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Etude d'un échographe: GE Vivid 3N Proexpert


par Tahar; Bachir; Salah Ait-Kaci-Ali ; Ben Rekia; Bakheti
Institut national spécialisé en formation professionnelle de Médea - Technicien supérieur en maintenance des équipements médicaux 2008
  

sommaire suivant

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2008-2010

République Algérienne Démocratique et Populaire
Ministère De La Formation Et L'enseignement Professionnelle
Institue Nationale Spécialiser En Formation Professionnelle
Maintenance Des Equipements Médicaux
Abdelhak Ben Hamouda Médéa

En vue de l'obtention du diplôme de Technicien Supérieur en Maintenance des
Equipements Médicaux

Réaliser par : Dirigé par:

· AIT-KACI-ALI Tahar Mr. FEKIR Mohamed

· BENREKIA Bachir

· BAKHTI Salah

Promotion

A

Mes très chers parents

Aucune dédicace, aucun mot ne saurait exprimer ma gratitude, mon amour et mon profond

respect.

Votre affection, vos sacrifices démesurés et votre soutien tant moral que matériel m'ont permis

d'atteindre mon but.

Je prie Dieu, le tout puissant, de vous protéger et de vous procurer santé, bonheur et longue

vie...

A

Mes trds chores soeurs : Salima, Rima, Yasmine

En témoignage de mon affection et gratitude pour vos sacrifices, votre bonté.

Votre amour et vos conseils m'ont été d'un grand soutien au cours de ce parcours.

Que Dieu vous garde et vous protège.

A

Mon amie : Farouk

Merci aux longues études pour nous avoir si longuement réunis.

A

Tous les étudiants de notre section MEM.

A

Mes Copains et Mes Copines : Amine, Nasser-aldine, Ibrahim, Amina, Nesrine,

Souad, Nassima, Hamza, Fahima, Hichem, Amira.

A

Tous ceux qui de loin ou de prds ont contribué à l'élaboration de ce travail.

A

Tous ceux qui me sont chers.

A

Tous ceux que j'ai omis de mentionné.

Aucune dédicace, aucun mot ne saurait exprimer ma gratitude, mon amour et mon profond

respect.

Votre affection, vos sacrifices démesurés et votre soutien tant moral que matériel m'ont permis

d'atteindre mon but.

Je prie Dieu, le tout puissant, de vous protéger et de vous procurer santé, bonheur et longue

vie...

A

Mes très chers frères : Omar, Yacine.

En témoignage de mon affection et gratitude pour vos sacrifices, votre bonté.

Votre amour et vos conseils m'ont été d'un grand soutien au cours de ce parcours.

Que Dieu vous garde et vous protège.

A

Mes oncles: Zobire, Mourad, Mustapha, Mohamed, Sid-Ali.

A

Tous les étudiants de notre section MEM.

A

Mes Copains et Mes Copines : Mohamed, Ayoub, Zaki, Djilali, Yacine, Mizo,

Sousse, Islam, Mohamed Abac atorke, Boubakar, Taha, Chouli.

A

Tous ceux qui de loin ou de pres ont contribué à l'élaboration de ce travail.

A

Tous ceux qui me sont chers.

A

Tous ceux que j'ai omis de mentionné.

Je dédie ce modeste travail à :

Mes chers parents.

Mes frères : Choukri, Hassen,Hocine,Yacine,Wafaa Ma famille :Walid, Amine ,et pour tous qui m'a aidé Mes amis :« Omar, mes collègues stagiaires an classe » Plus qu'une aimée « YASMINA»

Ma promo :2008-2010

Aux enseignants de l'INSFP MEDEA et ainsi que tous les travailleurs. Et ainsi qu'a toute personne connaissant

Nomenclature.

Liste des figures.

Liste des tableaux.

Problématique.

1

INTRODUCTION GENERALE.

CHAPITRE I : Généralité : - INTRODUCTION.

I.1-

5
5

5

6
8
11

13

14 14 21 25

Généralité Sur les Ultrasons. I.1.1- Définition du son et des Ultrasons. I.1.2- Propagation des Ultrasons. I.1.3- Génération des Ultrasons. I.1.4- Interaction des Ultrasons avec la matière Biologique.

I.1.5- Utilisation des ultrasons dans le domaine médicale.

I.2- Généralité sur les sondes et la technique DOPPLER.

I.2.1- Les Sondes.

I.2.2- La technique doppler. - CONCLUSION.

CHAPITRE II : / H<[graphie : - INTRODUCTION.

II.1-

27
27

27

Principe de l'Echographie.

II.2- Les Organes Pouvant êtres explorées en Echographie et son rôle sur ces Organes

II.3-

28

28

29

Les différents Modes d'échographie.

II.3.1- Mode A (amplitude). II.3.2- Mode B (brillance).

30

31

31

32

32
32

34

35

36
36

40

41

II.3.3- Mode TM (temps Mouvementé) Ou M (mouvement). II.3.4- Echographie 3D.

II.4- Formation de l'image Echographique.

II.4.1- Amplification, Démodulation et Redressement. II.4.2- Numérisation.

II.4.3- Traitement de l'image.

II.4.4- Post-Traitement.

II.4.5- Qualité de l'image.

II.5- Les Artefacts.

II.5.1- Types des artefacts.

II.6- L'Echographe.

- CONCLUSION.

CHAPITRE III : Description de l'appareil : - INTRODUCTION.

43
43
43

45

46

47

48
50

III.1- Définition de l'appareil.

III.2- Vue d'avant et de coté.

III.3- Vue Arrière.

III.4- Connecteur Du panneau Arrière Droit.

III.5- Connecteur Du panneau Arrière Gauche. III.6- Le Pupitre de commande.

- CONCLUSION.

CHAPITRE IV : Etude Technique :

52

52

53

53 55 57 57

- INTRODUCTION.

IV.1- Introduction à l'appareil.

IV.2- Schémas fonctionnels de Vivid 3N ProExpert. IV.2.1- Schémas fonctionnels du système.

IV.2.2- Schémas fonctionnels du système de câblage.

IV.3- Front End.

IV.3.1- Information Générales.

58

66

67

68

69
72

74

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75

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80

80

80

80

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81

81

83

84
84

IV.3.2- Panneau Front End.

IV.3.3- Composition de Front Board (FB). IV.3.4- La Carte MUX.

IV.3.5- La Carte de la Formation du faisceau (BF : Beamformer). IV.3.6- La Carte RFI (Radio Frequency Interface).

IV.3.7- La Carte Front End Controller (FEC).

IV.3.8- La Carte RFT (RF and Tissue Processor Board). IV.3.9- La Carte Port d'Image (IMP : Image Port). IV.3.10- La Carte Plate Arrière (Carte mère).

IV.4- Processeur Back End (BEP).

IV.4.1- Information Générales.

IV.4.2- Unité Centrale de Traitement (CPU: Central Processing Unit). IV.4.3- Contrôleur de Clavier.

IV.4.4- Contrôleur Multifonction d'entrée et sortie (I/O). IV.4.5- Frame Grabber (les systèmes avec RFI seulement). IV.4.6- PIP.

IV.4.7- La Carte Plug & Scan et sa Batterie. IV.4.8- La Carte Réseau.

IV.4.9- La Carte SCSI.

IV.4.10- Lecteur Disquette.

IV.4.11- Disque Dur.

IV.4.12- Lecteur Magnéto-Optique (MOD : Magnéto-Optical Drive). IV.4.13- Le Lecteur/Graveur CD (CDRW : CD Read Write). IV.4.14- Module d'ECG.

IV.4.15- Modem.

IV.4.16- Assemblage PC-VIC.

IV.4.17- La Carte VIC.

IV.5- Périphériques Externes.

IV.5.1- VCR (Magnétoscope).

85 85 85 85

85

86
89

91

92

93
95
100

IV.5.2- Noir/Blanc Video Printer.

IV.5.3- Couleur Video Impriment.

IV.5.4- Impriment jet d'encre couleur.

IV.6- Distribution d'énergie en Vivid 3N. IV.6.1- Courant Electrique.

IV.6.2- Système AC.

IV.6.3- Armoire de Distribution AC.

IV.7- Réalisation d'un Prototype de la Sonde Echographique. IV.7.1- Etude de la chaine d'émission et de réception. IV.7.2- Montage.

IV.7.3- Réalisation Pratique.

- CONCLUSION.

CHAPITRE V : Maintenance - INTRODUCTION.

V.1-

102
102
102

102

103

104

105
105

107

108
108
108

109
120

124

125

Introduction a la Maintenance. V.1.1- Définition et objectifs de la Maintenance. V.1.2- Entretien et Maintenance.

V.1.3- Différents Types de la Maintenance. V.1.4- Opération de Maintenance.

V.1.5- Organigramme de la Maintenance. V.1.6- Niveaux de la Maintenance. V.1.7- Problèmes de la Maintenance.

V.2- Maintenance de l'Echographe. V.2.1- Réception de l'Echographe.

V.2.2- Installation de l'Echographe. V.2.3- Maintenance Préventive.

V.2.4- Maintenance Corrective.

V.2.5- Proposition pour diminuer les Artefacts. V.2.6- Maintenance de la Sonde.

129

131

132

V.2.7- Installation du logiciel.

- CONCLUSION.

CONCLUSION GENERALE. ANNEXE.

Bibliographic.

Nomenclature

Abréviation

Signification

ASIC

Focalisateur

ATGC

Analogue Time Gain Compensation

BA

Beam Adder

BEP

Back End Processeur

BF

Beamformer Board

CAN

Convertisseur Analogique Numérique

CDRW

CD Read Write

CFM

Mode d'écoulement de couleur

CNA

Convertisseur Numérique Analogique

CPU

Unité centrale de traitement

CW

Mode continu

dB

Décibel

ECG

Electrocardiogramme

EEPROM

Mémoire morte effaçable programmable électriquement

EPROM

Mémoire morte effaçable programmable

FB

Front Board

FE

Front End processeur

FEC

Front End Controller Board

Fig.

Figure

EPGA

Field Programmable Gâte Array

HVPS

High Voltage Power Supply

I/O

Entrée/sortie

IMP2

Image Port 2

LVPS

Low Voltage Power Supply

MOD

Magnéto Optical Drive

BZT

Plomb, Zirconate, Titanate

RAM

Read Access Memory

RFI

Radio Frequency Interface Board

RFT

Radio Frequency & Tissue Board

ROM

Read Only Memory

RX

Récepteur

SRES

Impulsion de remise

SYNC_L

Impulsion de synchronisation

T/R

Transmission/Réception

Tab

Tableau

TEE

Transesphongeal Echocardiographie

TGC

Time Gain Compensation

TP

Pulser de transmission

TPG

Générateur des impulsions

TSIG

Signal de teste

TX

Emetteur

TXTRIG_L

Impulsion de déclenchement de transmission

VCR

Recorder vidéo

Z

Impédance acoustique

Listes des figures : Chapitre I :

Ordres

Désignation

Page

Fig. I.1

Effet piézo-électrique.

8

Fig. I.2

Effet piézo-électrique directe

9

Fig. I.3

Effet piézo-électrique inverse

9

Fig. I.4

La sonde échographique

14

Fig. I.5

Principe de fonctionnement du transducteur

14

Fig. I.6

Construction de la sonde échographique.

15

Fig. I.7

Sondes linéaire et linéaire courbe

17

Fig. I.8

Balayage électronique linéaire par décalage d'un élément

19

Fig. I.9

Faisceau d'une sonde à balayage linéaire électronique et à focalisation mécanique

19

Fig. I.10

Sonde plane à balayage électronique sectoriel

20

Fig. I.11

Balayage sectoriel électronique d'une sonde courbe par excitation des éléments
group par group

20

Fig. I.12

Principes de l'effet doppler

22

Fig. I.13

Doppler continu

23

Fig. I.14

Doppler pulsé

24

Chapitre II :

Fig. II.1

Représentation de l'image échographique en mode A

29

Fig. II.2

Principe et Représentation de l'image échographique en mode B

29

Fig. II.3
(A+B)

A-Principe de représentation d'échographique en mode TM

30

B-image échographique typique du l'image Mode M de ventricule gauche

Fig. II.4
(A+B)

A-Principe de formation de l'image échographique d'un plan de coupe

31

B-image échographique en 3D

Fig. II.5

Démodulation du signal reçu

32

Fig. II.6
(A+B)

A-Rôle de la courbe de gain

33

B -Remplissage de la matrice par interpolation

Fig. II.7

Compression logarithmique

34

Fig. II.8

A-Résolution axiale

35

(A+B)

B -Résolution latérale

 

Fig. II.9
(A+B)

A- Les cônes d'ombre

36

B- Les renforcements postérieurs

Fig. II.10

Principe de la formation des cônes de séparation

37

Fig. II.11

Mécanisme des cônes d'ombre des parois latérales

37

Fig. II.12

Principe de dédoublement de l'image

38

Fig. II.13
(A+B+C)

A- Mécanisme de la formation des échos de répétition

39

B- Artéfacts des lobes Secondaires

Mécanisme de la formation des images en miroir

Fig. II.14

Synoptique d'un échographe

40

Chapitre III :

Fig. III.1

Vue d'avant et de côté de Vivid 3N Pro/Expert

43

Fig. III.2

Vue arrière de Vivid 3N Pro/Expert

45

Fig. III.3

Connecteurs de panneau arrière droit

46

Fig. III.4

Connecteurs de panneau arrière gauche

47

Fig.III.5

Pupitre de commande

48

Chapitre IV :

Fig. IV.1

Schéma fonctionnel du système -Configuration RFI-.

53

Fig. IV.2

Schéma fonctionnel du système -Configuration RFT-.

54

Fig. IV.3

Schéma fonctionnel du système de câblage -Configuration RFT-.

55

Fig. IV.4

Schéma fonctionnel du système de câblage -Configuration RFI-.

56

Fig. IV.5

Schéma fonctionnel de Front End -Configuration RFT-.

57

Fig. IV.6

Schéma fonctionnel de Front End -Configuration RFI-.

58

Fig. IV.7

Schéma fonctionnel du chemin du signal émis

62

Fig. IV.8

Schéma fonctionnel du chemin du signal reçu -Configuration RFI-.

64

Fig. IV.9

Schéma fonctionnel du chemin du signal reçu -Configuration RFT-.

65

Fig. IV.10

Schéma fonctionnel de Composition de Front Board

66

Fig. IV.11

Schéma fonctionnel TR4

67

Fig. IV.12

Schéma fonctionnel de la Carte MUX

68

Fig. IV.13

Schéma fonctionnel de BF (64 canaux)

69

Fig. IV.14

Schéma fonctionnel de Front End Controller

73

Fig. IV.15

Panneau du processeur RFT

74

Fig. IV.16

Schéma fonctionnel de l'IMP

75

Fig. IV.17

Schéma fonctionnel du processeur Back End (Configuration RFT)

76

Fig. IV.18

Schéma fonctionnel du processeur Back End (Configuration RFI)

77

Fig. IV.19

Schéma fonctionnel de contrôleur de clavier

78

Fig. IV.20

Module d'ECG

81

Fig. IV.21

Schéma fonctionnel de PC-VIC

83

Fig. IV.22

Schéma fonctionnel de VIC

84

Fig. IV.23

Schéma fonctionnel du système AC-Configuration RFI-.

87

Fig. IV.24

Schéma fonctionnel du système AC-Configuration RFT-.

88

Fig. IV.25

Schéma de Bloc des connecteurs du boitier de distribution AC.

89

Fig. IV.26

Principe de reconstruction d'une image échographique

91

Fig. IV.27

Schéma synoptique de fonctionnement de la chaine d'émission et de réception

92

Fig. IV.28

Schéma globale

93

Fig. IV.29

Chronogramme de fonctionnement de la chaine d'émission et réception

94

Fig. IV.30

Circuit émetteur

95

Fig. IV.31

Circuit de transmission d'impulsions

96

Fig. IV.32

Circuit récepteur

97

Fig. IV.33

Circuit imprimé (face cuivre)

99

Fig. IV.34

Circuit imprimé (face composants)

99

Chapitre V :

Fig. V.1

Organigramme de la maintenance

105

Fig. V.2

Contrôle du moniteur

123

Fig. V.3

Installation pour le Teste de courant de fuite de la sonde

128

Fig. V.4

Test sans adaptateur de sonde

128

Liste des tableaux :

Ordres

Désignation

Page

Tab. I.1

les ultrasons pour les applications médicales.

6

Tab. I.2

Vitesse des ultrasons dans différents milieux.

7

Tab. II.1

Les organes pouvant être explorés en échographie et son rôle sur ces organes.

27-28

Tab. IV.1

Les tensions employées dans les divers composants du système.

68

Tab. V.1

Programme périodique de l'entretien de Vivid 3N

110-111

Tab. V.2

Contrôle des sondes

125

Tab. V.3

Nettoyage et stérilisation de la sonde.

127

Tab. V.4

la procédure d'installation du logiciel.

129-130

Les ondes ultrasonores sont des ondes non-nocives utilisées pour diagnostiquer les maladies abdominales, cardiaques et ophtalmologiques. D'où le motif qui m'a incité à étudier l'échographe et à découvrir sa technologie de pointe.

Evidemment, nous sommes conscients de la complexité de cet appareil. Aussi, nous savons dès le début qu'il comporte plusieurs volets tels que :

- Physique des ultrasons.

- Traitement de signal.

- Traitement d'image.

- Informatique

- Et d'autres circuits électroniques.

Cela dit, l'étude ne sera pas facile. Et ce, en plus de problème de manque de documentation pour ce type d'échographe étudié dans ce mémoire et intitulé : Etude d'un échographe : GE Vivid 3N ProExpert

Etant donné que cet équipement est au sommet de la technologie, nous tenterons par ce travail d'élaborer un référentiel qui puise servir de base pour nous et nos collègues stagiaires.


Le Génie-biomédical est une science qui se réfère au domaine de la santé et qui traite les équipements médicaux. Il englobe quatre catégories d'équipements :

> Le traitement thérapeutique, tels que : Bistouri chirurgical, Electrochoc, Pousse seringue, Fauteuil dentaire, etc.

> Le contrôle et analyse : Moniteur de surveillance, ECG, SPO2, Centrifugeuse, spectrophotomètre, etc.

> La prévention : Autoclave, Poupinel, Para-germes, etc.

> Le diagnostic : Radiographie, Echographe, Scanner, IRM, etc.

Dans ce mémoire, nous allons étudier un équipement de la catégorie : Diagnostic, en l'occurrence l'échographe se référant à l'Imagerie Médicale.

L'Imagerie Médicale est le procédé par lequel nous pouvons visualiser l'intérieur du corps humain et d'explorer un ou plusieurs organes du corps.

Il existe quatre techniques d'Imagerie Médicale :

> I.R.M (l'Imagerie basée sur la Résonance Magnétique Nucléaire). > Radiologie (l'Imagerie utilisant les rayons X).

> Echographie (l'Imagerie utilisant les ondes ultrasonores).

> Médecine Nucléaire (l'imagerie en utilisant la radioactivité).

La première technique d'imagerie médicale est la radiographie. Celle-ci est née à la fin du XIXe siècle grâce aux travaux de Wilhelm Conrad Röntgen. Depuis, de nombreuses améliorations ont été apportées à cette découverte jusqu'à la radiographie récente, telle que nous la connaissons aujourd'hui.

À côté des rayons X, d'autres principes physiques ont été découverts tout au long du XXe siècle, inspirant, de nombreuses années après, de nouvelles techniques d'Imageries Médicales.

Ainsi, la propagation des ultrasons était utilisée par les SONAR1 dès 1915 pour détecter les icebergs suite au naufrage du Titanic.

1 SONAR (Sound Navigation Ranging)

La résonance des noyaux des atomes (résonance nucléaire) soumis à un champ magnétique a été découverte en 1945 par Edward Purcell et Félix Bloch. En 1973, le chimiste américain : Paul Lauterbourg obtient chez un animal le premier cliché en imagerie par résonance magnétique.

Enfin, la découverte de la Radioactivité artificielle par Irène et Frédéric Joliot-Curie en 1934 et cela a développé la médecine nucléaire, avec la scintigraphie1 puis la tomographie2 par émission de positrons (TEP) dans les années 90.

L'objectif principal de nos travaux rentre dans le 3eme type de l'imagerie médicale, à savoir l'imagerie utilisant les ondes ultrasonores, à cette fin, notre manuscrit est structuré en cinq chapitres.

Au premier, nous allons présenter des généralités sur les Ultrasons, les sondes et la technique doppler.

Au second, l'étude détaillée sur l'échographie.

Au troisième, la présentation et la description de notre échographe en question : GE Vivid 3. Au quatrième, l'étude technique de GE Vivid 3 avec ses différentes unités et blocs constitutifs.

Au cinquième, la Maintenance avec les procédures et protocoles préconisés par le fabricant.

Enfin, nous terminerons notre Mémoire par une conclusion générale, des commentaires et des perspectives.

1 Scintigraphie : Procédé qui consiste à administrer une substance radioactive, puis à repérer, grâce à un détecteur, les rayons gamma qu'elle émet vers l'extérieur.

2 Tomographie : Tout procédé d'imagerie médicale qui permet d'obtenir des vues d'un organe selon des plans de coupe déterminés.

INTRODUCTION :

L'échographie est une technique d'imagerie médicale qui permet de visualiser sur écran des organes du corps humain (tissus mous) dont La formation des images échographiques est basée sur l'émission et le recueil des échos réfléchis par ces différents tissus et organes en utilisant les ondes ultrasonores.

Alors, pour mieux comprendre cette technique d'imagerie, dans ce chapitre, nous allons jeter un coup d'oeil sur les sons et étudier les ultrasons qui sont la basse de cette technique d'imagerie, comme nous allons étudier La technologie des sondes à ultrasons préconisées en échographie médicales connait un essor vertigineux à leur fabrication De par leurs modèles, la nature du balayage, leur emploi, les sondes s'avèrent diversifiés afin de pouvoir y répondre aux exigences requises. qui sont l'élément responsable de l'émission et la réception des ultrasons.

I.1. GENERALITE SUR LES ULTRASONS :

I.1.1. DEFINITION DU SON ET DES ULTRASONS :

I.1.1.1. DEFINITION DU SON :

Le son est une vibration de particule dans un milieu donné qui se déplace par le phénomène d'élasticité de ce milieu.

Selon la fréquence Du son nous trouvons :

Les infrasons : F< 20 Hz

Le son audible : F est du 20Hz - 20 KHz

Graves : 20 Hz à 300Hz

Médium : 300Hz à 6 KHz

Aiguës : 6KHz à 20 KHz

Les Ultrasons : 20 KHz < F < 200 MHz

Les hyper sons : F > 200 MHz

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La Quadrature du Net