Échographie médicale

L’échographie médicale regroupe les techniques de diagnostic (principalement les techniques d’imagerie ) utilisant les ultrasons , ainsi que les applications thérapeutiques des ultrasons. Dans le diagnostic, il est utilisé pour créer une image des structures internes du corps telles que les tendons , les Muscles , les articulations, les vaisseaux sanguins et les organes internes, pour mesurer certaines caractéristiques (par exemple, les distances et les vitesses) ou pour générer un son audible informatif. Son but est généralement de trouver une source de maladie ou d’exclure une pathologie . L’utilisation de l’échographie pour produire des images visuelles pour la médecine est appelée échographie médicale ou simplement échographie.. La pratique consistant à examiner les femmes enceintes à l’aide d’une échographie est appelée échographie obstétricale et était un développement précoce de l’échographie clinique.

Échographie médicale
Échographiste faisant une échocardiographie sur un enfant
CIM-10-PCS	B?4
CIM-9-CM	88,7
Engrener	D014463
Code OPS-301	3-03…3-05
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Échographie de l’artère carotide

Les ultrasons sont composés d’ ondes sonores dont les fréquences sont nettement supérieures à la gamme de l’audition humaine (> 20 000 Hz). ^[1] Les images ultrasonores, également connues sous le nom de sonogrammes, sont créées en envoyant des impulsions d’ultrasons dans les tissus à l’aide d’une sonde . Les impulsions ultrasonores font écho aux tissus avec différentes propriétés de réflexion et sont renvoyées à la sonde qui les enregistre et les affiche sous forme d’image.

De nombreux types d’images différents peuvent être formés. La plus courante est une image en mode B (luminosité), qui affiche l’ impédance acoustique d’une coupe transversale bidimensionnelle de tissu. D’autres types affichent le flux sanguin , le mouvement des tissus dans le temps, l’emplacement du sang, la présence de molécules spécifiques, la rigidité des tissus ou l’ anatomie d’une région tridimensionnelle .

Par rapport aux autres modalités d’imagerie médicale, l’échographie présente plusieurs avantages. Il fournit des images en temps réel, est portable et peut donc être amené au chevet du patient. Son coût est nettement inférieur à celui d’autres stratégies d’imagerie et n’utilise pas de rayonnement ionisant nocif . Les inconvénients comprennent diverses limites sur son champ de vision, le besoin de coopération du patient, la dépendance au physique du patient, la difficulté d’imagerie des structures obscurcies par les os , l’air ou les gaz, ^{[note 1]}et la nécessité d’un opérateur qualifié, généralement avec une formation professionnelle. En raison de ces inconvénients, de nouvelles implémentations d’ultrasons portables gagnent en popularité. Ces appareils miniatures surveillent en permanence les signes vitaux et alertent dès l’apparition de signes précoces d’anomalie. ^{[2] [3]}

Un résultat échographique sur la biométrie fœtale imprimé sur une feuille de papier.

L’échographie (échographie) est largement utilisée en médecine . Il est possible de réaliser à la fois des gestes diagnostiques et thérapeutiques , en utilisant les ultrasons pour guider des gestes interventionnels tels que des biopsies ou pour drainer des collections de liquide, qui peuvent être à la fois diagnostiques et thérapeutiques. Les échographistes sont des professionnels de la santé qui réalisent des examens traditionnellement interprétés par des radiologues, des médecins spécialisés dans l’application et l’interprétation des modalités d’imagerie médicale, ou par des cardiologues dans le cas de l’échographie cardiaque ( échocardiographie). De plus en plus, les médecins et autres professionnels de la santé qui prodiguent des soins directs aux patients utilisent l’échographie en cabinet et à l’hôpital (Échographie au point de service ). ^{[2] [4]}

L’échographie est efficace pour l’imagerie des tissus mous du corps. ^[5] Les structures superficielles telles que les Muscles , les tendons , les Testicules , le sein , les glandes thyroïde et parathyroïde et le cerveau Néonatal sont imagés à des fréquences plus élevées (7 à 18 MHz), qui offrent une meilleure résolution linéaire (axiale) et horizontale (latérale) . Des structures plus profondes telles que le foie et les reins sont imagées à des fréquences plus basses (1 à 6 MHz) avec une résolution axiale et latérale inférieure en tant que prix d’une pénétration tissulaire plus profonde.

Un Transducteur à ultrasons à usage général peut être utilisé pour la plupart des objectifs d’imagerie, mais certaines situations peuvent nécessiter l’utilisation d’un transducteur spécialisé. La plupart des examens échographiques sont effectués à l’aide d’un transducteur à la surface du corps, mais une meilleure visualisation est souvent possible si un transducteur peut être placé à l’intérieur du corps. À cette fin, des transducteurs à usage spécial, y compris des transducteurs transvaginaux , endorectaux et transœsophagiens , sont couramment utilisés. À l’extrême, de très petits transducteurs peuvent être montés sur des cathéters de petit diamètre et placés dans des vaisseaux sanguins pour visualiser les parois et la maladie de ces vaisseaux.

Les types

Plusieurs modes d’échographie sont utilisés en imagerie médicale. ^{[6] [7]} Ce sont :

Mode A : Le mode A (mode amplitude) est le plus simple. Un seul transducteur balaie une ligne à travers le corps avec les échos tracés à l’écran en fonction de la profondeur. L’échographie thérapeutique visant une tumeur ou un calcul spécifique est en mode A, pour permettre une focalisation précise de l’énergie des ondes destructrices. ^[8]
Mode B ou mode 2D : En mode B (mode luminosité), un réseau linéaire de transducteurs balaye simultanément un plan à travers le corps qui peut être visualisé comme une image bidimensionnelle à l’écran. Plus communément appelé mode 2D maintenant.

Image B-flow du reflux veineux . La vidéo est disponible

B-flow est un mode qui met en évidence numériquement les réflecteurs mobiles (principalement les globules rouges ) tout en supprimant les signaux provenant des tissus stationnaires environnants. Il peut visualiser simultanément le sang qui coule et les tissus stationnaires environnants. ^[9] C’est donc une alternative ou un complément à l’échographie Doppler dans la visualisation du flux sanguin. ^[dix]

Mode C : Une image en mode C est formée dans un plan normal à une image en mode B. Une porte qui sélectionne des données à partir d’une profondeur spécifique à partir d’une ligne en mode A est utilisée ; puis le transducteur est déplacé dans le plan 2D pour échantillonner toute la région à cette profondeur fixe. Lorsque le transducteur parcourt la zone en spirale, une zone de 100 cm ² peut être balayée en 10 secondes environ. ^[7]
Mode M : En mode M (mode mouvement), les impulsions sont émises en succession rapide – à chaque fois, une image en mode A ou en mode B est prise. Au fil du temps, cela revient à enregistrer une vidéo en échographie. Comme les limites d’organes qui produisent des réflexions se déplacent par rapport à la sonde, cela peut être utilisé pour déterminer la vitesse de structures d’organes spécifiques.
Mode Doppler : Ce mode utilise l’ effet Doppler pour mesurer et visualiser le flux sanguin
- Doppler couleur : les informations de vitesse sont présentées sous la forme d’une superposition codée par couleur au-dessus d’une image en mode B
- Doppler à onde continue (CW) : les informations Doppler sont échantillonnées le long d’une ligne à travers le corps, et toutes les vitesses détectées à chaque instant sont présentées (sur une ligne temporelle)
- Doppler à ondes pulsées (PW) : les informations Doppler sont échantillonnées à partir d’un petit volume d’échantillon (défini dans l’image 2D) et présentées sur une chronologie
- Duplex : Le terme fait référence au fait que 2 modes d’ultrasons sont utilisés simultanément, il s’agit généralement de la présentation simultanée des informations 2D (mode B) et PW Doppler/Doppler couleur.
- Triplex : Lorsque l’image 2D (mode B) et le doppler couleur sont combinés avec le doppler spectral, cela devient un ultrason triplex. Dans l’image triplex, placer un curseur sur n’importe quel point donne la lecture spectrale du point sous l’image.
Mode inversion d’impulsion : Deux impulsions successives de signe opposé sont émises puis soustraites l’une de l’autre. Cela implique que tout constituant à réponse linéaire disparaîtra tandis que les gaz à compressibilité non linéaire se démarqueront. L’inversion d’impulsion peut également être utilisée de la même manière qu’en mode harmonique ; voir ci-dessous:
Mode harmonique : Un transducteur émet des impulsions ultrasonores fondamentales dans le corps et un faisceau central et étroit d’ harmoniques est réfléchi après avoir traversé les tissus corporels. Lorsque le mode harmonique est activé, seul ce faisceau étroit d’impulsions est détecté. Les impulsions ultrasonores fondamentales et les impulsions diffusées sont supprimées. Ainsi, les résolutions latérales et de contraste sont améliorées avec ce mode. ^[11]

Les usages

Anesthésiologie

En anesthésiologie , l’échographie est couramment utilisée pour guider le placement des aiguilles lors de l’injection de solutions anesthésiques locales à proximité des nerfs identifiés dans l’image échographique (bloc nerveux). Il est également utilisé pour les accès vasculaires tels que la canulation de grosses veines centrales et pour la canulation artérielle difficile . Le Doppler transcrânien est fréquemment utilisé par les neuro-anesthésiologistes pour obtenir des informations sur la vitesse d’écoulement dans les vaisseaux cérébraux basaux . ^{[ citation nécessaire ]}

Angiologie (vasculaire)

Image échographique intravasculaire d’une artère coronaire (à gauche), avec un code couleur à droite, délimitant la lumière (jaune), la membrane élastique externe (bleu) et la charge de plaque d’athérosclérose (vert)

En angiologie ou en médecine vasculaire , l’échodoppler (imagerie Mode B associée à la mesure du débit Doppler) est utilisé pour diagnostiquer les maladies artérielles et veineuses. Ceci est particulièrement important dans les problèmes neurologiques potentiels , où l’échographie carotidienne est couramment utilisée pour évaluer le flux sanguin et la sténose potentielle ou suspectée dans les artères carotides , tandis que le Doppler transcrânien est utilisé pour l’imagerie du flux dans les artères intracérébrales. ^{[ citation nécessaire ]}

L’échographie intravasculaire ( IVUS ) utilise un cathéter spécialement conçu avec une sonde à ultrasons miniaturisée attachée à son extrémité distale, qui est ensuite enfilée à l’intérieur d’un vaisseau sanguin. L’extrémité proximale du cathéter est fixée à un équipement à ultrasons informatisé et permet l’application d’ une technologie à ultrasons , telle qu’un transducteur piézoélectrique ou un transducteur ultrasonique capacitif micro -usiné , pour visualiser l’ endothélium des vaisseaux sanguins chez des individus vivants. ^[12]

Dans le cas du problème courant et potentiellement grave des caillots sanguins dans les veines profondes de la jambe, l’échographie joue un rôle Diagnostique clé, tandis que l’échographie de l’insuffisance veineuse chronique des jambes se concentre sur les veines plus superficielles pour aider à la planification d’interventions appropriées. pour soulager les symptômes ou améliorer les cosmétiques.

Cardiologie (coeur)

Échographie du cœur humain montrant les quatre chambres et les valves mitrale et tricuspide .

L’échocardiographie est un outil essentiel en cardiologie , aidant à l’évaluation de la fonction des valves cardiaques , telle que la sténose ou l’insuffisance , la force de la contraction du muscle cardiaque et l’ hypertrophie ou la dilatation des cavités principales. ( ventricule et oreillette ) ^{[ citation nécessaire ]}

Médecine d’urgence

L’échographie au point d’ intervention a de nombreuses applications en médecine d’urgence . ^[13] Il s’agit notamment de différencier les causes cardiaques des causes pulmonaires d’ essoufflement aigu et l’ examen Focused Assessment with Sonography for Trauma (FAST) , étendu pour inclure l’évaluation d’un hémopéritoine important ou d’une tamponnade péricardique après un traumatisme ( EFAST ). D’autres utilisations incluent l’aide à la différenciation des causes de douleurs abdominales telles que les calculs biliaires et les calculs rénaux. Les programmes de résidence en médecine d’urgence ont une longue histoire de promotion de l’utilisation de l’échographie au chevet du patient pendant la formation des médecins.

Gastro-entérologie/Chirurgie colorectale

L’ échographie abdominale et endoanale est fréquemment utilisée en gastro- entérologie et en chirurgie colorectale . En échographie abdominale, les principaux organes de l’abdomen tels que le pancréas , l’ aorte , la veine cave inférieure , le foie , la vésicule biliaire , les voies biliaires , les reins et la rate peuvent être imagés. Cependant, les ondes sonores peuvent être bloquées par les gaz dans l’ intestin et atténuées à des degrés divers par la graisse, ce qui limite parfois les capacités de diagnostic. L’ appendice peut parfois être vu lorsqu’il est enflammé (par exemple :appendicite ) et l’échographie est le choix d’imagerie initial, en évitant si possible la radiothérapie, bien qu’elle doive souvent être suivie d’autres méthodes d’imagerie telles que la tomodensitométrie . L’échographie endoanale est particulièrement utilisée dans l’investigation des symptômes anorectaux tels que l’ incontinence fécale ou la défécation obstruée . ^{[ citation nécessaire ] Il image l’anatomie}périanale immédiate et est capable de détecter des défauts occultes tels que la déchirure du sphincter anal . L’échographie des tumeurs du foie permet à la fois la détection et la caractérisation. ^[14]

Gynécologie et obstétrique

Plans orthogonaux d’un volume échographique tridimensionnel avec mesures transversales et coronales pour estimer le volume crânien fœtal. ^{[15] [16]}

L’échographie gynécologique examine les organes pelviens féminins (en particulier l’ utérus , les ovaires et les trompes de Fallope ) ainsi que la vessie , les annexes et la poche de Douglas . Il utilise des transducteurs conçus pour les approches à travers la paroi abdominale inférieure, curviligne et sectorielle, et des transducteurs spécialisés tels que l’échographie transvaginale . ^{[ citation nécessaire ]}

L’échographie obstétricale a été initialement développée à la fin des années 1950 et 1960 par Sir Ian Donald ^{[17] [18]} et est couramment utilisée pendant la grossesse pour vérifier le développement et la présentation du fœtus . Il peut être utilisé pour identifier de nombreuses affections qui pourraient être potentiellement nocives pour la mère et/ou le bébé, éventuellement non diagnostiquées ou dont le diagnostic est retardé en l’absence d’échographie. On pense actuellement que le risque de retard de diagnostic est supérieur au faible risque, le cas échéant, associé à une échographie. Cependant, son utilisation à des fins non médicales telles que des vidéos et des photos « souvenirs » du fœtus est déconseillée. ^[19]

L’échographie obstétricale est principalement utilisée pour :

Date de la grossesse ( âge gestationnel )
Confirmer la viabilité fœtale
Déterminer l’emplacement du fœtus , intra-utérin vs ectopique
Vérifier l’emplacement du placenta par rapport au col de l’utérus
Vérifiez le nombre de fœtus ( grossesse multiple )
Vérifiez les anomalies physiques majeures.
Évaluer la croissance fœtale (pour la preuve d’ un retard de croissance intra -utérin ( RCIU ))
Vérifiez les mouvements fœtaux et le rythme cardiaque.
Déterminer le sexe du bébé

Selon le Comité européen de sécurité des ultrasons médicaux (ECMUS) ^[20]

Les examens par ultrasons ne doivent être effectués que par du personnel compétent, formé et mis à jour en matière de sécurité. Les ultrasons produisent des échauffements, des changements de pression et des perturbations mécaniques dans les tissus. Les niveaux diagnostiques d’ultrasons peuvent produire des élévations de température dangereuses pour les organes sensibles et l’embryon/le fœtus. Des effets biologiques d’origine non thermique ont été rapportés chez l’animal mais, à ce jour, aucun effet de ce type n’a été mis en évidence chez l’homme, sauf en présence d’ un agent de contraste à microbulles .

Néanmoins, il faut veiller à utiliser des paramètres de faible puissance et éviter le balayage par ondes pulsées du cerveau fœtal, sauf indication contraire dans les grossesses à haut risque.

Les chiffres publiés pour la période 2005-2006 par le gouvernement britannique (ministère de la Santé) montrent que les échographies non obstétriques représentaient plus de 65 % du nombre total d’échographies réalisées.

Hémodynamique (circulation sanguine)

La vitesse du sang peut être mesurée dans divers vaisseaux sanguins, tels que l’artère cérébrale moyenne ou l’aorte descendante , par des sondes Doppler à ultrasons relativement peu coûteuses et à faible risque fixées à des moniteurs portables. ^[21] Ceux-ci fournissent une évaluation non invasive ou transcutanée (non perforante) du débit sanguin mini-invasif. Des exemples courants sont le Doppler transcrânien , le Doppler oesophagien et le Doppler suprasternal . ^{[ citation nécessaire ]}

Oto-rhino-laryngologie (tête et cou)

Échographie du cou.

La plupart des structures du cou, y compris la thyroïde et les glandes parathyroïdes , ^[22] les ganglions lymphatiques et les glandes salivaires , sont bien visualisées par des ultrasons à haute fréquence avec des détails anatomiques exceptionnels. L’échographie est la modalité d’imagerie privilégiée pour les tumeurs et les lésions thyroïdiennes, et son utilisation est importante dans l’évaluation, la planification préopératoire et la surveillance postopératoire des patients atteints d’ un cancer de la thyroïde . De nombreuses autres affections bénignes et malignes de la tête et du cou peuvent être différenciées, évaluées et gérées à l’aide d’échographies diagnostiques et de procédures guidées par ultrasons.

Néonatologie

En néonatologie , le Doppler transcrânien peut être utilisé pour l’évaluation de base des anomalies structurelles intracérébrales, des suspicions d’hémorragie, de ventriculomégalie ou d’ hydrocéphalie et des atteintes anoxiques ( leucomalacie périventriculaire ). Elle peut être pratiquée à travers les points faibles du crâne d’un nouveau-né ( Fontanelle ) jusqu’à ce qu’ils se ferment complètement vers l’âge d’un an environ, moment auquel ils ont formé une barrière acoustique pratiquement impénétrable aux ultrasons. ^[23] Le site le plus courant pour l’échographie crânienne est la fontanelle antérieure. Plus la fontanelle est petite, plus l’image est compromise.

Ophtalmologie (yeux )

En ophtalmologie et en optométrie , il existe deux grandes formes d’examen de la vue par ultrasons :

La biométrie ultrasonore A-scan , est communément appelée A-scan ( Amplitude scan ). Le mode A fournit des données sur la longueur de l’ œil , qui est un déterminant majeur dans les troubles de la vue courants , notamment pour déterminer la puissance d’une lentille intraoculaire après extraction de la cataracte. ^{[ citation nécessaire ]}
L’échographie à balayage B , ou B-scan , est un balayage en mode B qui produit une vue en coupe transversale de l’ œil et de l’ orbite . Son utilisation dans le service des urgences pour le diagnostic rapide d’affections telles que le décollement de la rétine ou du vitré, ^[24] les hémorragies rétiniennes et vitréennes et les corps étrangers intra-oculaires ^[25] est courante et importante.

Pneumologie (poumons)

L’échographie est utilisée pour évaluer les poumons dans divers contextes, notamment les soins intensifs, la médecine d’urgence, la chirurgie traumatologique et la médecine générale. Cette modalité d’imagerie est utilisée au chevet du patient ou sur la table d’examen pour évaluer un certain nombre d’anomalies pulmonaires différentes ainsi que pour guider des procédures telles que la thoracentèse (drainage du liquide pleural (épanchement)), la biopsie par aspiration à l’aiguille et le placement du cathéter . ^[26] Bien que l’air présent dans les poumons ne permette pas une bonne pénétration des ondes ultrasonores, l’interprétation d’artefacts spécifiques créés à la surface des poumons peut être utilisée pour détecter des anomalies. ^[27]

Bases de l’échographie pulmonaire

La surface pulmonaire normale : La surface pulmonaire est composée de plèvre viscérale et pariétale . Ces deux surfaces sont généralement rapprochées et constituent la ligne pleurale, qui est la base de l’échographie pulmonaire (ou pleurale). Cette ligne est visible à moins d’un centimètre sous la ligne des côtes chez la plupart des adultes. En échographie, elle est visualisée sous la forme d’une ligne horizontale hyperéchogène (blanc brillant) si la sonde échographique est appliquée perpendiculairement à la peau.
Artefacts : L’échographie pulmonaire repose sur des artefacts, qui seraient autrement considérés comme un obstacle à l’imagerie. L’air bloque le faisceau d’ultrasons et il n’est donc pas pratique de visualiser le tissu pulmonaire sain lui-même avec ce mode d’imagerie. Par conséquent, les médecins et les échographistes ont appris à reconnaître les schémas créés par les faisceaux d’ultrasons lors de l’imagerie des tissus pulmonaires sains par rapport aux tissus pulmonaires malades. Trois artefacts couramment observés et utilisés dans l’échographie pulmonaire comprennent le glissement pulmonaire, les lignes A et les lignes B. ^[28]
- § Glissement des poumons : la présence d’un glissement des poumons, qui indique le miroitement de la ligne pleurale qui se produit avec le mouvement des plèvres viscérale et pariétale l’une contre l’autre avec la respiration (parfois décrit comme « la marche des fourmis »), est la découverte la plus importante chez les patients normaux. poumon aéré. ^[29] Le glissement pulmonaire indique à la fois que le poumon est présent au niveau de la paroi thoracique et que le poumon fonctionne. ^[28]
- § Lignes A : Lorsque le faisceau d’ultrasons entre en contact avec la ligne pleurale , il est réfléchi en créant une ligne horizontale blanche brillante. Les artefacts de réverbération ultérieurs qui apparaissent sous forme de lignes horizontales équidistantes profondes jusqu’à la plèvre sont des lignes A. En fin de compte, les lignes A sont une réflexion du faisceau ultrasonore de la plèvre avec l’espace entre les lignes A correspondant à la distance entre la plèvre pariétale et la surface de la peau. ^[28] Les lignes A indiquent la présence d’air, ce qui signifie que ces artefacts peuvent être présents dans un poumon sain normal (et également chez des patients atteints de pneumothorax). ^[29]
- § Lignes B : Les lignes B sont également des artefacts de réverbération. Ils sont visualisés sous forme de lignes verticales hyperéchogènes s’étendant de la plèvre au bord de l’écran échographique. Ces lignes sont nettement définies et ressemblent à un laser et ne s’estompent généralement pas à mesure qu’elles progressent sur l’écran. ^[28] Quelques lignes B qui se déplacent avec la plèvre coulissante peuvent être observées dans le poumon normal en raison des différences d’impédance acoustique entre l’eau et l’air. Cependant, des lignes B excessives (trois ou plus) sont anormales et indiquent généralement une pathologie pulmonaire sous-jacente. ^[29]

Pathologie pulmonaire évaluée par échographie

Œdème pulmonaire : L’échographie pulmonaire s’est avérée très sensible pour la détection de l’œdème pulmonaire. Il permet d’améliorer le diagnostic et la prise en charge des patients gravement malades, en particulier lorsqu’il est utilisé en association avec l’échocardiographie. La caractéristique échographique présente dans l’œdème pulmonaire est constituée de plusieurs lignes B. Les lignes B peuvent apparaître dans un poumon sain ; cependant, la présence de 3 ou plus dans les régions pulmonaires antérieures ou latérales est toujours anormale. Dans l’œdème pulmonaire, les lignes B indiquent une augmentation de la quantité d’eau contenue dans les poumons en dehors du système vasculaire pulmonaire. Les lignes B peuvent également être présentes dans un certain nombre d’autres affections, notamment la pneumonie, la contusion pulmonaire et l’infarctus pulmonaire. ^[30]De plus, il est important de noter qu’il existe plusieurs types d’interactions entre la surface pleurale et l’onde ultrasonore qui peuvent générer des artefacts présentant une certaine similitude avec les lignes B mais qui n’ont pas de signification pathologique. ^[31]
Pneumothorax : En milieu clinique, lorsqu’un pneumothorax est suspecté, l’échographie pulmonaire peut aider au diagnostic. ^[32] Dans le pneumothorax, l’air est présent entre les deux couches de la plèvre et le glissement pulmonaire à l’échographie est donc absent. La valeur prédictive négative du glissement pulmonaire à l’échographie est de 99,2 à 100% – brièvement, si un glissement pulmonaire est présent, un pneumothorax est effectivement exclu. ^[29] L’absence de glissement pulmonaire, cependant, n’est pas nécessairement spécifique au pneumothorax car il existe d’autres conditions qui provoquent également cette découverte, notamment le syndrome de détresse respiratoire aiguë , les consolidations pulmonaires , les adhérences pleurales et la fibrose pulmonaire . ^[29]
Épanchement pleural : L’échographie pulmonaire est une méthode d’imagerie rentable, sûre et non invasive qui peut aider à la visualisation et au diagnostic rapides des épanchements pleuraux. Les épanchements peuvent être diagnostiqués par une combinaison d’examen physique, de percussion et d’ auscultation de la poitrine. Cependant, ces techniques d’examen peuvent être compliquées par divers facteurs, notamment la présence d’ une ventilation mécanique , l’obésité ou le positionnement du patient, qui réduisent tous la sensibilité de l’examen physique. Par conséquent, l’échographie pulmonaire peut être un outil supplémentaire pour compléter la radiographie thoracique simple et la tomodensitométrie thoracique . ^[33]Les épanchements pleuraux à l’échographie apparaissent comme des images structurelles dans le thorax plutôt que comme un artefact. Ils auront généralement quatre bordures distinctes, y compris la ligne pleurale, deux ombres de côtes et une bordure profonde. ^[28] Chez les patients gravement malades présentant un épanchement pleural, l’échographie peut guider les procédures, y compris l’insertion d’aiguille, la thoracentèse et l’insertion d’un drain thoracique . ^[33]
Stadification du cancer du poumon : en pneumologie , les sondes d’échographie endobronchique (EBUS) sont appliquées aux sondes endoscopiques flexibles standard et utilisées par les pneumologues pour permettre la visualisation directe des lésions endobronchiques et des ganglions lymphatiques avant l’aspiration à l’aiguille transbronchique. Parmi ses nombreuses utilisations, EBUS aide à la stadification du cancer du poumon en permettant l’échantillonnage des ganglions lymphatiques sans nécessiter de chirurgie majeure. ^[34]
COVID-19 : L’échographie pulmonaire s’est révélée utile dans le diagnostic du COVID-19, en particulier dans les cas où d’autres examens ne sont pas disponibles. ^{[35] [36] [37]}

Voies urinaires

Vessie urinaire (en forme de papillon noir) et prostate hyperplasique ( HBP ) visualisée par une technique échographique médicale

L’échographie est couramment utilisée en urologie pour déterminer la quantité de liquide retenu dans la vessie d’un patient. Dans une échographie pelvienne, les images incluent l’ utérus et les ovaires ou la vessie chez les femmes. Chez les hommes, une échographie fournira des informations sur la vessie, la prostate ou les Testicules (par exemple pour distinguer en urgence une épididymite d’ une torsion testiculaire ). Chez les jeunes hommes, il est utilisé pour distinguer les masses testiculaires plus bénignes ( varicocèle ou hydrocèle ) du cancer des Testicules, qui est curable mais doit être traitée pour préserver la santé et la fertilité. Il existe deux méthodes pour effectuer une échographie pelvienne – externe ou interne. L’échographie pelvienne interne est réalisée soit par voie trans vaginale (chez une femme) soit par voie transrectale (chez un homme). L’imagerie échographique du plancher pelvien peut produire des informations diagnostiques importantes concernant la relation précise des structures anormales avec d’autres organes pelviens et représente un indice utile pour traiter les patients présentant des symptômes liés au prolapsus pelvien, à la double incontinence et à la défécation obstruée. ^{[ citation nécessaire ]} Il est également utilisé pour diagnostiquer et, à des fréquences plus élevées, pour traiter (casser) les calculs rénaux ou les cristaux rénaux ( néphrolithiase ). ^[38]

Pénis et scrotum

L’échographie scrotale est utilisée dans l’évaluation de la douleur testiculaire et peut aider à identifier les masses solides. ^[39]

L’échographie est une excellente méthode pour l’étude du pénis , telle qu’indiquée en cas de traumatisme, de priapisme, de dysfonction érectile ou de suspicion de maladie de La Peyronie . ^[40]

Musculo-squelettique

L’échographie musculo -squelettique est utilisée pour examiner les tendons, les Muscles, les nerfs, les ligaments, les masses de tissus mous et les surfaces osseuses. ^[41] Il est utile pour diagnostiquer les entorses ligamentaires, les foulures musculaires et les pathologies articulaires. C’est une alternative ou un complément à l’imagerie radiographique dans la détection des fractures du poignet, du coude et de l’épaule pour les patients jusqu’à 12 ans ^[42] ( Échographie des fractures ).

L’échographie quantitative est un test musculo-squelettique complémentaire pour la maladie myopathique chez les enfants; ^{[43] [44]} estimations de la masse corporelle maigre chez les adultes ; ^[45] mesures indirectes de la qualité musculaire (c’est-à-dire la composition des tissus) ^[46] chez les personnes âgées atteintes de sarcopénie ^{[47] [48]}

L’échographie peut également être utilisée pour le guidage de l’aiguille dans les injections musculaires ou articulaires , comme dans l’injection articulaire de la hanche guidée par ultrasons .

Reins

En néphrologie , l’échographie des reins est essentielle dans le diagnostic et la prise en charge des maladies liées aux reins. Les reins sont facilement examinés et la plupart des changements pathologiques se distinguent par échographie. C’est une aide accessible, polyvalente, relativement économique et rapide pour la prise de décision chez les patients présentant des symptômes rénaux et pour guider l’intervention rénale. ^[49] Utilisation de l’imagerie en mode B, l’évaluation de l’anatomie rénale est facile à réaliser et l’échographie est souvent utilisée comme guide d’image pour les interventions rénales. De plus, de nouvelles applications dans l’échographie rénale ont été introduites avec l’échographie de contraste (CEUS), l’élastographie et l’imagerie de fusion. Cependant, l’échographie rénale a certaines limites, et d’autres modalités, telles que la tomodensitométrie (CECT) et l’IRM, doivent être envisagées pour une imagerie supplémentaire dans l’évaluation de la maladie rénale. ^[49]

Accès veineux

L’accès intraveineux, pour le prélèvement d’échantillons de sang pour aider au diagnostic ou à l’investigation en laboratoire, y compris l’hémoculture, ou pour l’administration de liquides intraveineux pour l’entretien liquidien du remplacement ou la transfusion sanguine chez les patients plus malades, est une procédure médicale courante. Le besoin d’accès intraveineux se produit dans le laboratoire ambulatoire, dans les unités hospitalières pour patients hospitalisés et, surtout, dans la salle d’urgence et l’unité de soins intensifs. Dans de nombreuses situations, l’accès intraveineux peut être nécessaire à plusieurs reprises ou sur une période de temps significative. Dans ces dernières circonstances, une aiguille avec un cathéter superposé est introduite dans la veine et le cathéter est ensuite inséré solidement dans la veine tandis que l’aiguille est retirée. Les veines choisies sont le plus souvent sélectionnées à partir du bras, mais dans des situations difficiles, une veine plus profonde du cou (la veine jugulaire externe ) ou la partie supérieure du bras ( veine sous-clavière ) peuvent devoir être utilisées. Il existe de nombreuses raisons pour lesquelles la sélection d’une veine appropriée peut être problématique. Ceux-ci incluent, mais sans s’y limiter, l’obésité, les lésions antérieures des veines dues à une réaction inflammatoire à des «prélèvements sanguins» antérieurs, les lésions antérieures des veines dues à l’utilisation de drogues à des fins récréatives.

Dans ces situations difficiles, l’insertion d’un cathéter dans une veine a été grandement facilitée par l’utilisation des ultrasons. L’unité à ultrasons peut être « basée sur un chariot » ou « portable » utilisant un transducteur linéaire avec une fréquence de 10 à 15 mégahertz . Dans la plupart des cas, le choix de la veine sera limité par l’exigence que la veine soit à moins de 1,5 cm. de la surface de la peau. Le transducteur peut être placé longitudinalement ou transversalement sur la veine choisie. La formation en échographie pour la canulation intraveineuse est offerte dans la plupart des programmes de formation en échographie.

Mécanisme

La création d’une image à partir d’un son comporte trois étapes : transmettre une Onde sonore , recevoir des échos et interpréter ces échos.

Produire une Onde sonore

Échographe médical

Une Onde sonore est généralement produite par un transducteur piézoélectrique enfermé dans un boîtier en plastique. Des impulsions électriques fortes et courtes provenant de l’échographe entraînent le transducteur à la fréquence souhaitée. Les fréquences peuvent varier entre 1 et 18 MHz , bien que des fréquences allant jusqu’à 50 à 100 mégahertz aient été utilisées expérimentalement dans une technique connue sous le nom de biomicroscopie dans des régions spéciales, telles que la chambre antérieure de l’œil. ^[50]

Les transducteurs de technologie plus ancienne concentraient leur faisceau avec des lentilles physiques. ^{[ citation nécessaire ]} Les transducteurs de technologie contemporaine utilisent des techniques de réseau d’antennes numériques (les éléments piézoélectriques dans le transducteur produisent des échos à des moments différents) pour permettre à la machine à ultrasons de changer la direction et la profondeur de focalisation. Près du transducteur, la largeur du faisceau d’ultrasons est presque égale à la largeur du transducteur, après avoir atteint une distance du transducteur (longueur de la zone proche ou zone de Fresnel ), la largeur du faisceau se rétrécit à la moitié de la largeur du transducteur, et après cela, le la largeur augmente (longueur de la zone lointaine ou zone de Fraunhofer), où la résolution latérale diminue. Par conséquent, plus la largeur du transducteur est large et plus la fréquence des ultrasons est élevée, plus la zone de Fresnel est longue et la résolution latérale peut être maintenue à une plus grande profondeur du transducteur. ^[51] Les ondes ultrasonores se propagent par impulsions. Par conséquent, une longueur d’impulsion plus courte nécessite une bande passante plus élevée (plus grand nombre de fréquences) pour constituer l’impulsion ultrasonore. ^[11]

Comme indiqué, le son est focalisé soit par la forme du transducteur, soit par une lentille devant le transducteur, soit par un ensemble complexe d’impulsions de commande provenant de l’échographe, dans la technique de formation de faisceau ou de filtrage spatial. Cette focalisation produit une Onde sonore en forme d’arc à partir de la face du transducteur. L’onde se déplace dans le corps et se concentre à une profondeur souhaitée.

Les matériaux sur la face du transducteur permettent au son d’être transmis efficacement dans le corps (souvent un revêtement caoutchouteux, une forme d’adaptation d’ impédance ). ^{[ citation nécessaire ]} De plus, un gel à base d’eau est placé entre la peau du patient et la sonde pour faciliter la transmission des ultrasons dans le corps. En effet, l’air provoque une réflexion totale des ultrasons ; entraver la transmission des ultrasons dans le corps. ^[52]

L’Onde sonore est partiellement réfléchie par les couches entre différents tissus ou diffusée par des structures plus petites. Plus précisément, le son est réfléchi partout où il y a des changements d’impédance acoustique dans le corps : par exemple , les cellules sanguines dans le plasma sanguin , les petites structures dans les organes, etc. Certaines des réflexions reviennent au transducteur.

Recevoir les échos

Le retour de l’Onde sonore vers le transducteur entraîne le même processus que l’envoi de l’Onde sonore, en sens inverse. L’Onde sonore renvoyée fait vibrer le transducteur et le transducteur transforme les vibrations en impulsions électriques qui se déplacent vers le scanner à ultrasons où elles sont traitées et transformées en une image numérique. ^[2]

Former l’image

Pour réaliser une image, l’échographe doit déterminer deux caractéristiques à partir de chaque écho reçu :

Combien de temps il a fallu à l’écho pour être reçu à partir du moment où le son a été transmis. (Le temps et la distance sont équivalents.)
Quelle était la force de l’écho.

Une fois que le scanner à ultrasons a déterminé ces deux éléments, il peut localiser quel pixel de l’image éclairer et avec quelle intensité.

La transformation du signal reçu en une image numérique peut être expliquée en utilisant une feuille de calcul vierge comme analogie. Imaginez d’abord un long transducteur plat en haut de la feuille. Envoyez des impulsions dans les « colonnes » de la feuille de calcul (A, B, C, etc.). Écoutez à chaque colonne les échos de retour. Lorsqu’un écho se fait entendre, notez le temps qu’il a fallu pour que l’écho revienne. Plus l’attente est longue, plus la ligne est profonde (1,2,3, etc.). La force de l’écho détermine le paramètre de luminosité de cette cellule (blanc pour un écho fort, noir pour un écho faible et différentes nuances de gris pour tout le reste). Lorsque tous les échos sont enregistrés sur la feuille, une image en niveaux de gris apparaît. été accompli.

Affichage de l’image

Les images de l’échographe sont transférées et affichées à l’aide de la norme DICOM . Normalement, très peu de post-traitement est appliqué.

Son dans le corps

Transducteur à réseau linéaire

L’échographie ( échographie ) utilise une sonde contenant plusieurs transducteurs acoustiques pour envoyer des impulsions sonores dans un matériau. Chaque fois qu’une Onde sonore rencontre un matériau de densité différente (impédance acoustique), une partie de l’Onde sonore est diffusée mais une partie est réfléchie vers la sonde et est détectée comme un écho. Le temps nécessaire à l’ écho pour revenir à la sonde est mesuré et utilisé pour calculer la profondeur de l’interface tissulaire à l’origine de l’écho. Plus la différence entre les impédances acoustiques est grande, plus l’écho est important. Si l’impulsion frappe des gaz ou des solides, la différence de densité est si grande que la majeure partie de l’énergie acoustique est réfléchie et qu’il devient impossible de progresser davantage.

Les fréquences utilisées pour l’imagerie médicale sont généralement comprises entre 1 et 18 MHz. Les fréquences plus élevées ont une longueur d’onde proportionnellement plus petite et peuvent être utilisées pour créer des échographies plus détaillées. Cependant, l’atténuation de l’Onde sonore est augmentée à des fréquences plus élevées, de sorte que la pénétration des tissus plus profonds nécessite une fréquence plus basse (3 à 5 MHz).

Pénétrer profondément dans le corps avec l’échographie est difficile. Une certaine énergie acoustique est perdue à chaque fois qu’un écho se forme, mais la plus grande partie (environ 0.5 dB cm depth ⋅ MHz {displaystyle textstyle 0.5{frac {mbox{dB}}{{mbox{cm profondeur}}cdot {mbox{MHz}}}}} ) est perdu par absorption acoustique. (Voir Atténuation acoustique pour plus de détails sur la modélisation de l’atténuation et de l’absorption acoustiques.)

La vitesse du son varie lorsqu’il traverse différents matériaux et dépend de l’ impédance acoustique du matériau. Cependant, l’instrument échographique suppose que la vitesse acoustique est constante à 1540 m/s. Un effet de cette hypothèse est que dans un corps réel avec des tissus non uniformes, le faisceau devient quelque peu défocalisé et la résolution de l’image est réduite.

Pour générer une image 2D , le faisceau ultrasonore est balayé. Un transducteur peut être balayé mécaniquement par rotation ou oscillation ou un transducteur à réseau phasé 1-D peut être utilisé pour balayer le faisceau électroniquement. Les données reçues sont traitées et utilisées pour construire l’image. L’image est alors une représentation 2D de la tranche dans le corps.

Des images 3D peuvent être générées en acquérant une série d’images 2D adjacentes. Généralement, une sonde spécialisée qui balaie mécaniquement un transducteur d’image 2D conventionnel est utilisée. Cependant, comme le balayage mécanique est lent, il est difficile de faire des images 3D de tissus en mouvement. Récemment, des transducteurs multiéléments 2D capables de balayer le faisceau en 3D ont été développés. Ceux-ci peuvent imager plus rapidement et peuvent même être utilisés pour créer des images 3D en direct d’un cœur battant.

L’échographie Doppler est utilisée pour étudier le flux sanguin et le mouvement musculaire. Les différentes vitesses détectées sont représentées en couleur pour faciliter l’interprétation, par exemple les valves cardiaques qui fuient : la fuite apparaît comme un flash de couleur unique. Des couleurs peuvent en variante être utilisées pour représenter les amplitudes des échos reçus.

Extensions

Une extension supplémentaire de l’échographie est l’échographie biplanaire , dans laquelle la sonde a deux plans 2D perpendiculaires l’un à l’autre, offrant une localisation et une détection plus efficaces. ^[53] De plus, une sonde omniplane peut pivoter de 180° pour obtenir plusieurs images. ^[53] En échographie 3D , de nombreux plans 2D sont additionnés numériquement pour créer une image tridimensionnelle de l’objet.

Échographie Doppler

Échographie duplex de l’artère carotide commune

L’échographie Doppler utilise l’ effet Doppler pour évaluer si les structures (généralement du sang) ^{[2] [54]} se rapprochent ou s’éloignent de la sonde, et leur vitesse relative. En calculant le décalage de fréquence d’un volume d’échantillon particulier, le débit dans une artère ou un jet de flux sanguin sur une valve cardiaque, sa vitesse et sa direction peuvent être déterminées et visualisées, par exemple. Le Doppler couleur est la mesure de la vitesse par échelle de couleurs. Les images Doppler couleur sont généralement combinées avec des images en échelle de gris ( mode B ) pour afficher des images d’ échographie duplex . ^[55] Les utilisations incluent :

L’échocardiographie Doppler est l’utilisation de l’échographie Doppler pour examiner le cœur . ^[56] Un échocardiogramme peut, dans certaines limites, produire une évaluation précise de la direction du flux sanguin et de la vitesse du sang et du tissu cardiaque à n’importe quel point arbitraire en utilisant l’effet Doppler. Les mesures de vitesse permettent d’évaluer les zones et la fonction des valves cardiaques , les communications anormales entre les côtés gauche et droit du cœur, les fuites de sang à travers les valves ( régurgitation valvulaire ) et le calcul du débit cardiaque et du rapport E/A ^[57] (a mesure de la dysfonction diastolique). Les ultrasons à contraste amélioré utilisant un produit de contraste à microbulles rempli de gaz peuvent être utilisés pour améliorer la vitesse ou d’autres mesures d’intérêt liées au débit.
Le Doppler transcrânien (TCD) et le Doppler couleur transcrânien (TCCD) mesurent la vitesse du flux sanguin dans les vaisseaux sanguins du cerveau à travers le crâne . Ils sont utiles dans le diagnostic des emboles , des sténoses , des vasospasmes d’une hémorragie sous- arachnoïdienne (saignement d’une rupture d’ anévrisme ) et d’autres problèmes.
Les moniteurs fœtaux Doppler utilisent l’effet Doppler pour détecter le rythme cardiaque fœtal pendant les soins prénataux . Ceux-ci sont portables et certains modèles affichent également la fréquence cardiaque en battements par minute (BPM). L’utilisation de ce moniteur est parfois connue sous le nom d’ auscultation Doppler . Le moniteur fœtal Doppler est communément appelé simplement Doppler ou Doppler fœtal et fournit des informations similaires à celles fournies par un stéthoscope fœtal .

Échographie de contraste (imagerie de contraste par ultrasons)

Un produit de contraste pour l’échographie médicale est une formulation de microbulles gazeuses encapsulées ^[58] pour augmenter l’ échogénicité du sang, découverte par le Dr Raymond Gramiak en 1968 ^[59] et nommée ultrasons à contraste amélioré . Cette modalité d’imagerie médicale de contraste est utilisée dans le monde entier ^[60] pour l’échocardiographie notamment aux États-Unis et pour la radiologie échographique en Europe et en Asie .

Un produit de contraste à base de microbulles est administré par voie intraveineuse dans la circulation sanguine du patient pendant l’examen échographique. Du fait de leur taille, les microbulles restent confinées dans les vaisseaux sanguins sans s’extravaser vers le liquide interstitiel . Un produit de contraste échographique est donc purement intravasculaire, ce qui en fait un agent idéal pour imager la microvasculature des organes à des fins de diagnostic . Une utilisation clinique typique de l’échographie de contraste est la détection d’une tumeur métastatique hypervasculaire , qui présente une prise de contraste (cinétique de concentration des microbulles dans la circulation sanguine) plus rapide que le tissu biologique sain entourant la tumeur. ^[61] D’autres applications cliniques utilisant le contraste existent, comme en échocardiographie pour améliorer la délimitation du ventricule gauche pour visualiser la contractilité du muscle cardiaque après un infarctus du myocarde . Enfin, des applications en perfusion quantitative ^[62] (mesure relative du débit sanguin ^[63] ) ont vu le jour pour identifier la réponse précoce des patients au traitement médicamenteux anticancéreux (méthodologie et étude clinique du Dr Nathalie Lassau en 2011 ^[64]), permettant de déterminer les meilleures options thérapeutiques oncologiques . ^[65]

Imagerie paramétrique des signatures vasculaires (schéma)

Dans la pratique oncologique de l’échographie de contraste médicale, les cliniciens utilisent « l’imagerie paramétrique des signatures vasculaires » ^[66] inventée par le Dr Nicolas Rognin en 2010. ^[67] Cette méthode est conçue comme un outil de diagnostic assisté du cancer , facilitant la caractérisation d’une tumeur suspecte ( maligne versus bénigne ) dans un organe. Cette méthode est basée sur la science computationnelle médicale ^{[68] [69]} pour analyser une séquence temporelle d’images de contraste ultrasonores, une vidéo numérique enregistrée en temps réel lors de l’examen du patient. Deux étapes consécutives de traitement du signal sont appliquées à chaque pixel de la tumeur :

calcul d’une signature vasculaire (différence de prise de contraste par rapport au tissu sain entourant la tumeur) ;
classification automatique de la signature vasculaire en un paramètre unique , ce dernier codé dans l’ une des quatre couleurs suivantes :
- vert pour une hyper-rehaussement continu (prise de contraste supérieure à celle des tissus sains),
- bleu pour l’hypo-rehaussement continu (prise de contraste inférieure à celle des tissus sains),
- rouge pour une hyper-rehaussement rapide (prise de contraste avant celle des tissus sains) ou
- jaune pour une hypo-rehaussement rapide (prise de contraste après celle des tissus sains).

Une fois le traitement du signal dans chaque pixel terminé, une carte spatiale couleur du paramètre est affichée sur un écran d’ordinateur , résumant toutes les informations vasculaires de la tumeur dans une seule image appelée image paramétrique (voir la dernière figure de l’article de presse ^[70] en tant que exemples). Cette image paramétrique est interprétée par les cliniciens en fonction de la colorisation prédominante de la tumeur : le rouge indique une suspicion de malignité (risque de cancer), le vert ou le jaune – une forte probabilité de bénignité . Dans le premier cas (suspicion de tumeur maligne ), le clinicien prescrit généralement une biopsie pour confirmer le diagnostic ou un scannerexamen comme contre-expertise. Dans le second cas (quasi-certain de tumeur bénigne ), seul un suivi est nécessaire avec un examen échographique de contraste quelques mois plus tard. Les principaux avantages cliniques sont d’éviter une biopsie systémique (avec des risques inhérents aux procédures invasives) des tumeurs bénignes ou un examen par tomodensitométrie exposant le patient à des rayons X. La méthode d’imagerie paramétrique des signatures vasculaires s’est avérée efficace chez l’homme pour la caractérisation des tumeurs du foie. ^[71] Dans un contexte de dépistage du cancer , cette méthode pourrait être potentiellement applicable à d’autres organes comme le sein ^[72] ou la prostate .

Échographie moléculaire (imagerie moléculaire par ultrasons)

L’avenir actuel de l’échographie de contraste est dans l’imagerie moléculaire avec des applications cliniques potentielles attendues dans le dépistage du cancer pour détecter les tumeurs malignes à leur stade le plus précoce d’apparition. L’échographie moléculaire (ou imagerie moléculaire par ultrasons) utilise des microbulles ciblées conçues à l’origine par le Dr Alexander Klibanov en 1997 ; ^{[73] [74]} ces microbulles ciblées se lient ou adhèrent spécifiquement aux microvaisseaux tumoraux en ciblant l’expression biomoléculaire du cancer (surexpression de certaines biomolécules qui se produit lors de la néo-angiogenèse ^{[75] [76]} ou de l’inflammation ^[77]dans les tumeurs malignes). De ce fait, quelques minutes après leur injection dans la circulation sanguine, les microbulles ciblées s’accumulent dans la tumeur maligne ; facilitant sa localisation dans une image de contraste échographique unique. En 2013, le tout premier essai clinique exploratoire chez l’homme pour le cancer de la prostate a été réalisé à Amsterdam aux Pays- Bas par le Dr Hessel Wijkstra. ^[78]

En échographie moléculaire, la technique de la force de rayonnement acoustique (également utilisée pour l’ élastographie par onde de cisaillement ) est appliquée afin de pousser littéralement les microbulles ciblées vers la paroi des microvaisseaux ; démontré pour la première fois par le Dr Paul Dayton en 1999. ^[79] Cela permet de maximiser la liaison à la tumeur maligne; les microbulles ciblées étant en contact plus direct avec des biomolécules cancéreuses exprimées à la surface interne des microvaisseaux tumoraux. Au stade de la recherche scientifique préclinique , la technique de la force de rayonnement acoustique a été implémentée comme prototype dans des échographes cliniques et validée in vivo en 2D ^[80] et 3D ^{[81] [82]}modes d’imagerie.

Élastographie (imagerie de l’élasticité par ultrasons)

L’échographie est également utilisée pour l’élastographie, qui est une modalité d’imagerie relativement nouvelle qui cartographie les propriétés élastiques des tissus mous. ^{[83] [84]} Cette modalité est apparue au cours des deux dernières décennies. L’élastographie est utile dans les diagnostics médicaux car elle peut distinguer les tissus sains des tissus malsains pour des organes / excroissances spécifiques. Par exemple, les tumeurs cancéreuses sont souvent plus dures que les tissus environnants et les foies malades sont plus rigides que les foies sains. ^{[83] [84] [85] [86]}

Il existe de nombreuses techniques d’élastographie par ultrasons. ^[84]

Échographie interventionnelle

L’ échographie interventionnelle implique la biopsie , la vidange des liquides, la transfusion sanguine intra-utérine ( maladie hémolytique du nouveau-né ).

Kystes thyroïdiens : L’ échographie thyroïdienne à haute fréquence (HFUS) peut être utilisée pour traiter plusieurs affections des glandes. Le kyste thyroïdien récurrent qui était habituellement traité par la chirurgie dans le passé peut être traité efficacement par une nouvelle procédure appelée injection percutanée d’éthanol, ou PEI. ^{[87] [88]} Avec le placement guidé par ultrasons d’une aiguille de calibre 25 dans le kyste, et après l’évacuation du liquide du kyste, environ 50 % du volume du kyste est réinjecté dans la cavité, sous stricte visualisation de la pointe de l’aiguille par l’opérateur. La procédure réussit à 80% à réduire le kyste à une taille infime.
Ganglions lymphatiques du cou du cancer de la thyroïde métastatique : HFUS peut également être utilisé pour traiter les ganglions lymphatiques du cou du cancer de la thyroïde métastatique qui surviennent chez les patients qui refusent ou ne sont plus candidats à la chirurgie. De petites quantités d’éthanol sont injectées sous le placement de l’aiguille guidée par ultrasons. Une étude du débit sanguin Doppler puissance est effectuée avant l’injection. Le flux sanguin peut être détruit et le nœud rendu inactif. Le flux sanguin visualisé par Doppler puissance peut être éradiqué et il peut y avoir une baisse du test de marqueur sanguin du cancer, la thyroglobuline, TG, car le nœud devient non fonctionnel. Une autre utilisation interventionnelle de la HFUS consiste à marquer un nœud cancéreux avant la chirurgie pour aider à localiser le groupe de nœuds lors de la chirurgie. Une quantité infime de colorant méthylène est injectée, sous un placement soigneux guidé par ultrasons de l’aiguille sur la surface antérieure, mais pas dans le nœud. Le colorant sera évident pour le chirurgien de la thyroïde lors de l’ouverture du cou. Une procédure de localisation similaire avec du bleu de méthylène peut être effectuée pour localiser les adénomes parathyroïdiens.

Injection articulaire de la hanche guidée par ultrasons . ^[89]

Les injections articulaires peuvent être guidées par des ultrasons médicaux, comme dans les injections articulaires de la hanche guidées par ultrasons .

Échographie de compression

L’échographie de compression consiste à appuyer la sonde contre la peau. Cela peut rapprocher la structure cible de la sonde, en augmentant la résolution spatiale de celle-ci. La comparaison de la forme de la structure cible avant et après la compression peut aider au diagnostic.

Il est utilisé dans l’échographie de la thrombose veineuse profonde , où l’absence de compressibilité veineuse est un indicateur fort de thrombose. ^[90] L’échographie de compression a à la fois une sensibilité et une spécificité élevées pour détecter la thrombose veineuse profonde proximale chez les patients symptomatiques. Les résultats ne sont pas fiables lorsque le patient est asymptomatique, par exemple chez les patients orthopédiques postopératoires à haut risque. ^{[91] [92]}

Un appendice normal sans et avec compression. L’absence de compressibilité indique une appendicite . ^[93]
La compression est utilisée dans cet échographe pour se rapprocher de l’ aorte abdominale , ce qui rend la veine mésentérique supérieure et la veine cave inférieure plutôt plates.

Échographie panoramique

Échographie panoramique d’une rupture du Tendon du biceps proximal . L’image du haut montre le côté normal controlatéral, et l’image du bas montre un muscle rétracté, avec un hématome remplissant l’espace proximal.

L’échographie panoramique est l’ assemblage numérique de plusieurs images échographiques en une image plus large. ^[94] Il peut afficher une anomalie entière et montrer sa relation avec les structures voisines sur une seule image. ^[94]

Échographie multiparamétrique

L’échographie multiparamétrique (mpUSS) combine plusieurs techniques d’échographie pour produire un résultat composite. Par exemple, une étude a combiné le mode B, le Doppler couleur, l’élastographie en temps réel et l’échographie à contraste amélioré, atteignant une précision similaire à celle de l’ IRM multiparamétrique . ^[95]

Imagerie à la vitesse du son

L’imagerie de la vitesse du son (SoS) vise à trouver la distribution spatiale du SoS dans le tissu. L’idée est de trouver des mesures de retard relatif pour différents événements de transmission et de résoudre le problème de reconstruction tomographique à angle limité en utilisant des mesures de retard et la géométrie de transmission. Par rapport à l’élastographie par ondes de cisaillement, l’imagerie SoS a une meilleure différenciation tissulaire ex-vivo ^[96] pour les tumeurs bénignes et malignes. ^{[97] [98] [99]}

Les attributs

Comme pour toutes les modalités d’imagerie, l’échographie a des attributs positifs et négatifs.

Forces

Les Muscles , les tissus mous et les surfaces osseuses sont très bien imagés, y compris la délimitation des interfaces entre les espaces solides et remplis de liquide.
Les images “en direct” peuvent être sélectionnées dynamiquement, permettant un diagnostic et une documentation souvent rapides. Les images en direct permettent également des biopsies ou des injections guidées par ultrasons, qui peuvent être fastidieuses avec d’autres modalités d’imagerie.
La structure des organes peut être démontrée.
Il n’y a pas d’effets secondaires connus à long terme lorsqu’il est utilisé conformément aux directives, et l’inconfort est minime.
Capacité d’imager les variations locales des propriétés mécaniques des tissus mous. ^[100]
L’équipement est largement disponible et relativement flexible.
De petits scanners faciles à transporter sont disponibles et permettent des examens au chevet du patient.
Les transducteurs sont devenus relativement peu coûteux par rapport à d’autres modes d’investigation, tels que la tomodensitométrie , la DEXA ou l’imagerie par résonance magnétique .
La résolution spatiale est meilleure dans les transducteurs à ultrasons à haute fréquence que la plupart des autres modalités d’imagerie.
L’utilisation d’une interface de recherche par ultrasons peut offrir une méthode relativement peu coûteuse, en temps réel et flexible pour capturer les données requises à des fins de recherche spécifiques de caractérisation des tissus et de développement de nouvelles techniques de traitement d’images.

Faiblesses

Artefact de double aorte en échographie dû à la différence de vitesse des ondes sonores dans les Muscles et la graisse.

Les appareils échographiques ont du mal à pénétrer l’os . Par exemple, l’échographie du cerveau adulte est actuellement très limitée.
L’échographie fonctionne très mal lorsqu’il y a du gaz entre le transducteur et l’organe d’intérêt, en raison des différences extrêmes d’ impédance acoustique . Par exemple, le gaz sus-jacent dans le tractus gastro-intestinal rend souvent difficile l’échographie du pancréas . L’imagerie pulmonaire peut cependant être utile pour délimiter les épanchements pleuraux, détecter l’insuffisance cardiaque et la pneumonie. ^[101]
Même en l’absence d’os ou d’air, la profondeur de pénétration des ultrasons peut être limitée en fonction de la fréquence d’imagerie. Par conséquent, il pourrait y avoir des difficultés d’imagerie des structures profondes dans le corps, en particulier chez les patients obèses.
La qualité de l’image et la précision du diagnostic sont limitées chez les patients obèses et la graisse sous-cutanée sus-jacente atténue le faisceau sonore. Un transducteur de fréquence inférieure est nécessaire avec une résolution ultérieure inférieure.
La méthode est opérateur-dépendante. Des compétences et de l’expérience sont nécessaires pour acquérir des images de bonne qualité et établir des diagnostics précis.
Il n’y a pas d’image scout comme c’est le cas avec le scanner et l’IRM. Une fois qu’une image a été acquise, il n’existe aucun moyen exact de dire quelle partie du corps a été imagée.
80% des échographistes souffrent de microtraumatismes répétés (RSI) ou de troubles musculosquelettiques liés au travail (TMMS) à cause de mauvaises positions ergonomiques.

Risques et effets secondaires

L’échographie est généralement considérée comme une imagerie sûre, ^[102] avec les organisations mondiales de la santé déclarant : ^[103]

“L’échographie Diagnostique est reconnue comme une modalité d’imagerie sûre, efficace et très flexible capable de fournir des informations cliniquement pertinentes sur la plupart des parties du corps de manière rapide et rentable”.

Les échographies diagnostiques du fœtus sont généralement considérées comme sûres pendant la grossesse. Cependant, cette procédure de diagnostic doit être effectuée uniquement lorsqu’il existe une indication médicale valide, et le réglage d’exposition aux ultrasons le plus bas possible doit être utilisé pour obtenir les informations de diagnostic nécessaires selon le principe « aussi bas que raisonnablement possible » ou ALARP . ^[104]

Bien qu’il n’y ait aucune preuve que l’échographie puisse être nocive pour le fœtus, les autorités médicales découragent généralement fortement la promotion, la vente ou la location d’équipements d’échographie pour la réalisation de “vidéos fœtales souvenir”. ^{[19] [105]}

Etudes sur la sécurité des ultrasons

Une méta-analyse de plusieurs études d’échographie publiées en 2000 n’a trouvé aucun effet nocif statistiquement significatif de l’échographie. Il a été noté qu’il y a un manque de données sur les résultats substantiels à long terme tels que le développement neurologique. ^[106]
Une étude de la Yale School of Medicine publiée en 2006 a trouvé une corrélation faible mais significative entre l’utilisation prolongée et fréquente des ultrasons et la migration neuronale anormale chez la souris. ^[107]
Une étude réalisée en Suède en 2001 ^[108] a montré que des effets subtils de dommages neurologiques liés aux ultrasons étaient impliqués par une augmentation de l’incidence de la gaucherie chez les garçons (un marqueur de problèmes cérébraux lorsqu’ils ne sont pas héréditaires) et des retards d’élocution. ^{[109] [110]}
- Les résultats ci-dessus, cependant, n’ont pas été confirmés dans une étude de suivi. ^[111]
- Une étude ultérieure, cependant, réalisée sur un échantillon plus large de 8865 enfants, a établi une association statistiquement significative, bien que faible, entre l’exposition à l’échographie et le fait d’être non droitier plus tard dans la vie. ^[112]

Régulation

L’équipement d’échographie Diagnostique et thérapeutique est réglementé aux États-Unis par la Food and Drug Administration et dans le monde entier par d’autres organismes de réglementation nationaux. La FDA limite la sortie acoustique en utilisant plusieurs mesures ; généralement, d’autres agences acceptent les directives établies par la FDA.

Actuellement, le Nouveau-Mexique , l’Oregon et le Dakota du Nord sont les seuls États américains qui réglementent les échographistes médicaux. ^[113] Les examens de certification pour les échographistes sont disponibles aux États-Unis auprès de trois organisations : l’ American Registry for Diagnostic Medical Sonography , Cardiovascular Credentialing International et l’ American Registry of Radiologic Technologists . ^[114]

Les principales mesures réglementées sont l’ indice mécanique (MI), une mesure associée à l’effet biologique de cavitation, et l’indice thermique (TI), une mesure associée à l’effet biologique de chauffage des tissus. La FDA exige que la machine ne dépasse pas les limites établies, qui sont raisonnablement conservatrices dans le but de maintenir l’échographie Diagnostique en tant que modalité d’imagerie sûre. Cela nécessite une autorégulation de la part du constructeur en termes d’étalonnage de la machine. ^[115]

Les technologies de soins prénatals et de dépistage sexuel basés sur les ultrasons ont été lancées en Inde dans les années 1980. Préoccupé par son utilisation abusive pour l’avortement sélectif selon le sexe , le gouvernement indien a adopté la loi sur les techniques de diagnostic prénatal (PNDT) en 1994 pour distinguer et réglementer les utilisations légales et illégales de l’équipement à ultrasons. ^[116] La loi a été modifiée en 2004 sous le nom de Loi sur les techniques de diagnostic prénatal et prénatal (réglementation et prévention des abus) (PCPNDT) pour dissuader et punir le dépistage prénatal du sexe et l’avortement sélectif en fonction du sexe. ^[117] Il est actuellement illégal et punissable en Inde de déterminer ou de divulguer le sexe d’un fœtus à l’aide d’un équipement à ultrasons. ^[118]

Histoire

Après la découverte de la piézoélectricité par le physicien français Pierre Curie en 1880, des ondes ultrasonores ont pu être délibérément générées pour l’industrie. En 1940, le physicien acoustique américain Floyd Firestone a conçu le premier appareil d’imagerie par écho ultrasonique, le réflectoscope supersonique, pour détecter les défauts internes dans les pièces moulées en métal. En 1941, le neurologue autrichien Karl Theo Dussik, en collaboration avec son frère Friedrich, un physicien, fut probablement la première personne à imager le corps humain par ultrasons, décrivant les ventricules d’un cerveau humain. ^{[119] [120]} L’énergie ultrasonique a été appliquée pour la première fois au corps humain à des fins médicales par le Dr George Ludwig au Naval Medical Research Institute,Bethesda, Maryland , à la fin des années 1940. ^{[121] [122]} Le physicien d’origine anglaise John Wild (1914-2009) a utilisé pour la première fois l’échographie pour évaluer l’épaisseur du tissu intestinal dès 1949 ; il a été décrit comme le “père de l’échographie médicale”. ^[123] Des progrès ultérieurs ont eu lieu simultanément dans plusieurs pays, mais ce n’est qu’en 1961 que les travaux de David Robinson et George Kossoff au ministère australien de la Santé ont abouti au premier scanner à ultrasons à bain-marie commercialement pratique. ^[124] En 1963, Meyerdirk & Wright ont lancé la production du premier scanner commercial, portatif, à bras articulé, à contact composé en mode B, qui a rendu les ultrasons généralement disponibles pour un usage médical.

France

Léandre Pourcelot, chercheur et enseignant à l’INSA (Institut National des Sciences Appliquées) de Lyon, a copublié en 1965 à l’Académie des sciences un mémoire, ” Effet Doppler et mesure du débit sanguin ” . flow”), la base de sa conception d’un débitmètre Doppler en 1967.

Écosse

Des développements parallèles à Glasgow , en Écosse, par le professeur Ian Donald et ses collègues du Glasgow Royal Maternity Hospital (GRMH) ont conduit aux premières applications diagnostiques de la technique. ^[125] Donald était un obstétricien avec un “intérêt enfantin pour les machines, électroniques et autres”, qui, après avoir soigné l’épouse d’un des directeurs de l’entreprise, a été invité à visiter le département de recherche des chaudronniers Babcock & Wilcox à Renfrew . Il a adapté leur équipement d’échographie industrielle pour mener des expériences sur divers spécimens anatomiques morbides et évaluer leurs caractéristiques ultrasonores. En collaboration avec le physicien médicalTom Brown [ Wikidata ] . ^[126] et son collègue obstétricien, le Dr John MacVicar, Donald a affiné l’équipement pour permettre la différenciation de la pathologie chez les patients volontaires vivants. Ces découvertes ont été rapportées dans The Lancet le 7 juin 1958 ^[127] sous le titre “Investigation of Abdominal Masses by Pulsed Ultrasound” – peut-être l’un des articles les plus importants publiés dans le domaine de l’imagerie médicale Diagnostique .

Au GRMH, le professeur Donald et le Dr James Willocks ont ensuite affiné leurs techniques aux applications obstétricales, y compris la mesure de la tête fœtale pour évaluer la taille et la croissance du fœtus. Avec l’ouverture du nouveau Queen Mother’s Hospital à Yorkhill en 1964, il est devenu possible d’améliorer encore ces méthodes. Les travaux de pionnier du Dr Stuart Campbell sur la céphalométrie fœtale lui ont valu d’acquérir le statut à long terme de méthode définitive d’étude de la croissance fœtale. Au fur et à mesure que la qualité technique des scanners s’est développée, il est rapidement devenu possible d’étudier la grossesse du début à la fin et de diagnostiquer ses nombreuses complications telles que la grossesse multiple, l’anomalie fœtale et le placenta praevia .. L’échographie Diagnostique a depuis été importée dans pratiquement tous les autres domaines de la médecine.

Suède

L’échographie médicale a été utilisée en 1953 à l’Université de Lund par le cardiologue Inge Edler et le fils de Gustav Ludwig Hertz , Carl Hellmuth Hertz , qui était alors étudiant diplômé au département de physique nucléaire de l’université .

Edler avait demandé à Hertz s’il était possible d’utiliser un radar pour regarder dans le corps, mais Hertz a dit que c’était impossible. Cependant, dit-il, il pourrait être possible d’utiliser l’échographie. Hertz était familier avec l’utilisation des réflectoscopes à ultrasons de l’ invention du physicien acoustique américain Floyd Firestone pour les essais non destructifs de matériaux , et ensemble Edler et Hertz ont développé l’idée d’appliquer cette méthodologie en médecine.

La première mesure réussie de l’activité cardiaque a été effectuée le 29 octobre 1953, à l’aide d’un appareil emprunté à la société de construction navale Kockums à Malmö . Le 16 décembre de la même année, la méthode a été appliquée pour générer un écho-encéphalogramme (sonde ultrasonique du cerveau ). Edler et Hertz ont publié leurs découvertes en 1954. ^[128]

États-Unis

En 1962, après environ deux ans de travail, Joseph Holmes, William Wright et Ralph Meyerdirk ont développé le premier scanner en mode B à contact composé. Leur travail avait été soutenu par les services de santé publique des États-Unis et l’ Université du Colorado . Wright et Meyerdirk ont quitté l’université pour former Physionic Engineering Inc., qui a lancé le premier scanner commercial en mode B à contact composé à bras articulé à main en 1963. Ce fut le début de la conception la plus populaire de l’histoire des scanners à ultrasons. ^[129]

À la fin des années 1960 , le Dr Gene Strandness et le groupe de bio-ingénierie de l’ Université de Washington ont mené des recherches sur l’échographie Doppler comme outil de diagnostic des maladies vasculaires. Finalement, ils ont développé des technologies pour utiliser l’imagerie duplex, ou Doppler en conjonction avec la numérisation en mode B, pour visualiser les structures vasculaires en temps réel tout en fournissant des informations hémodynamiques. ^[130]

La première démonstration du Doppler couleur a été réalisée par Geoff Stevenson, qui a participé aux premiers développements et à l’utilisation médicale de l’énergie ultrasonore décalée Doppler. ^[131]

Fabricants

Les principaux fabricants d’appareils et d’équipements médicaux à ultrasons sont : ^[132]

Canon Medical Systems Corporation
Esaote
GE Santé
Hitachi Ltd.
Mindray Medical International Limited
Koninklijke Philips NV
Samsung Médison
Siemens Healthineers

Des entreprises comme Usono conçoivent, développent et vendent des accessoires pour faciliter l’utilisation des ultrasons. ^[133]

Voir également

Moniteur fœtal Doppler
Élastographie
Polybiographie
Radiologue
Tomographie par ordinateur à ultrasons
Tomographie par transmission ultrasonore
Voluson 730

échographie 3D

Remarques

↑ C’est pour cette raison que la personne soumise aux ultrasons d’organes pouvant contenir des quantités d’air ou de gaz, comme l’estomac, l’intestin et la vessie, doit suivre une préparation alimentaire destinée à réduire leur quantité : régime spécifique et compléments pour l’intestin et la consommation d’eau non gazeuse pour remplir la vessie ; parfois, lors de l’examen, il peut être nécessaire de remplir l’estomac avec de l’eau non gazeuse.

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