La résolution

Les indicateurs de qualité en imagerie échographique reposent sur la résolution:

 

La résolution spatiale

La résolution spatiale est la capacité à identifier et séparer des cibles de petites dimensions. On l’évalue dans les 3 dimensions : axiale, latérale et en profondeur.  

1 La résolution axiale : capacité de visualiser 2 structures placées dans l’axe du faisceau. la résolution axiale est inversement proportionnelle à la durée de l’impulsion, donc supérieure avec les sondes de haute fréquence.

2 La résolution latérale : capacité de visualiser 2 structures placées dans le plan horizontal de l’image. Lefaisceau est perpendiculaire à la résolution axiale dans le plan de coupe. Elle est moins fine et dépend du nombre de lignes composant l’image et de la focalisation du faisceau ultrasonore. Elle est meilleure dans la zone de focalisation et se dégrade ensuite. 

Afin d’améliorer la résolution latérale des structures statiques, on peut placer plusieurs zones focales. C’est la focalisation électronique qui consiste à ce que différents transducteurs d’un même groupe arrivent sur la zone à focaliser simultanément. Pour l’étude des structures mobiles, il faudra privilégier le nb d’images par seconde et donc réduire le nombre de zones focales.

Sur les sondes à balayage convexe ou sectoriel, la résolution latérale décroît avec la profondeur d’exploration. D’où l’utilisation d’une sonde de large diamètre et/ou de haute fréquence pour améliorer la résolution.

3 La résolution en épaisseur (ou azimutale, ou « en élévation »), capacité à détecter deux structures dans le plan de l’épaisseur de la coupe. Perpendiculaire du plan de coupe, est la moins bonne. Elle dépend de la focalisation du faisceau ultrasonore dans cette direction et diminue aussi avec la profondeur d’exploration.

Elle peut être améliorée par focalisation acoustique (fixe) soit en donnant à la face antérieure du transducteur une forme concave, soit en plaçant à sa surface une lentille acoustique convergente placée sur la “face avant »des sondes électroniques.

Elle peut être améliorée par focalisation électronique, réglable, sur les sondes dites « matricielles 1.5 ». La sonde électronique est pour cela constituée non pas d’une seule rangée de transducteurs, mais de plusieurs rangées parallèles.

La résolution temporelle

La résolution temporelle est liée au nombre d’images par seconde. Si la cadence d’imagerie est supérieure à 16 images par seconde, l’opérateur a le sentiment de réaliser une exploration “en temps réel”. Cependant, des cadences d’imagerie plus élevées peuvent être nécessaires pour l’observation de structures rapidement mobiles (comme le coeur foetal ou du prématuré). La cadence d’imagerie est inversement proportionnelle à la profondeur d’exploration, et au nombre de lignes constituant l’image. Il est donc possible de l’améliorer en réduisant la largeur du champ exploré ou en limitant le nombre de lignes (en sacrifiant donc la résolution latérale).

La résolution en contraste : capacité à différencier 2 points d’échogénicité différente.

 

Comment obtenir une bonne résolution ?

1- Le mode d’analyse de l’image

Il ne s'agit pas d'innovation récente mais ces éléments ont largement contribués à l'amélioration de la qualité d'image ces dernières années. 

Mode Harmonique

Les harmoniques sont des multiples de la fréquence d’origine. Ils apparaissent d'une part lorsque l’onde réfléchie rencontre une structure en mouvement.  D'autre part, l’onde entraine une vibration des tissus qui elle aussi génèrent des harmoniques. Ainsi l’onde de pression au fur et à mesure de sa trajectoire, créée de plus en plus de composantes harmoniques.

L’imagerie harmonique permet de filtrer des signaux aberrants reçus qui altèrent l’image. Ces artéfacts sont des « lobes latéraux », des images d’échos de tissus rencontrées par rebond des faisceaux ultrasonores à distance de l’axe.

L’idéal est de propager des ondes à basse fréquence (bonne pénétration du faisceau) et de réceptionner les harmoniques à hautes fréquences (meilleure résolution).

Pour cela il faut une sonde avec une gamme dynamique élevée (un panel de fréquences le plus large possible)

Imagerie Composée spatiale en temps réel (Real Time Spatial Compound Imaging)

Plusieurs images dans le même plan sont prises sous divers angles de vue et rassemblées en une image composite unique. Ces faisceaux parallèles dans des directions différentes limitent les artéfacts (ombre acoustique, renforcement postérieur, images en miroir). Il ne faut pas bouger la sonde trop rapidement sous peine de flou.

Selon les constructeurs, ce mode est appelé : Coumpound, cross beam, multibeam, sonocity… 

Le lissage

Le lissage temporel consiste à superposer des images successives pour rendre l’aspect plus riche en informations et diminuer le bruit (c’est à dire les échos liés au hasard). On peut l’appeler aussi rémanence. Le plus souvent, le chiffre indiqué donne le nombre d’images ajoutées. Plus elles sont anciennes et plus elles deviennent transparentes.

Le lissage spatial consiste essentiellement à combler en profondeur le vide laissé entre deux lignes

d’analyse. En effet, les lignes de tir étant divergentes, puisque les sondes sont convexes, des points ou pixels sont créés entre deux lignes. L’intensité du point est calculée en prenant en compte les points environnants. C’est l’interpolation.

  

2- Le choix de la sonde : La fréquence !

Un des critères les plus importants.

L’atténuation des ultrasons étant d’autant plus forte que la fréquence ultrasonore est élevée, on comprend que les fréquences les plus hautes ne pourront être utilisées que pour les structures superficielles et qu’il faudra recourir à des fréquences basses pour l’exploration d’organes ou de tissus plus profonds.

Pour retenir : La fréquence c’est comme une arme à feu: une mitraillette tire mille coups à la seconde mais les balles sont courtes. Un bazouka tire un coup par minute mais il atterrit loin.

Aujourd’hui les sondes sont multifréquences avec des cristaux stimulés avec des fréquences variables.

Globalement plus la bande de fréquence est large et meilleure est la sonde en terme de qualité. En effet, il est complexe d’obtenir une large gamme de fréquences et cela implique des technologies de pointes.

  

3- La qualité des composants et des processeurs

Les caractéristiques et le nombre d’éléments piezzo-electrique (les transducteurs) définissent le rendement et la qualité de la transformation (= transduction) entre signal électrique et signal mécanique. La taille (miniaturisation), la qualité, la fiabilité des transducteurs sont des éléments déterminants de la qualité finale de l’image...mais pas uniquement. Un moteur de Ferrari dans une 2chevaux ne peut pas donner toute sa puissance.  Ainsi, il faut que le processeur de la machine soit compatible avec la qualité de ces transducteurs pour donner le meilleur d’eux-même.

On ne peut malheureusement pas comparer actuellement les données des constructeurs sur la qualité des matériaux ni le nombre d’éléments.