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L'échographie est une technologie d'imagerie encore plus ancienne que l'imagerie traditionnelle aux rayons X. Cependant, elle a été adaptée pour une utilisation dans le domaine médical beaucoup plus tard. Sa première utilisation enregistrée remonte aux années 1950 en obstétrique. Depuis lors, l'utilisation de l'échographie s'est étendue à d'autres domaines de la médecine, et la technologie d'imagerie médicale par ultrasons a connu plusieurs avancées au fil des ans. Cet article examine les progrès de l'échographie au fil du temps et la manière dont elle est utilisée aujourd'hui dans le secteur de la santé.
Comme son nom l'indique, il fonctionne en utilisant des ondes sonores. Les appareils d'imagerie par échographie génèrent des ondes sonores à haute fréquence, généralement comprises entre 1 et 5 MHz. Ces ondes sonores sont transmises dans le corps à l'aide d'une sonde portative. Les ondes sonores voyagent sans interruption à l'intérieur du corps jusqu'à ce qu'elles frappent l'interface entre deux tissus (par exemple, entre le muscle et l'os ou entre un fluide et un tissu mou). Selon le type de tissu présent, les ondes sonores peuvent être réfléchies ou continuer à voyager plus loin. Les ondes qui sont réfléchies (appelées échos) sont renvoyées vers l'appareil d'imagerie par échographie. En fonction du temps de retour de chaque écho et de la vitesse du son dans le tissu, l'appareil d'imagerie médicale par ultrasons calcule la distance entre la sonde et chaque structure. La distance et l'intensité de tous les échos sont transformées en une image bidimensionnelle qui apparaît sur l'écran d'imagerie par échographie.
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Le plus grand avantage de l'échographie est que, contrairement à la plupart des autres techniques d'imagerie, elle n'utilise pas de rayonnements ionisants. Elle est donc sans danger pour les populations de patients susceptibles d'être affectées par l'exposition aux radiations, comme les femmes enceintes et les enfants. Elle capture les tissus mous bien mieux que les rayons X et les scanners CT, et est idéale pour visualiser les organes internes. Lors de la même séance, plusieurs plans d'imagerie peuvent être obtenus sans changer la position du patient ; il suffit de déplacer la sonde portative. Outre le fait qu'elle n'utilise pas de radiation, un autre avantage clé de l'utilisation de l'échographie dans les structures médicales est son faible coût. Elle est beaucoup moins coûteuse que les scanners CT et l'imagerie IRM.
D'un autre côté, l'échographie traditionnelle ne peut pas fournir la précision d'imagerie détaillée disponible avec des techniques avancées, telles que le scanner CT. Elle ne permet pas de visualiser correctement les os et les tissus durs. La séance d'imagerie par échographie prend plus de temps que les autres modalités d'imagerie. Alors qu'un scanner CT peut être obtenu en 30 secondes, une échographie prendrait de 15 à 30 minutes.
Un système d'imagerie médicale par échographie peut être utilisé pour visualiser la structure de n'importe quel organe interne du corps en temps réel. En appliquant l'effet Doppler (qui est un changement de fréquence du son lorsque l'objet se rapproche ou s'éloigne de la source), le flux sanguin à travers les vaisseaux peut également être suivi. Voici quelques applications de l'imagerie médicale par échographie :
Obstétrique/Gynécologie : L'échographie peut être utilisée pour évaluer le système reproducteur féminin ainsi que le fœtus en développement dans l'utérus. C'est très utile pour détecter d'éventuelles anomalies fœtales avant la naissance.
Échographie abdominale et pelvienne : Les organes solides, tels que le foie et le pancréas dans l'abdomen ou la vessie et l'utérus dans le bassin, peuvent être visualisés. Il est difficile d'examiner l'intestin car les gaz abdominaux obstruent souvent les ondes sonores.
Neurosonographie : Elle aide à visualiser le cerveau et à détecter les anomalies du flux sanguin vers le cerveau.
Échographie vasculaire : Elle est utilisée pour évaluer la quantité et le débit du flux sanguin dans les vaisseaux et pour détecter la présence de constrictions ou de sténoses.
Échocardiographie : Cette échographie est spécifique au cœur et à ses principaux vaisseaux sanguins, y compris l'aorte et l'artère pulmonaire.
Applications thérapeutiques : En utilisant l'échographie pour obtenir des images d'organes en temps réel, des interventions guidées peuvent être effectuées. Par exemple, l'aspiration à l'aiguille fine guidée par échographie implique l'utilisation de l'échographie pour guider l'aiguille dans un abcès profond ou un kyste afin d'aspirer son contenu. L'échographie Doppler peut également être utilisée pour détecter les veines avant une ponction veineuse ou pour détecter les vaisseaux sanguins avant de lever un lambeau chirurgical pour une reconstruction.
Les fabricants d'équipements d'imagerie par échographie se sont toujours efforcés de surmonter les limites de l'échographie traditionnelle. Cela a conduit à plusieurs innovations. Il y a eu une amélioration du système d'imagerie par échographie lui-même, y compris un meilleur matériel et des systèmes de transducteurs améliorés. Les fabricants de systèmes d'imagerie diagnostique par ultrasons ont travaillé dur pour améliorer l'acquisition, le stockage et l'interprétation des images échographiques. Certaines des avancées notables en imagerie par échographie qui ont conduit à des progrès significatifs dans les soins de santé sont examinées ci-dessous :
Numérisation : Tout comme les radiographies, l'acquisition d'échographies est passée à l'ère numérique. Par rapport à l'échographie analogique conventionnelle, le système d'imagerie diagnostique par échographie numérique est plus fiable et tend à produire de meilleures images. En effet, l'échographie numérique possède de meilleures fonctionnalités, notamment les suivantes :
Production de faisceaux numériques : Les fabricants de systèmes d'imagerie diagnostique par ultrasons ont introduit des appareils dans lesquels le faisceau d'ondes sonores peut être contrôlé par des moyens numériques. Le contrôle du faisceau d'image peut améliorer la résolution spatiale et réduire les artefacts. Cela améliore le contraste de l'image.
Amélioration du rapport signal-bruit et de l'acquisition du signal : Cela permet une meilleure transmission et réception de l'onde sonore, ce qui conduit à un meilleur affichage de l'image.
Meilleur stockage et archivage : Les images numériques sont automatiquement stockées dans le système d'imagerie par échographie. L'archivage des images est également facilité car il peut être effectué électroniquement. Cela signifie qu'il y a une probabilité réduite d'égarer les dossiers des patients.
Portabilité : La capacité de stocker de grandes quantités d'informations sur de petites puces électroniques a permis aux appareils d'échographie, autrefois encombrants, de réduire leur taille. Cela permet au fabricant d'équipements d'imagerie par échographie d'offrir un avantage important aux professionnels de santé : la portabilité. Les nouveaux appareils d'échographie sont portables et peuvent être facilement transportés par le médecin dans différentes salles d'examen et au bloc opératoire. Les appareils portables contiennent souvent un système d'imagerie par échographie polyvalent, qui peut être utilisé à n'importe quelle fin. Par exemple, le dépistage de la collecte de liquide dans l'abdomen, l'analyse du flux sanguin et la détection des battements cardiaques fœtaux peuvent être effectués avec le même appareil.
Échographies 3D et 4D : La principale limite de l'échographie traditionnelle est sa nature bidimensionnelle. Le médecin doit comprendre les relations structurelles et spatiales entre les différentes structures anatomiques et doit tenter d'« assembler » les images dans son esprit pour une orientation correcte. De nos jours, cependant, des images échographiques 3D peuvent être obtenues en reconstruisant une série d'images bidimensionnelles. Le principal avantage de cette technique est qu'elle peut aider aux mesures volumétriques. Par exemple, avec l'échocardiographie 3D, la quantification du volume auriculaire et ventriculaire peut être effectuée. La visualisation tridimensionnelle de l'anatomie peut également aider à diagnostiquer des conditions telles que les maladies valvulaires cardiaques.
L'échographie 4D a également été développée dans le cadre du système d'imagerie médicale par échographie. En imagerie 4D, le médecin peut visualiser les images reconstruites de la même manière qu'en échographie 3D, mais il peut également évaluer la fonction en temps réel. Par exemple, en utilisant l'échographie 4D en obstétrique, il est possible de visualiser le fœtus ouvrant les yeux ou suçant son pouce.
Méthodes pour évaluer les propriétés physiques des tissus : Traditionnellement, l'échographie et d'autres techniques d'imagerie diagnostique pour les tissus permettent l'inspection mais pas la palpation. Ainsi, bien que nous puissions « voir » le tissu ou l'organe étudié, nous ne pouvons pas le « sentir ». Cependant, les progrès des méthodes d'imagerie médicale par échographie ont rendu cela possible :
Élastographie : Certaines maladies peuvent provoquer un changement dans l'élasticité des tissus. Le degré d'élasticité ou de rigidité des tissus peut être mesuré par le module d'élasticité (module de Young). Cela se fait en appliquant une compression sur les tissus via le transducteur et en mesurant le degré de distorsion du tissu sous cette force de compression. Cela peut être appliqué à diverses conditions. Par exemple, elle peut être utilisée pour détecter la fibrose du foie, analyser la cause de ganglions lymphatiques hypertrophiés et identifier des nodules thyroïdiens. Elle peut également être utilisée pour dépister la malignité des tissus.
Vibro-acoustographie : Cette technique implique l'utilisation de deux faisceaux d'ultrasons pour se concentrer sur la région d'intérêt. Les deux faisceaux ont des fréquences différentes et ont tendance à interférer l'un avec l'autre. Cela fait vibrer l'objet d'intérêt à une basse fréquence. La vibration est captée par un microphone et convertie en image. C'est utile pour détecter des masses plus dures dans les tissus mous, comme des masses calcifiées. Par exemple, des calculs salivaires ou des microcalcifications mammaires peuvent être détectés à l'aide de cette technique.
Échographie de contraste : Les agents de contraste ont été appliqués avec succès dans d'autres techniques d'imagerie, telles que les scanners CT et l'imagerie IRM. Les agents de contraste sont généralement des colorants radioactifs injectés dans les vaisseaux sanguins pour aider à surveiller le schéma du flux sanguin à travers eux. Les agents de contraste pour l'échographie ont été introduits assez récemment. Ce ne sont pas des colorants radioactifs, mais des microbulles de gaz à haut poids moléculaire encapsulées dans une enveloppe élastique. Dans une échographie normale, les vaisseaux sanguins ne peuvent pas être distingués facilement des tissus normaux environnants. Cependant, lorsque des microbulles sont introduites dans la circulation, les bulles de gaz oscillent en réponse aux ondes sonores. Par conséquent, l'écho reçu des vaisseaux sanguins peut être distingué du tissu environnant. Aujourd'hui, des microbulles aussi petites que 10 µm de diamètre sont disponibles. En raison de leur taille microscopique, elles peuvent même traverser les lits capillaires, ce qui permet aux médecins d'avoir une vue détaillée du réseau vasculaire. Cette technique est particulièrement utile en échocardiographie et peut être utilisée pour évaluer la fonction ventriculaire gauche et le flux sanguin à travers les gros vaisseaux.
Échographie endoluminale : Le développement de transducteurs à ultrasons plus petits a permis leur inclusion dans des dispositifs endoscopiques. Il est donc possible d'obtenir des images de meilleure qualité des organes internes avec des endoscopes. L'échographie endoluminale a été utilisée pour des biopsies guidées de lésions situées dans des zones telles que l'arbre trachéobronchique, le tractus urogénital ou les voies biliaires. Elle a également été utilisée dans la région intravasculaire pour guider des procédures telles que l'angioplastie.
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La sonde transductrice traditionnelle (qui utilise des cristaux piézoélectriques) pourrait être sur le point de disparaître. Les chercheurs et les entrepreneurs ont trouvé un moyen d'intégrer l'intelligence artificielle sur une puce électronique, qui forme la nouvelle sonde transductrice. Cette sonde élégante et portable peut simplement être fixée au smartphone de l'utilisateur et les images peuvent être visualisées sur l'appareil. L'« échographie sur une puce » réduit les coûts matériels et peut également être utilisée pour surveiller les patients à domicile.
Avec le système d'imagerie diagnostique par échographie numérique moderne d'aujourd'hui, les médecins ont également besoin d'un logiciel de visualisation d'images de haute qualité afin que les images d'échographie puissent être visualisées avec une haute résolution et clarté. Avec l'avènement de la norme DICOM, toutes les images d'échographie numérique acquises sont stockées au format DICOM. Ainsi, le logiciel doit être capable de lire et d'éditer des images dans ce format. Un logiciel idéal permettrait également aux médecins d'obtenir des informations à partir des images grâce à diverses techniques, telles que le rendu volumique et la reconstruction. Le logiciel permettrait la fusion d'images. Cela signifie que l'image échographique peut être superposée à une autre modalité d'imagerie, telle que le scanner CT. Cela permet aux experts médicaux d'obtenir une orientation anatomique ainsi qu'une évaluation fonctionnelle en même temps.
Il est également essentiel que le logiciel de visualisation d'images soit associé à un système de stockage tout aussi efficace. En effet, les images d'échographie numérique nécessitent un grand espace de stockage, et vous auriez besoin d'un serveur qui vous permette d'accueillir plusieurs fichiers d'imagerie de patients. Un tel système de stockage vous permet de récupérer ces fichiers de l'archive lorsque cela est nécessaire.
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