Comment fonctionne l'échographie
Par Craig C. Freudenrich, Ph.D. Il existe de nombreuses situations dans lesquelles une échographie est réalisée. Peut-être êtes-vous enceinte et votre obstétricien souhaite que vous passiez une échographie pour surveiller le développement du bébé ou déterminer la date prévue d'accouchement. Peut-être rencontrez-vous des problèmes de circulation sanguine dans un membre ou au niveau du cœur, et votre médecin a demandé une échographie Doppler pour observer le flux sanguin. L'échographie est une technique d'imagerie médicale très répandue depuis de nombreuses années.
Examen échographique pendant la grossesse
Dans cette édition de How Stuff Works, nous verrons comment fonctionne l'échographie, quels types de techniques échographiques sont disponibles et à quoi chaque technique peut servir.
Qu'est-ce que l'échographie ?
L'échographie ou ultrasonographie est une technique d'imagerie médicale qui utilise des ondes sonores à haute fréquence et leurs échos. Cette technique est similaire à l'écholocalisation utilisée par les chauves-souris, les baleines et les dauphins, ainsi qu'au SONAR utilisé par les sous-marins. Lors d'une échographie, les étapes suivantes se produisent : l'échographe transmet des impulsions sonores à haute fréquence (1 à 5 mégahertz) dans votre corps à l'aide d'une sonde. Les ondes sonores se propagent dans votre corps et rencontrent une interface entre les tissus (par ex. entre un liquide et un tissu mou, un tissu mou et un os). Une partie des ondes sonores est réfléchie vers la sonde, tandis qu'une autre poursuit sa progression jusqu'à atteindre une autre interface et être réfléchie. Les ondes réfléchies sont captées par la sonde et relayées à l'appareil. L'appareil calcule la distance entre la sonde et le tissu ou l'organe (interfaces) à l'aide de la vitesse du son dans les tissus (5,005 ft/s ou 1,540 m/s) et du temps de retour de chaque écho (généralement de l'ordre du millionième de seconde). L'appareil affiche les distances et les intensités des échos à l'écran, formant une image à deux dimensions comme celle présentée ci-dessous.
Photo avec l'aimable autorisation de Karim et Nancy Nice
Image échographique d'un fœtus en développement (âgé d'environ 12 semaines) à l'intérieur de l'utérus d'une mère. Il s'agit d'une vue de profil du bébé, montrant (de droite à gauche) la tête, le cou, le torse et les jambes. Lors d'une échographie typique, des millions d'impulsions et d'échos sont émis et reçus chaque seconde. La sonde peut être déplacée le long de la surface du corps et orientée afin d'obtenir différentes vues.
Un échographe de base comprend les éléments suivants
sonde transducteur - sonde qui émet et reçoit les ondes sonores unité centrale de traitement (CPU) - ordinateur qui effectue tous les calculs et contient les alimentations électriques pour lui-même et pour la sonde transducteur commandes d'impulsion du transducteur - modifient l'amplitude, la fréquence et la durée des impulsions émises par la sonde transducteur écran - affiche l'image à partir des données échographiques traitées par le CPU clavier/curseur - saisit les données et prend des mesures à partir de l'écran dispositif de stockage sur disque (dur, disquette, CD) - stocke les images acquises imprimante - imprime l'image à partir des données affichées
Sonde transducteur
La sonde transductrice est la partie principale de l'échographe. La sonde transductrice produit les ondes sonores et reçoit les échos. Elle constitue, pour ainsi dire, la bouche et les oreilles de l'échographe. La sonde transductrice génère et reçoit des ondes sonores selon un principe appelé l'effet piézoélectrique (électricité par pression), découvert par Pierre et Jacques Curie en 1880. Dans la sonde, se trouvent un ou plusieurs cristaux de quartz appelés cristaux piézoélectriques. Lorsqu'un courant électrique est appliqué à ces cristaux, ils changent rapidement de forme. Les changements rapides de forme, ou vibrations, des cristaux produisent des ondes sonores qui se propagent vers l'extérieur. Inversement, lorsque des ondes sonores ou de pression frappent les cristaux, ceux-ci émettent des courants électriques. Par conséquent, les mêmes cristaux peuvent être utilisés pour émettre et recevoir des ondes sonores. La sonde comporte également une substance absorbant le son pour éliminer les réflexions arrière provenant de la sonde elle-même, ainsi qu'une lentille acoustique pour aider à focaliser les ondes sonores émises. Les sondes transductrices existent sous de nombreuses formes et dimensions, comme le montre la photo ci-dessus. La forme de la sonde détermine son champ de vision, et la fréquence des ondes sonores émises détermine la profondeur de pénétration des ondes sonores ainsi que la résolution de l'image. Les sondes transductrices peuvent contenir un ou plusieurs éléments cristallins ; dans les sondes multi-éléments, chaque cristal possède son propre circuit. Les sondes multi-éléments présentent l'avantage que le faisceau ultrasonore peut être « orienté » en modifiant la synchronisation avec laquelle chaque élément reçoit une impulsion ; l'orientation du faisceau est particulièrement importante en échographie cardiaque (voir Basic Principles of Ultrasound pour plus de détails sur les transducteurs). En plus des sondes pouvant être déplacées à la surface du corps, certaines sondes sont conçues pour être insérées par divers orifices du corps (vagin, rectum, œsophage) afin de se rapprocher de l'organe examiné (utérus, prostate, estomac) ; se rapprocher de l'organe peut permettre d'obtenir des vues plus détaillées.
Unité centrale de traitement (CPU)
Le CPU est le cerveau de l'échographe. Le CPU est essentiellement un ordinateur qui contient le microprocesseur, la mémoire, des amplificateurs et des alimentations pour le microprocesseur et la sonde transductrice. Le CPU envoie des courants électriques à la sonde transductrice pour émettre des ondes sonores, et reçoit également les impulsions électriques des sondes créées à partir des échos de retour. Le CPU effectue tous les calculs impliqués dans le traitement des données. Une fois les données brutes traitées, le CPU forme l'image sur le moniteur. Le CPU peut également stocker les données traitées et/ou l'image sur disque.
