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CFA - Tours 2006
Acoustique
&
Techniques n° 45
caractéristique et permet de graduer le degré de turbulence,
et indirectement de connaître le pourcentage de réduction du
calibre du vaisseau.
Les appareils à effet Doppler
Il existe deux types d’appareils Doppler disponibles :
- les appareils à émission continue dans lesquels le capteur
est constitué d’une céramique émettrice et d’une céramique
réceptrice qui détecte les signaux réfléchis. Ces appareils
mis au point dans les années 1960 ont été largement utilisés
pour l’exploration de vaisseaux superficiels, faciles à identifier
(vaisseaux du cou et des membres en particulier).
- les appareils à émission pulsée qui permettent de sélectionner
la région à explorer et évite la superposition d’informations
provenant de cibles placées en avant ou en arrière d’une porte
électronique. Il existe des systèmes Doppler multiportes, qui
explorent la circulation à plusieurs profondeurs simultanément
et fournissent un profil de vitesses instantané.
Association échotomographie et Doppler
(système Duplex)
L’exploration du flux dans les vaisseaux profonds ou dans les
cavités cardiaques est difficile sans un repérage anatomique
précis. Cette investigation devient alors possible grâce à
l’utilisation d’un système Doppler pulsé, couplé à un échographe
à balayage mécanique ou électronique. Certains éléments
du capteur sont alors utilisés en alternance, pour l’imagerie
et l’exploration Doppler. Après avoir repéré les structures
cardiaques ou vasculaires sur l’image échographique, on
positionne dans cette image la ligne de visée et la fenêtre
d’exploration Doppler.
Ce système combiné permet de connaître simultanément le
calibre des vaisseaux ou de l’orifice cardiaque étudié et la
vitesse du sang, et donc de calculer le débit sanguin à travers
la peau ou d’effectuer une corrélation entre les perturbations
hémodynamiques et les anomalies morphologiques.
Imagerie Doppler couleur
Si on translate rapidement la ligne de visée d’un système
Doppler multiporte, on peut effectuer une cartographie des
flux sanguins. Un code de couleurs permet de présenter par
exemple en rouge le sang qui se déplace vers le capteur (effet
Doppler positif) et en bleu le sang qui s’éloigne du capteur
(effet Doppler négatif). L’intensité de la couleur est fonction de
l’amplitude du vecteur vitesse. On peut ainsi superposer sur
une même coupe, en échelle de gris, les structures cardiaques
ou vasculaires, et en échelle colorée les vitesses d’écoulement
sanguin. Une variante consiste à moduler l’échelle de couleur
par l’énergie du signal Doppler, et non pas par la valeur de la
variation de fréquence Doppler.
Cette « angiographie à ultrasons » est extrêmement
importante pour les diagnostics de malformations cardiaques
chez le nouveau-né, l’étude des valvulopathies acquises en
cardiologie adulte, l’exploration des maladies vasculaires et
la recherche d’anomalies de la circulation chez le fœtus ou
dans les tumeurs.
Applications diagnostiques
On distingue schématiquement 4grands domaines d’application
de routine des ultrasons en diagnostic médical :
- l’imagerie des tissus peu mobiles et directement accessibles
à travers la peau : c’est le cas par exemple de l’utérus, du foie
et des voies biliaires, des reins, de la rate, des seins, de la
thyroïde…
- l’exploration des structures en mouvement, comme le cœur
et le sang circulant, qui repose sur l’utilisation de techniques
combinant échographie rapide, techniques Doppler, et
enregistrement du mouvement des structures en mode temps-
mouvement (ou TM).
- l’échographie par voie endocavitaire lorsqu’il est nécessaire
de rapprocher le capteur de la région à explorer pour gagner en
résolution, ou pour éviter de traverser des structures osseuses
ou gazeuses. On utilise pour cela des capteurs miniaturisés et
de fréquence ultrasonore relativement élevée.
- les applications nouvelles qui relèvent d’équipes spécialisées,
comme l’échographie-Doppler cérébrale, l’échographie
avec produits de contraste (microbulles), l’échographie 3D,
l’échographie interventionnelle avec guidage de ponctions
ou de gestes thérapeutiques, l’imagerie ultrasonore
paramétrique…
Caractérisation tissulaire par ultrasons
De nombreux travaux ont été réalisés depuis une vingtaine
d’années pour caractériser les tissus par ultrasons. Jusqu’à
présent l’imagerie échographique de routine n’a que peu
bénéficié de ces recherches, car il est souvent nécessaire de
mettre en œuvre un traitement de signal relativement long et
complexe. Les premières applications reposent sur 2 grandes
techniques :
- la caractérisation de l’os par mesure de la vitesse et de
l’atténuation d’une onde acoustique se propageant dans le
calcanéum ou dans l’os cortical, par exemple.
- l’étude de la réponse non linéaire des tissus aux variations de
pression instantanées liées au passage de l’onde acoustique
(imagerie harmonique).
D’autres projets sont en cours comme la mesure de l’élasticité
tissulaire (élastographie) en appliquant une onde très basse
fréquence pour stimuler les tissus (pression de la sonde par
exemple), et en utilisant l’onde ultrasonore pour étudier la
déformation des tissus en profondeur. Une autre solution
consiste à générer dans les tissus une onde de cisaillement
et à étudier sa vitesse de propagation qui dépend de la rigidité
des structures rencontrées.
Produits de contraste ultrasonore
Plusieurs compagnies pharmaceutiques développent des
microbulles de gaz encapsulées, d’un diamètre de quelques
microns qui peuvent être injectées par voie intraveineuse. Ces
microbulles constituent un moyen de contraste, car le gaz est
un puissant réflecteur des ultrasons.
Les applications majeures envisagées sont nombreuses :
l’étude de la vascularisation des tissus, la caractérisation de
certaines tumeurs, l’exploration de la fonction cardiaque et
Ultrasons et médecine : un mariage réussi