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Présentation du cahier de cours et de TP


Ce cahier a été établi afin de permettre à des élèves de comprendre le principe de l'échographie grâce à des expériences. Ces manipulations sont introduites par une théorie et sont réalisables avec le matériel que nous nous sommes procuré en début de projet.

Visualiser le cahier de cours et de protocole complet
Ci-dessous, un résumé de ce cahier :

I. Théorie des ondes ultrasonores

1. Caractéristiques des ondes ultrasonores


L’onde ultrasonore est une onde de pression caractérisée par des paramètres dépendant du milieu de propagation.
TP : mesure de la célérité des ondes dans l'air puis dans l'eau




Photo du montage dans l'air





2. Propagation des ondes ultrasonores à travers différents milieux


L'onde, en interagissant avec des interfaces, subit des modifications de sa vitesse, de sa direction de propagation et de son amplitude. Exemples d'interaction : la réflexion, la réfraction et la diffusion.
TP : première loi de Descartes, mesure d'un coefficient de réflexion et mesure d'une impédance acoustique.







Dispositif expérimental pour la première loi de Descartes








II. Les sondes échographiques

1. Composition d'une sonde à ultrasons


Une sonde échographique est constituée d'un amortisseur, d'un adaptateur d'impédance et d'une céramique, responsable de la traduction du signal électrique en ultrasons et inversement.




Schéma d'une sonde échographique
extrait du livre Guide des technologies de l'imagerie médicale et de la radiothérapie de Jean-Philippe Dillenseger et Elisabeth Moerschel




2. Effet piézoélectrique


Passage des ondes ultrasonores au signal électrique (effet piézoélectrique direct) et du signal électrique aux ondes (effet piézoélectrique inverse).
TP : étude de l'effet piézoélectrique







Photo du dispositif expérimental






3. Faisceau émis par la sonde


Il existe différentes méthodes de focalisation du faisceau, qui dépendent de la zone à observer.



Différents balayages du faisceau ultrasonore
extrait du livre Guide des technologies de l'imagerie médicale et de la radiothérapie de Jean-Philippe Dillenseger et Elisabeth Moerschel



III. Le principe de l'échographie

1. L'échogénicité


= faculté des milieux à renvoyer les ondes ultrasonores



Gauche : zone anéchogène
Milieu : zone hypoéchogène
Droite : zone hyperéchogène



2. Réflexion sur les milieux biologiques


Les milieux biologiques possèdent des impédances acoustiques caractéristiques qui justifie notamment l'utilisation de gel échographique lors de l'examen. Des tissus d'impédances acoustiques différentes se côtoient dans le corps humain créant ainsi des interfaces biologiques, nécessaire à la réflexion des ondes sur ces tissus.
TP : importance du gel échographique et rôle des interfaces







3. Absorption des milieux biologiques


On définit pour chaque milieu un coefficient d'absorption. Il existe alors une relation entre la fréquence du signal et ce coefficient.
TP : mise en évidence de la relation entre fréquence et absorption




Intensité du signal reçu par la sonde en fonction de la distance parcourue par le faisceau





4. Les artefacts


=éléments sur l'image échographique qui nuisent à sa bonne interprétation, par exemple des zones d'ombres.

5. La focalisation


Le faisceau émis par la sonde comporte plusieurs parties : la zone de Fresnel, la zone utile et la zone de Fraunhofer. On définit une relation entre fréquence et résolution du signal.
TP : mise en évidence de la relation entre fréquence et résolution

Relation entre fréquence et largeur de la zone focale


IV. Formation de l'image : visualisation du signal

1. Traitement du signal échographique


L'écho, une fois revenu à la sonde et transformé en signal électrique par la céramique, subit un certain traitement qui l'amplifie afin d'améliorer l'image à venir.

2. Les différents modes échographiques


L'appareil échographique actuel dispose de 4 modes (A, B, TM et TR) bien que ce soit le mode TR qui soit le plus utilisé.
TP : reconstitution d'un bloc en plexiglas grâce à l'étude des échos






Dispositif expérimental









Bibliographie


  • Guide des technologies de l'imagerie médicale et de la radiothérapie de Jean-Philippe Dillenseger et Elisabeth Moerschel.
  • Cours sur les sondes échographiques par J.C. Solacroup et N. Grenier.
  • L'image par échographie de J.M. BOURGEOIS, M. BOYNARD, P. ESPINASSE.
  • article anglais publié en 1999 par le Département des Physiques Médicales et de la Bio-ingénieurie et du Centre pour la Recherche en Physique et en Ingénieurie pour la Médecine.
  • Pour la Science n°338 de Décembre 2005.
  • Sujet 2008 de Polytechnique.
  • Fundamentals of Medical Imaging de Paul SUETENS.
projets_ingenieurs_promo_2014/cahier/projet3.txt · Dernière modification: 2020/10/21 11:27 (modification externe)