Etude d'un échographe: GE Vivid 3N Proexpert

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-

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5

5

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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-

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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).

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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.

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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 :

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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.

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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).

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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-

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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 3^eme 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