie spatiale� Sport :condition physique, traumatologie� Conditions extrêmes : pilotes de chasse,

alpinistes� Aide aux handicapés� Vétérinaire / CND / sous-marin

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L ’ECHOGRAPHIE POUR TOUS

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Ultrasons et conditions extrêmes

Etude par Doppler transcranien de la circulationcérébrale chez les pilotes de chasse

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Ultrasons et microgravité

� Etude de la réponsecardiovasculaire enmicrogravité, à bord de lastation orbitale MIR.L’échographe-doppler « Asde cœur », avec son écran etson panneau de commande,est visible à gauche del ’astronaute porteur d ’unpantalon type LBNP.

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Matrice

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Ostéodensitométrie ultrasonore

BEAM SCANNER

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BEAM SCANNER IN-VITRO IMAGES

SLICE OF HEEL BONE20 mm WIDTH

BUA SOS

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Estimation du paramètre BUA moyenné sur cinq sujets ( piedsdroits), pendant une expérience d’alitement forcé d’une durée de 4mois(points grisés) et de réambulation (points noirs) .

Atténuation

Jours

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0

2

4

6

8

10

12

14

0:00 0:30 1:00 1:30 2:00 2:30 3:00

Temps (heures)

Glyc

émie

(mm

ol/l)

Injection de 0,5 UIe n IM (n=2)

2,5W/cm²(1,6s/2,4s)24min/1 h (n=5)

2,5W/cm²(3,2s/4,8s)6 min/15min (n=4)

US on

,

Insuline Insuline transcutanéetranscutanée in-vivoin-vivo

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CONCLUSIONS

•Les ultrasons sont applicables à presque tous les organes à l ’exception du poumon (air).•Les examens ultrasonores représenteront à terme60 à 80% de l ’ensemble des examens tomographiquesdes organes mous. •L ’évolution se fait vers des appareils de plus en plus légers et vers l ’imagerie 3D rapide.

17/02/2003 *

ORIENTATION ET FOCALISATION ELECTRONIQUE

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RECEPTION ULTRASONORE MULTICANAUX

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COURBES DE VITESSE, ET

ANALYSE SPECTRALE DES

SIGNAUX DOPPLER

17/02/2003 *

INSUFFISANCE MITRALE

17/02/2003 *

normal

60%

80%

95%

Analyse spectrale du signal doppler

carotidien.Sténoses de valeur

croissantes

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La révolution ultrasonore ...

� Une histoire qui débute dans les années 1950… Reid 1952, Echo A, Satomura 1957, Doppler� Une affaire d ’ingénieurs et d ’ « illuminés »� Une application majeure : la neurologie, suivie

par la cardiologie (TM), l ’ophtalmologie etl ’obstétrique

� Une évolution spectaculaire et prévisible� Une technique non ionisante, non invasive� Un probléme de formation des utilisateurs� Une opposition farouche

17/02/2003 *Dolphins, Bologna , april 2002

Extraction of flow profiles in a carotid stenosis (maximumvelocities in white, minimal velocities in green and mean velocities in pink).Symmetrical velocity profile in systole and excellent fitting of modelized curves(left). Asymmetrical profile in diastole (right). Upper curves: velocity profile(left) and velocity spectrum (right) in systole

systole diastole

profile

profile spectrum

17/02/2003 *

ECHOGRAPHIE ENDO-CORONAIRE