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L'échographie

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TPE echographie

on 4 March 2015

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Transcript of L'échographie

III- Expérience : Réalisation d'une « échographie » au niveau lycée :
L'échographie :
Avancée médicale majeure du XXème siècle ?

A-L’échographie pelvienne
L'échographie pelvienne permet l'exploration des voies génitales et du rectum.

Son utilisation permet le dépistage d’éventuelles pathologies des ovaires ou de l'utérus chez la femme, ou de la prostate chez l'homme.

Elle est souvent complétée chez la femme par une échographie endovaginale.
D-L'échographie mammaire
L'échographie mammaire permet de visualiser le sein dans son ensemble (glande mammaire, tissus adipeux ...).

On utilise une sonde à ultrasons ainsi que le gel de contact pour obtenir la coupe sur l'écran.
Elle est généralement utilisée en complément de la mammographie, ou à sa place quand son utilisation est prohibée (à cause des rayons x chez la femme enceinte ou encore une densité de sein qui ne permet pas une mammographie de bonne qualité).
Elle est donc très utile dans le dépistage du cancer du sein.
C-L'échographie cardiaque
L’échographie cardiaque ou échocardiographie, permet d’obtenir des images des valves cardiaques (aortiques, mitrales, tricuspidiennes), on utilise ici une sonde ainsi que le gel de contact et le principe de l'effet Doppler (cf H-l'échographie Doppler). Elle sert donc à mesurer le degré d'insuffisance cardiaque (le disfonctionnement du débit sanguin,ce qui entraîne un mauvais approvisionnement des tissus et des risques mortels). Elle est aussi utile dans la détection des malformations cardiaques.


L'échographie cardiaque doit être utilisée en complément d'autres examens tels que l'electrocardiogramme ou la coronarographie pour dresser un examen cardiaque complet.
B-L'échographie endovaginale
Sonde utilisée pour réaliser une échographie endovaginal. Elle est stérilisée, munie d’une protection en latex semblable à un préservatif qui à son tour est remplie d’un gel échographique.
une échographie mammaire
Une échocardiographie
Les zones étudiées lors d'une échocardiographie
Une échographie endovaginale
L'échographie endovaginale permet, grâce à une sonde de forme allongée et amincie introduite dans le vagin, la visualisation des organes alentours, tel que les trompes de Fallope, l'utérus ou les ovaires.

Elle est utilisée afin de dépister les éventuelles anomalies. Elle peut se faire en complément d'une échographie pelvienne.
E-L'échographie abdominale
Une échograhie abdominale légendée
L'échographie abdominale permet la visualisation de plusieurs organes principaux, tels que le foie, la vésicule biliaire, la rate, le pancréas, les reins, l'aorte et la veine cave inférieure. Cette visualisation est permise par l'application d'un gel contact sur l'abdomen et d'une sonde à ultrasons.

Son utilisation permet le dépistage de pathologies très graves sur des organes vitaux (cancer du pancréas, métastase au foie, calculs rénaux ...).

L'importance des zones ciblées font de l'échographie abdominale,une échographie courante pour dépister.
Une échographie vésico-rénale
La zone étudiée lors d'une échographie vésico-rénale
L'échographie vésico-rénale permet une excellente visualisation des différentes parties anatomiques du rein : parenchyme en périphérie (fonction de filtration du sang et fabrication de l’urine), le sinus (qui collecte et évacue l'urine via les cavités calicielles et le bassinet) et de la vessie (qui se doit d'être pleine pour que l'échographie permette de la visualiser).

Cette échographie se fait avec une sonde, et un gel de contact. Elle permet le dépistage de maladies bénignes tel que des kystes, mais surtout la détection de calculs rénaux (agglutination de minéraux qui empêche à terme le fonctionnement de l'appareil urinaire ), ou encore dans des cas plus graves de cancers du rein ou de la vessie.
L'échographie est d'autant plus importante car le cancer du rein n'entraîne pas de symptôme, ou très peu, et est donc difficilement décelable sans examen.
NB : Le cancer de la vessie quant à lui est décelable beaucoup plus facilement car il cause des saignements visibles dans l'urine.
F-L'échographie vésico-rénale
G-L'échographie prostatique
Schéma d'une échographie prostatique
Une échographie prostatique légendée
L'échographie prostatique permet une visualisation de la prostate (organe qui sécrète le liquide séminal dans lequel sont contenu les spermatozoïdes).
Pour cela, on se sert d'une sonde à ultrasons (d'une forme adaptée) qui est introduite dans le rectum.
Cela permet un contact presque direct avec une zone inaccessible autrement.

L'échographie prostatique permet le dépistage de tumeurs parfois cancéreuses dans la prostate.
Ce dépistage est essentiel et très important. En effet le cancer de la prostate est très meurtrier.
H-L'échographie doppler
Une échographie doppler
Schéma d'une échographie doppler
L'échographie doppler reprend les mêmes principes d'une échographie normale, elle est composée d'une sonde à ultrasons. Elle se différencie par la présence d'une sonde doppler.
Prenons un vaisseau sanguin (l'échographie doppler fonctionne aussi avec une cavité cardiaque). On émet des ultrasons sur celui-ci, les ultrasons sont renvoyés par le sang en mouvement.
Ce mouvement va entraîner la reflexion d'ultrasons de longueurs d'ondes différentes. Ce sont ces longueurs d'ondes différentes que capte la sonde doppler (ce phénomène est appelé
effet doppler : le décalage entre la fréquence de l'onde émise entre la mesure à l'émission et la mesure à la réception lorsque la distance entre l'émetteur et le récepteur varie au cours du temps
).
Elle les retransmet à l'écran, ce qui permet la visualisation des afflux sanguins.

L'écho Doppler permet donc de visualiser le système vasculaire et de mesurer la vitesse de la circulation du sang. C'est d'autant plus utile que certains cancers augmentent les phénomènes de coagulation ; des caillots (thromboses) peuvent se former dans les veines. L'écho Doppler permet de les détecter.
C'est pour cela que l'on utilise souvent en complément d'une échographie cardiaque.
Les avantages de l'échographie :
- L'échographie se sert des ultrasons or ceux-ci ne sont ni à l'origine de contre-indications médicales, ni d'allergies. Leur utilisation
est quasiment sans danger
.
- L'échographie est un
examen complètement indolore
.
Elle ne nécessite en théorie aucun suivi médical, sauf cas particuliers.
-
La pluralité des zones
pouvant être examinées (cf I-les différents types d'échographies) en font un des examens les plus souvent pratiqués dans la médecine moderne.
-Cette pluralité et la multitude de moyens pour exprimer l'image (2D,3D,doppler couleur ou pulsé)
permettent, avec une bonne utilisation, un diagnostic de qualité
.
- La portabilité de l'appareil de l'échographie, ainsi que son prix peu coûteux contrairement à d'autres types examens (IRM ...),
font de l'échographie un instrument incontournable
.
- L'échographie est aussi une des seules techniques d'imagerie en temps réel, ce qui permet une facilité d'examen (zone à examiner plus étendue...)
B- Les inconvénients de l'échographie
-
Le résultat de l'échographie peut parfois être faussé à cause de l'obésité. En effet

l'image est alors inutilisable car illisible
.
- L'image obtenue dépend beaucoup de la dextérité du médecin, les résultats d'une personne peuvent donc varier en fonction du docteur.
- L'échographie est un type d'imagerie médicale qui peut autoriser les interférences dans les longueurs d'ondes
.
Ces interférences ou "speckle" peuvent fausser la netteté de l'image par leur aspect granuleux.
-
C'est donc la netteté de l'échographie qui est son principal défaut.
L'oscilloscope
L'oscilloscope est l'outil qui va nous permettre d'observer la courbe évolutive des ultrasons captés par le récepteur.
L'émetteur et le récepteur
L’émetteur est ce qui va nous permettre d'envoyer les ultrasons dans une direction choisie.
Le récepteur va recevoir les ultrasons et transmettre ces informations à l'oscilloscope qui va nous donner une courbe qui varie en fonction de la fréquence de l'onde reçue.
Lors de l'expérience ils seront situés côte à côte, ainsi les ondes réfléchies par le carton seront captées par l’émetteur, c'est le principe même de l'échographie.

Le générateur
Comme son nom l'indique le générateur va générer l'énergie suffisante pour que l'émetteur puisse émettre les ultrasons.

Il a été réglé de façon à ne pas générer une énergie supérieure à 9 Volts, car l’émetteur ne peut supporter une énergie supérieure à 15 Volts.

Présentation du dispositif
1-Les ultrasons
A- Définition :
B- Le principe de l'échographie
C- Matériel
L'émetteur
Le récepteur
2- Le gel échographique
A- L'amélioration de la netteté de l'échographie
Merci
-Chloé MILLON
-Gurvan CREPIN
-Elouan RAYMOND

1 ère S3
4) Schéma bilan :
I-Introduction :
a) Le commencement :
En 1880, tout commence par la découverte de l'effet piézoélectricité par Pierre et Jacques Curie. La piézoélectricité (du grec «piézein» : presser, appuyer) est la propriété possédée par certains corps qui se polarisent électriquement sous l’action d’une contrainte mécanique. Et inversement, ces corps peuvent se déformer sous l’action d’un champ électrique.
Schéma de la piézoélectricité
Pierre Curie
Jacques Curie
b) L'apparition du principe de l'échographie
En 1916, Constantin Chilowski et Paul Langevin inventent un dispositif premièrement destiné à la détection des sous-marins lors de la Première Guerre Mondiale et non destiné à des fins médicales. Ce dispositif intégrait à la fois l'émetteur et le récepteur d'ultrasons. Cependant la réalisation pratique ne suivit pas. Ce concept reverra le jour pendant la Seconde Guerre Mondiale sous le nom de « sonar ». L'utilisation dans le milieu médicale fut possible lorsque le « secret défense » fut levé par les Alliés.
Constantin Chilowski
Paul Langevin
c) L'échographie au service de la médecine
Les premiers essais furent peu concluants. Cependant en 1947, le médecin autrichien Karl Theodore Dussik décrit la première utilisation des ultrasons pour obtenir un diagnostic médical, notamment au niveau de la vision des ventricules cérébraux. Cette technique est appelée à l'époque « hypersonographie ».
Karl Theodore Dussik
c) L'échographie au service de la médecine
De plus, en 1957, au Royaume Uni, l'ingénieur Tom Brown et le gynécologue Ian Donald collaborent. C'est alors la naissance d'un appareil à balayage manuel pour examen du corps par réflexion des ultrasons : l'échographie. A Glasgow, ils réalisent les premières échographies fœtales. L'échographie est une technique inoffensive qui permet de visualiser des parties du corps invisibles à l'oeil nu.
d) L'évolution de l'échographie
L'échographie est une technique médicale évolutive qui connaît de nombreuses évolutions. En 1960, l'échographie connaît, par exemple, un progrès au niveau de l'automaticité du balayage. Puis en 1971, l'échelle de gris possède plus de nuances. Enfin, en 1980, les images perçues lors de l'échographie apparaissent sur l'écran de l'échographe en temps réel.
d) L'évolution de l'échographie
Les images de l'échographie sont aussi imprimées pour le patient et pour garder une trace. Cette impression se réalisait sur film mais maintenant sur papier pour les patients suite à un coût trop élevé. ( Notamment en obstétrique )
d) L'évolution de l'échographie
Plus récemment, surtout au cours de la deuxième partie des années 90, le traitement du signal est réellement de meilleure qualité : plus d'images par seconde et images plus fines.
Les nouvelles techniques permettent d'avoir les images en trois ou quatre dimensions, réservées auparavant à d'autres techniques médicales.
Les échographes deviennent aussi moins lourds et plus autonomes.

De plus la puissance de calculs est élevée et à présent informatisée. La résolution en contraste est également importante grâce aux nouvelles sondes qui possèdent une fréquence d'exploration plus élevée. L'échographie permet aujourd'hui une approche très détaillée des structures les plus petites : grande résolution spatiale
e) Une nouvelle technique
La récente technique du Doppler utilisant également les ultrasons permet d'étudier le débit du sang dans les artères. Associé à l'échographie, il renseigne aussi sur la forme des vaisseaux. Cette innovation dans l'échographie est basée sur le phénomène des ultrasons : l'effet Doppler.
Le physicien Christian Doppler créa l'effet Doppler, appelé aussi Doppler-Fizeau, qui correspond au décalage de fréquence d’une onde.


Artère
Artère sténosée
( artère à plus petit calibre )

En 1951, deux britanniques : le médecin John Julian Wild et l'électricien John Reid mettent au point le tout premier échographe. Sa première utilisation fut pour la recherche des tumeurs cérébrales. Il est maintenant principalement utilisé en obstétrique.
c) L'échographie au service de la médecine
Ian Donald
Aujourd'hui, l'échographie est un examen médical incontournable. Nous nous demanderons si l'échographie peut être considérée comme une avancée médicale majeure. Pour cela, nous introduirons tout d'abord l'aspect historique et donc en quelque sorte la genèse de cette découverte. Nous nous intéresserons dans un second temps au fonctionnement de l’échographie. Puis dans un troisième temps, nous montrerons la réalisation d'une échographie à notre niveau : document vidéo à l'appui. Ensuite à la quatrième étape de notre développement, nous étudierons les différents types d'échographie. Enfin nous dresserons une étude des avantages et des inconvénients de l’échographie. Grâce à ces différents éléments nous tendrons à répondre à notre problématique.
II-Fonctionnement de l'échographie
IV- Les différents types d'échographie
V- Les avantages et les inconvénients de l'échographie
Conclusion :
Grâce à toutes les étapes de notre développement, nous avons cherché à répondre à notre problématique en essayant d'éluder aucun aspect. Tout d'abord, l'aspect historique sert à mieux contextualiser le sujet et à montrer l'importance de notre objet d'étude par la notoriété des chercheurs s'y étant attelé. Cet aspect est primordial sur la question de l'importance de l'échographie. Le fonctionnement quant à lui est essentiel pour expliquer le sujet central de notre problématique. La réalisation de l'expérience démontre à la fois la "simplicité" de l'échographie et l'utilisation d'un matériel bénin. Cette quasi simplicité est par ailleurs un avantage indéniable de l'échographie face aux autres méthodes d'examen médical. La présentation des différents types d'échographie quant à elle nous démontre la pluralité des examens qui permettent d'accéder à des zones "sensibles" du corps humain sans aucun danger, et ainsi détecter de nombreuses pathologies qui sont parfois mortelles. L'étude des avantages et des inconvénients démontre l'aspect majoritairement positif et bénéfique de l'échographie. C'est donc avec ces différents axes que nous avons souhaité répondre à notre problématique et donc montrer que l'échographie est, au même titre que l'imagerie médicale avec rayons x ou l'IRM, une avancée médicale majeure.
Il faut d'abord donner une définition des ultrasons : un ultrason est une vibration de même nature que le son (une vibration acoustique) mais de fréquence supérieure à la plus haute fréquence audible par l'homme. Ces vibrations sont donc produites dans la matière à une fréquence supérieure à 2O OOO Hz .
Cependant le domaine ultrasonore ne se définit pas seulement par les ultrasons, il existe également les infrasons, les sons (audibles par l'Homme) et les hyper sons.
Seuls les sons et quelques ultrasons ayant une fréquence trop faible sont audibles par l'Homme.
Ce tableau nous résume la répartition des différentes ondes qui constituent le domaine sonore.
Le principe même de l'échographie est basé sur le schéma ci-contre.

La réflexion des ultrasons :
Les ultrasons sont émis par les sondes et sont reflétés par les matières qu'ils percutent pour ensuite parvenir à un récepteur. Cela revient à balayer à l'aide d'ultrasons une zone à étudier (par exemple l'utérus d'une future mère), de mesurer et d'analyser les ondes ayant rebondies aux différentes interfaces (c'est l'écho des ultrasons) de manière à reconstituer une image des différents milieux traversés .

C'est lui qui va émettre les ultrasons et les envoyer dans le corps choisit.
Si l'on souhaite pénétrer plus en profondeur, on augmentera la fréquence et inversement pour une fréquence faible.
La sonde capte les échos des ultrasons réfléchis. L'écart de temps entre l'émission et la réception permet de connaître précisément la profondeur à laquelle l'onde a été réfléchie. De plus, la sonde mesure l'amplitude de l'écho permettant de savoir si une partie importante a été réfléchie ou non.

Le signal reçu par la sonde est ensuite amplifié par un système électronique puis chaque ligne de tir (cf schéma) est reconstituée pour former une image en 2 dimensions. Un point variant entre le blanc et le noir est alors créé en fonction de l'intensité de l'écho. Nous n'avons plus qu'à reconstituer une image virtuelle entre les différentes lignes de tirs en s'aidant des variations des points. C'est pour cela que l'on obtient une image assez floue et en noir et blanc après une échographie.
Le médecin va devoir utiliser un gel qui va être appliqué entre la peau et la sonde. Ce gel sert à ce qu'il n'y ait pas d'air entre la sonde et la peau. Cela est très important car la vitesse des ultrasons dans l'air est beaucoup plus lente que dans l'eau (cf tableau)
Ce gel permet donc de garder une image nette car les ultrasons ne changent quasiment pas de vitesse entre chaque milieux.
3) Animation
4) Vidéo Bilan :
Composition du gel échographique :
Eau
Triethanolamine :
composant de la biafine où il est associé avec l'aspirine : analgésique ; ici un émulsifiant
Carbomer :
épaississant
Glycol de Propylène :
Solvant
Alcool Benzylique :
liquide

Methylchloroisothiazolinone : Conservateur et antibactérien
Cette animation est un autre support pour démontrer le principe de l'échographie .
Full transcript