L'échographie comment ça marche ?

Pages: 5 (1212 mots) Publié le: 13 novembre 2011
EXERCICE III. L’ECHOGRAPHIE : COMMENT ÇA « MARCHE » ? (4 points) Métropole 09/2009 http://labolycee.org
En médecine, l’échographie est un examen courant, indolore et non dangereux permettant l’observation « directe » d’organes internes. La technique de l’échographie utilise des ondes ultrasonores produites par une sonde jouant le rôle d’émetteur et de récepteur. Les fréquences utiliséesdépendent des organes ou des tissus biologiques à sonder (2 MHz à 15 MHz). Pour obtenir une image par échographie on exploite entre autres, les propriétés suivantes des ondes ultrasonores : - la célérité et l’absorption de l’onde ultrasonore dépendent du milieu traversé - lorsqu’elle change de milieu, une partie de l’onde incidente est réfléchie, l’autre est transmise (elle continue son chemin). On ditqu’il y a réflexion partielle lorsqu’il y a changement de milieu aux interfaces tissulaires. Connaissant les temps de retour des échos, leurs amplitudes et leurs célérités, on en déduit des informations sur la nature et l’épaisseur des tissus traversés. Un ordinateur compile toutes les informations et fournit des images de synthèse des organes sondés.

L’objectif de cet exercice est, après l’étude dequelques propriétés des ondes ultrasonores, d’illustrer le principe de l’échographie linéaire unidimensionnelle par la mesure de l’épaisseur d’un obstacle. Les parties 1, 2 et 3 de cet exercice sont indépendantes. 1. Les ondes ultrasonores 1.1. Les ondes sonores et ultrasonores sont des ondes mécaniques. Définir ce qu’on appelle une onde mécanique. 1.2. Les ondes ultrasonores sont des ondeslongitudinales. Donner la définition d’une onde longitudinale. 2. Vitesse de propagation et milieu de propagation Un émetteur ultrasonore est relié à un générateur de salves. L’émetteur est le siège d’oscillations très brèves. Le récepteur transforme l’onde ultrasonore reçue en signal électrique de même fréquence que cette onde. L’émetteur et le récepteur, placés dans un même milieu, en regard l’un del’autre et à une distance donnée ℓ, sont reliés à un oscilloscope à mémoire. Les acquisitions sont transférées vers un tableur grapheur scientifique. Les graphes ci-dessous donnent le signal capté par le récepteur. L’origine des dates t = 0 s est l’instant de l’émission. Selon les milieux traversés on obtient les deux enregistrements figure 7 et figure 8 ci-dessous.

u (V) u (V)

Figure 7 7Figure Signal reçu par le récepteur dans l'eau

t =0 s

0

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900 t (µs)

u (V)

Figure 8 8 Figure Signal reçu par le récepteur Courbedans l'air dans l'air obtenue

0 0

100

200

300

400

500

600

700

800

900 t (µs)

2.1. Sans faire de calcul, expliquer à l’aide des graphiques dans quel milieu lapropagation des ultrasons est la plus rapide. 2.2. L’émetteur et le récepteur sont séparés par une distance ℓ = 20,0 cm. Calculer la vitesse de propagation des ultrasons dans l’eau. 3. Comprendre le principe de l’échographie - Modélisation ® Dans un récipient rempli d’eau, on place une plaque de Plexiglas d’épaisseur e. L’eau simule le corps humain dont la composition est de 65 à 90 % d’eau (excepté pourles os et les dents). La plaque de plexiglas simule un muscle dense. Une sonde échographique constituée d’un émetteur et d’un récepteur est plongée dans l’eau. Les signaux émis et reçus par la sonde sont très brefs. Sur les oscillogrammes, on représentera par un pic simple les signaux nécessaires à l’exploitation. On choisit sur les oscillogrammes l’origine des dates à l’instant de l’émission dusignal. Schéma de principe :

air eau

objet réflecteur

sonde S ondes ultrasonores

A

plaque de Lame de Plexiglas®

B

R

d

e D Figure 9

3.1. L’oscillogramme figure 10 est obtenu sans la plaque de Plexiglas . À l’instant t = 0 s on visualise le signal émis par la sonde. À l’instant tR , on visualise l’écho réfléchi sur l’objet réflecteur, on l’appellera écho de...
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