L'échographie est une technique d'imagerie médicale utilisant des ondes sonores de haute fréquence, appelées ultrasons (supérieures à 20 000 Hz, typiquement 2 à 15 MHz en médecine). Ces ondes sont émises par une sonde placée sur la peau, se propagent dans les tissus et sont partiellement réfléchies aux interfaces entre milieux d'impédances différentes. Les échos sont captés par la même sonde, puis analysés pour construire une image en temps réel. Contrairement à la radiographie, l'échographie n'utilise pas de rayonnements ionisants, ce qui la rend particulièrement adaptée au suivi de la grossesse et à l'exploration des organes abdominaux.
📖 Définition
Ultrasons : ondes sonores de fréquence supérieure à 20 000 Hz, inaudibles pour l'homme.
💡 À retenir : L'échographie repose sur l'émission d'ultrasons et la réception de leurs échos pour créer des images sans irradiation.
Complète la phrase
Les ultrasons utilisés en imagerie médicale ont une fréquence typique de 2 à MHz.
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Le cœur de la sonde
L'effet piézoélectrique
La sonde échographique contient des cristaux piézoélectriques (comme le quartz ou le PZT) qui convertissent un signal électrique en vibration mécanique (ultrasons) et inversement. Lors de l'émission, une impulsion électrique déforme le cristal, générant une onde ultrasonore. Lors de la réception, l'écho ultrasonore déforme le cristal, produisant un signal électrique mesurable. Ce même cristal joue donc le rôle d'émetteur et de récepteur, ce qui permet une acquisition séquentielle des lignes de l'image.
📖 Définition
Effet piézoélectrique : propriété de certains matériaux de se déformer sous l'effet d'un champ électrique et, inversement, de générer un courant électrique sous l'effet d'une déformation mécanique.
💡 À retenir : L'effet piézoélectrique permet à un même cristal de transformer l'électricité en ultrasons (émission) et les ultrasons en électricité (réception).
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Comportement des ondes dans les tissus
Propagation et interactions
Les ultrasons se propagent dans les tissus mous à une vitesse moyenne d'environ 1540 m/s. Lorsqu'ils rencontrent une interface entre deux milieux d'impédances acoustiques différentes (Z = ρ × c), une partie de l'onde est réfléchie (écho) et le reste est transmis. L'intensité de l'écho dépend de la différence d'impédance : plus elle est grande, plus la réflexion est forte. L'air et l'os ont des impédances très différentes des tissus mous, ce qui explique l'utilisation de gel (pour éliminer l'air) et la difficulté d'imager au-delà des os. L'onde subit aussi une atténuation progressive due à l'absorption et à la diffusion.
📢 Rappel
Impédance acoustique Z = ρ × c, où ρ est la masse volumique du milieu et c la vitesse du son dans ce milieu.
⭐ À retenir
Une grande différence d'impédance (ex : tissu mou/air) provoque une réflexion quasi totale, d'où la nécessité du gel.
💡 À retenir : L'image échographique est construite à partir des échos réfléchis aux interfaces entre milieux d'impédances acoustiques différentes.
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De l'écho à l'image
Formation de l'image
Le temps mis par un écho pour revenir à la sonde permet de calculer la profondeur de l'interface : d = (c × t) / 2. L'amplitude de l'écho est convertie en niveau de gris (mode B, ou échographie 2D). Pour compenser l'atténuation en profondeur, on applique un gain variable (TGC). D'autres modes existent : le mode M pour visualiser le mouvement (ex : valves cardiaques), et le mode Doppler pour mesurer les vitesses de flux sanguin. L'image est reconstruite en temps réel, offrant une visualisation dynamique des structures.
📖 Définition
Mode B (Brightness) : chaque pixel de l'image correspond à l'amplitude de l'écho, affichée en niveau de gris.
⭐ À retenir
Le TGC (Time Gain Compensation) amplifie les échos profonds pour uniformiser la luminosité de l'image.
💡 À retenir : La profondeur est calculée par d = (c × t)/2, et l'amplitude de l'écho détermine la luminosité en mode B.