Base physique du Doppler

EchoDoppler thyroïdien :

techniques, valeurs

normales

Sylvain Poirée, Jean Tramalloni, Olivier Hélénon

Service de Radiologie Adultes. Hôpital Necker. Paris

Imagerie médicale Paris 13

• L’effet « Doppler »

• Les différents modes Doppler

• Doppler continu

• Doppler pulsé et analyse spectrale

• Doppler couleur

Bases physiques du Doppler

L’effet Doppler

Principe de l’effet Doppler-Fizeau Décalage de fréquence d’une onde acoustique ou électro-

magnétique 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

Christian Doppler (1842) et Hyppolite Fizeau (1848)

Sirène d’un camion de pompier:

Grave s’il s’éloigne

Aigu si il se rapproche

Lumière émise par une étoile:

Rouge si elle s’éloigne

Bleue si elle se rapproche

Fréquence de l’oscillation émise

ΔF : Fréquence Doppler mesurée

V : Vitesse circulatoire (déplacement GR)

c : Vitesse de propagation des US dans les tissus (1540 cm/s)

Fo : Fréquence d’émission de la sonde

: Angle « Doppler » (dir flux / fx US)

La fréquence Doppler et la vélocimétrie sanguine

Application médicale: Satomura 1956

ΔF = 2V/c.Fo.Cos θ

L’onde US réfléchie par un

réflecteur en mouvement est

modifiée d’un facteur ΔF dont

la valeur dépend du sens et de

la vitesse du déplacement,

de Fo, c et incident

ΔF = 2V/c.Fo.Cos θ

La fréquence Doppler ΔF se situe dans les

fréquences audibles 100Hz – 20kHz

L’effet Doppler est nul lorsque l’angle incident est

de 90° Importance de l’angle d’insonation

Angle 90°: erreur relative 100%

Angle 60°: 50%: angle maximal acceptable

Angle 45°: 29%

Angle 30°: 13%

Préférer un angle 45°

Les différents modes Doppler

Doppler continu

Doppler pulsé

Doppler couleur

Mode fréquentiel

Mode puissance

Les différents modes Doppler

Doppler continu Permet de calculer la vitesse circulatoire

et le sens de l'écoulement.

Avantages

Grande Se pour détecter des flux lents

Excellent rapport signal/bruit

Pas de limite de quantification des vitesses

Faible coût, encombrement et maniabilité

Inconvénients

Absence de résolution spatiale

Pas de localisation précise en profondeur

Tous les flux sur le trajet de tir sont enregistrés

Technique d’enregistrement fct trajet vascul. présumé

Les différents modes Doppler

Doppler pulsé Emission par impulsion brèves (PRF)

Réception (fenêtre d’écoute)

entre 2 émissions

Volume d’échantillonnage

Avantages

Résolution spatiale (profondeur)

Visualisation 2D des vaisseaux

Adaptation angle tir et volume

Correction d’angle possible

Equipe ttes les sondes

Analyse spectrale

Représentation en tps réel

de 3 paramètres

du signal Doppler après

transformation :

en abscisse : le temps

en ordonnée : les

fréquences (ou vitesses)

la brillance de chaque

point :

d’hématies (réflecteurs)

fonction du nombre

Echelle des vitesses (fréquences)

Echelle de temps

Brillance

Les différents modes Doppler

Doppler pulsé

Inconvénients

Coût et maniabilité

Mesure des vitesse

limitée par la PRF

Ambiguité spectrale

(repliement)

Ambiguité spatiale

(profondeur d’exploration)

Rapport signal / bruit

Les différents modes Doppler

Doppler pulsé

Inconvénients

Ambiguité spectrale

Vitesse maxi mesurable = ½ PRF

(Théorème de Sahnnon)

PRF trop basse

Repliement (aliasing, codage inversé)

Les différents modes Doppler

Doppler pulsé

Inconvénients

Ambiguité spatiale

PRF trop élevée

Localisation erronée (+ superficielle)

En pratique: adaptation automatique

Compromis entre:

Mesure vitesse élevée (PRF )

Profondeur d’exploration (PRF )

HighPRF (impulsions additionnelles)

Déplacer la ligne des O

(Utiliser le Doppler continu)

Les différents modes Doppler

Doppler couleur Doppler pulsé multiporte et multiligne

Chaque échantillon : codage du sens et vélocité

Superposition information de flux et mode B

Avantages

Repérage rapide des vx

Analyse «morpho-

hémodynamique» en tps réel

Inconvénients

Limites du doppler pulsé

Se < D pulsé

Cadence image (pour avoir

une imagerie en temps réel, il faut

une fenêtre couleur étroite)

Doppler couleur

• Convention (échelle de couleurs)

– flux qui se dirige vers la sonde prend la couleur du haut

– flux qui s’en éloigne prend la couleur du bas

Doppler couleur • Informations

– Localisation et direction du flux

– Sens du flux

– Vitesse : teinte plus claire

– Turbulence : mosaïque

Les différents modes Doppler

Doppler puissance Codage multiporte multiligne

Chaque échantillon :

codage énergie rétrodiffusée

Superposition information

« en énergie » et mode B

Avantages Se > doppler couleur flux lents++ Moins angle dépendant Pas de repliement

Inconvénients Moins informatif: Pas d’info sur le sens Pas d’info sur la vitesse Plus sensible au mvts

• Rappel anatomie

• Technique

• Valeurs normales

• Optimisation de l’image Doppler

Écho-Doppler thyroïdien

artères thyroïdiennes supérieures

artères thyroïdiennes inférieures

artère thyroïdienne moyenne

VASCULARISATION Artères

• naît de la carotide externe

• aborde le pôle supérieur du lobe

• s’anastomose avec l’inférieure

• s’anastomose avec la supérieure controlatérale

VASCULARISATION Artère thyroïdienne supérieure

• branche du TTBCS

• aborde le pôle inférieur

• se divise en 3 branches

• s’anastomose avec le

réseau supérieur et

controlatéral

VASCULARISATION Artère thyroïdienne inférieure

• Artère de NEUBAUER

• inconstante, impaire et

médiane

• naît de l’aorte ou du TABC

• peut remplacer l’artère

thyroïdienne inférieure

• très difficile à voir à

l’échographie

VASCULARISATION Artère thyroïdienne moyenne

réseau parenchymateux

plexus veineux superficiel

veines thyroïdiennes

VASCULARISATION Veines

v. thyroïdienne supérieure

v. thyroïdienne moyenne

v. thyroïdienne moyenne

v. thyroïdienne inférieure

VASCULARISATION Veines

Comment chercher les artères thyroïdiennes

• Artères thyroïdiennes supérieures

– Coupe longitudinale centrée sur carotide primitive

– Doppler couleur

– Translation vers la ligne médiane centrée sur le pôle

supérieure de la thyroïde

Comment chercher les artères thyroïdiennes

• Artères thyroïdiennes inférieures

– Coupe transversale ou oblique jonction 1/3 moyen-

1/3 inférieur thyroïde

– Doppler couleur

Valeurs normales

• VS = 25.84±8.76 cm s–1(ATS); 21.50±7.72 cm s–1(ATI)

• VS > chez femme / homme

• VS augmente avec l’âge

• VD = 3.67±5.63 cm s–1

• IR = 0.62±0.07 (ATS); 0.57±0.07 (ATI)

Reference values for Doppler ultrasound parameters of the thyroid in a healthy iodine-

non-deficient population. Macedo et al. British Journal of Radiology (2007) 80, 625-630

Optimisation de l’image Mode d’emploi

• Mode B

– Adapter profondeur

– Gain (vaisseau libre d’échos)

– Préférer une focale (centrée sur le vaisseau)

Optimisation de l’image

Optimisation de l’image Mode d’emploi

• Mode Doppler couleur

– Taille de la boîte couleur

– Boite inclinée dans l’axe du vaisseau

– Ajuster gamme des vitesses (PRF)

– Ajuster gain couleur

– Filtres de paroi (filtre les bruits de parois)

Optimisation mode B

Optimisation Doppler couleur : boîte couleur

Optimisation Doppler couleur : boîte couleur

Optimisation Doppler couleur : PRF

Aliasing = PRF trop basse

Optimisation Doppler couleur : PRF

PRF trop élevée

Optimisation Doppler couleur : PRF

PRF adaptée

Optimisation Doppler couleur : gain couleur

Gain trop faible

Optimisation Doppler couleur : gain couleur

Gain trop élevé

Optimisation Doppler couleur : gain couleur

Gain adapté

Optimisation de l’image Mode d’emploi

• Mode Doppler pulsé (optimisation du spectre)

– Régler le volume d’échantillonnage (VE)

Taille < 2/3 du diamètre du vaisseau

– Ajuster gamme des vitesses (PRF)

– Gain : ajusté fonction signal/bruit

– Ligne de base

Optimisation Doppler pulsé : taille VE

Optimisation Doppler pulsé : taille VE

Optimisation Doppler pulsé : gain

Gain trop faible

Optimisation Doppler pulsé : gain

Gain trop élevé

Optimisation Doppler pulsé : PRF

PRF trop élevée

Optimisation Doppler pulsé : PRF

PRF trop basse

Optimisation Doppler pulsé : PRF et gain

PRF et gain adaptés

Optimisation Doppler pulsé : correction angle

Optimisation Doppler pulsé : correction angle

Cherchez l’erreur