Fiche de révision : Échographie et effet Doppler

📋 Plan du Cours

1. Caractéristiques des ultrasons
2. Principe et mesure échographiques
3. Formation et lecture de l’image
4. Effet Doppler et mouvement
5. Échographie Doppler sanguine

📖 1. Caractéristiques des ultrasons

★ À maîtriser

• Les ondes sonores se répartissent en trois catégories :
  • infrasons de fréquence inférieure à 20 Hz
  • sons audibles de 20 à 20 000 Hz
  • ultrasons de fréquence supérieure à 20 000 Hz

Compléments

• Les ondes sonores ne se propagent pas dans le vide et leur vitesse dépend du milieu traversé.

• La vitesse de propagation du son dans l’air est d’environ 340 m/s.

📐 Formule - La période et la fréquence sont reliées par $T = \frac{1}{f}$, avec T en secondes et f en hertz.

• Les conversions utiles sont 1 μs = 10⁻⁶ s, 1 kHz = 10³ Hz et 1 MHz = 10⁶ Hz.

💡 Astuce mémo

En dessous de 20 Hz : infrasons ; au-dessus de 20 000 Hz : ultrasons.

📖 2. Principe et mesure échographiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Échographie : Technique d’imagerie médicale fondée sur la réflexion partielle et la transmission des ultrasons par les différents milieux de l’organisme.

★ À maîtriser

• 🔄 La formation de l’image suit trois étapes :

  1. la sonde émet une salve d’ultrasons
  2. les ondes se propagent dans le corps et sont réfléchies à un changement de milieu
  3. la sonde reçoit les échos

• Lors d’une échographie, on mesure le temps Δt séparant l’émission des ultrasons de leur réception.

📐 Formule - Pour un aller-retour de l’onde réfléchie, la vitesse vérifie $v = \frac{2d}{\Delta t}$ et la distance jusqu’à l’obstacle vaut $d = \frac{v \times \Delta t}{2}$.

Compléments

• La sonde échographique sert à la fois d’émetteur et de récepteur et est placée au contact de la peau.

• Le gel améliore le contact entre la sonde et la peau et évite la réflexion des ultrasons sur la peau.

• Dans les tissus biologiques, la vitesse de propagation des ultrasons est d’environ 1 540 m/s.

💡 Astuce mémo

Émettre → réfléchir sur un changement de milieu → recevoir l’écho.

📖 3. Formation et lecture de l’image

★ À maîtriser

• Les zones noires de l’image correspondent aux liquides, qui ne réfléchissent pas les ultrasons.

• Les zones grises correspondent aux tissus, qui réfléchissent modérément les ultrasons, tandis que les zones blanches correspondent aux os, qui les réfléchissent fortement.

📌 Une fréquence ultrasonore plus élevée améliore la résolution de l’image, mais réduit la profondeur étudiée.

Compléments

• Pour obtenir une image complète, la zone étudiée est balayée puis un système informatique convertit les signaux ultrasonores reçus par la sonde.

• En médecine, les fréquences des échographies classiques vont de 2 à 10 MHz et celles des échographies hautes fréquences peuvent dépasser 20 MHz.

💡 Astuce mémo

Liquide noir, tissu gris, os blanc : la réflexion augmente du liquide à l’os.

📖 4. Effet Doppler et mouvement

🔑 Notions clés & Définitions

• Effet Doppler : Changement de fréquence d’une onde lié au déplacement relatif de sa source ou de l’observateur.

📝 Points essentiels

📌 Lorsqu’une source se rapproche de l’observateur, la fréquence perçue est supérieure à celle de l’onde émise et le son paraît plus aigu.

📌 Lorsqu’une source s’éloigne de l’observateur, la fréquence perçue est inférieure à celle de l’onde émise et le son paraît plus grave.

💡 Astuce mémo

Source qui s’approche : fréquence perçue plus élevée ; source qui s’éloigne : fréquence plus basse.

📖 5. Échographie Doppler sanguine

★ À maîtriser

• En échographie Doppler, les ultrasons émis sont réfléchis par les globules rouges, qui font office d’obstacles en mouvement.

• L’échographie Doppler mesure le décalage Δf entre la fréquence de l’onde réfléchie par les globules rouges et celle de l’onde émise.

📐 Formule - Le décalage Doppler vérifie $\Delta f = \frac{2v\cos\theta\,f_E}{c}$, où v est la vitesse d’écoulement du sang, θ l’angle entre l’axe du vaisseau et celui de l’onde émise, f_E la fréquence émise et c la vitesse moyenne des ultrasons.

📐 Formule - La vitesse d’écoulement du sang se calcule par $v = \frac{\Delta f\,c}{2\cos\theta\,f_E}$.

Compléments

• L’échographie Doppler permet de déterminer le sens et la vitesse d’écoulement du sang dans les vaisseaux.

• La vitesse de propagation des ultrasons est de 1 530 m/s dans l’eau à 37 °C et de 1 560 m/s dans le sang.