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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
  

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I.2. GENERALITE SUR LES SONDES ET LA TECHNIQUE DOPPLER

I.2.1. LES SONDES :

La sonde est la partie essentielle constituant l'échographie, elle est la source des ondes ultrasonores dans l'échographe, et elle convertit les échos en signaux électriques, un transducteur.

Alors un transducteur est un élément qui transforme une forme d'énergie en une autre. Un transducteur ultrasonore est un matériau piézo-électrique dont sa fonction est d'émettre et de recevoir les ondes ultrasonores.

Fig. I.4 : La sonde échographique

I.2.1.1. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT D'UN TRANSDUCTEUR :

Le principe de fonctionnement d'un transducteur est basé sur le phénomène de la piézo-électricité, en appliquant un courant alternatif sur un cristal piézoélectrique, le cristal se comprime et se décomprime alternativement et émet un son dont la fréquence dépend des caractéristiques du cristal. Le même élément est utilisé pour transformer en courant électrique les ultrasons qui reviennent vers la sonde après été réfléchis.

Fig. I.5 : Principe de fonctionnement du transducteur

 
 

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La sonde n'émet pas donc des ultrasons en continu, mais en rafale. Pendant le reste du temps.

La sonde est `en attente' pour capter les ultrasons. La durée des rafales est très courte, de l'ordre de quelques microsecondes, et correspond à l'émission de 3 cycles environ en moyenne. La durée de la période d'attente est plus longue, de l'ordre de la milliseconde. La fréquence de répétition du cycle est donc de l'ordre du KHz, ce qui donne l'impression d'une imagerie en temps réel.

Les transducteurs contenus dans les sondes d'échographie sont généralement des céramiques de Plomb Zirconite de titane (PZT).

I.2.1.2.CONSTRUCTION DE LA SONDE :

Une sonde doit contenir trois éléments essentiels : la céramique, la couche d'amortissement et l'adaptateur d'impédance.

Fig. I.6 : Construction de la sonde échographique. I.2.1.2.1. La Céramique :

La céramique est l'élément actif de la sonde, sa forme et sa structure varie considérablement d'une sonde à l'autre mais le principe reste le méme. Elle est constituée le plus souvent de Titanate ou de Zirconite de plomb (PZT) aux fortes propriétés piézo-électriques.

Chaque céramique se caractérise par la fréquence de résonance conditionnée par la nature du matériau et par son épaisseur :

f = K /E

Avec : f = fréquence de résonance

E = épaisseur

K = constante

Cette céramique est faite d'un ou de plusieurs éléments placés côte à côte et isolés acoustiquement les uns des autres. Leur taille est de 1 mn environ et ils sont séparés par une distance de 0,61 mm.

La face avant et la face arrière sont recouvertes d'une couche métallique : l'électrode antérieure est mise à la masse alors que l'électrode ou les électrodes postérieurs sont connectées à un générateur de courant électrique de haute fréquence.

I.2.1.2.2. Couche d'amortissement :

La couche d'amortissement est placée en arrière des céramiques, il est constituée par de l'araldite chargée d'une fine poudre de plomb ou de tungstène et maintient le ou les éléments piézo-électriques en place.

Elle a deux fonctions essentielles :

· Amortir les vibrations de la céramique après l'impulsion électrique (effet de la sonnette) afin d'obtenir un durée d'impulsion courte (pulse ultrasonore).

· Absorbe les rayonnements ultrasonores émis vers l'arrière car il entraînerait des échos parasites. Elle influe sur la bande passante de la sonde et sur son rendement :

· La bonde passent correspond aux fréquences du faisceau situées de part et d'autre de la fréquence de résonance, permettant de produire des ultrasons avec une perte d'intensité inferieur à 6dB. Plus fort est l'amortissement, plus large est la bonde passante mais moins bon est le rendement de la sonde.

· Le rendement correspond au rapport des énergies électrique et acoustique.

I.2.1.2.3. Adaptateur d'impédance :

Réalisé en matériau non conducteur, il isole la peau du sujet de l'électrode antérieure et protège la céramique. Mais surtout il est chargé d'éviter un trop grande réflexion du faisceau ultrasonore compte tenu de la forte différence d'impédance de la céramique et de la peau : il possède une impédance intermédiaire.

Z adaptateur vZ céramique . Z peau

Afin d'améliorer la sensibilité de la sonde, son épaisseur doit égal au quart de la longueur d'onde : cela assure l'équivalent optique d'un traitement antireflet.

E = ë / 4

Avec : E = épaisseur.

ë = longueur d'onde

De plus, la vitesse de propagation des ultrasons y étant différente de celle observée dans le corps humain, cet adaptateur d'impédance peut en fonction de sa forme modifier la géométrie du faisceau et assurer une focalisation mécanique (lentille acoustique).

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