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BASES TECHNIQUES ET
PRATIQUES DU DOPPLER
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L’effet DOPPLER
F
F’ > F
λ’ < λ
Tassement
des ondes
F’ < F
λ’ > λ F’ = F
λ’ = λ
Dr Marchal
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PRINCIPE DE L’EFFET DOPPLER
Fr = Fo D F = 0
Fr < Fo D F < 0
E
R
Fr > Fo D F > 0
R
E
E
R
cible fixe
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RELATION FREQUENCE-VITESSE
* Tir dans l’axe du vaisseau
DF = 2V/c . Fo
DF : fréquence Doppler mesurée
V : vitesse circulatoire
c : vitesse de propagation des US dans les tissus (1540 m/s)
Fo : fréquence d’émission de la sonde
DF se situe dans la gamme des fréquences audibles
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PRINCIPE DE L’EFFET DOPPLER
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PRINCIPE DE L’EFFET DOPPLER
V
v = V.cos90° = 0
q = 90°
V
v
v = V cos q
q < 90°
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RELATION FREQUENCE-VITESSE
* Tir désaxé par rapport au vaisseau
DF = 2V/c . Fo . cosq
DF : fréquence Doppler mesurée
V : vitesse circulatoire
c : vitesse de propagation des US dans les tissus (1540 m/s)
Fo : fréquence d’émission de la sonde
q : angle Doppler
Seule la direction du vaisseau n’est pas connue par le système
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OPTIMISATION DE L’ANGLE DOPPLER
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Conversion fréquence - vitesse
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MODES D’ACQUISITION DOPPLER
• Le Doppler continu
• Le Doppler pulsé
• Le Doppler couleur :
– mode fréquentiel
– mode énergie ou puissance
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DOPPLER CONTINU
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DOPPLER CONTINU
Fo
Fr
D F
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DOPPLER CONTINU
• Avantages :
– simple
– pas cher
– très sensible
– aucune limitation de quantification de fréquences
• Inconvénients :
– pas de focalisation en profondeur
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DOPPLER PULSE
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DOPPLER PULSE
P
Fo
Fr
D F
d
p l
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DOPPLER PULSE
Mode duplex
Mode triplex
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DOPPLER PULSE
• Avantages :
– permet de choisir la profondeur d’exploration
• Inconvénients :
– ambiguïté fréquentielle: limitation de quantification de fréquences élevées
– ambiguïté spatiale
– dépôt d’énergie
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DOPPLER COULEUR
Méthode d’auto-correlation : - échantillonnage d’une ligne à partir de 2 tirs
- sommation des échantillonnages : 8 à 16 fois
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DOPPLER COULEUR
Opération d’auto-corrélation
émission réception
Décalage de phase
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DOPPLER COULEUR
Au sein de chaque voxel couleur : on extrait une valeur de fréquence moyenne et de sa variance
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DOPPLER COULEUR
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DOPPLER PULSE : rôle de la PRF
• PRF et sensibilité au flux :
une PRF élevée ne permet pas de détecter les flux lents; pour détecter les
flux lents, la PRF doit être basse
• PRF et quantification des fréquences élevées :
pour quantifier les fréquences élevées, la PRF doit être élevée (au moins
le double de la fréquence Doppler)
• PRF et profondeur d’exploration :
la PRF maximale accessible est d’autant plus basse que le volume
d’échantillonnage est profond
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AMBIGUITE FREQUENTIELLE
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AMBIGUITE FREQUENTIELLE
• Théorème de Shannon : « pour échantillonner sans ambiguïté un signal fréquentiel, la
fréquence d’échantillonnage (PRF) doit être au moins égale au double de celle du signal »
PRF = 2 . DF
• Fréquence de Nyquist : « fréquence maximale échantillonnable, ie la moitié de la
PRF »
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PHENOMENE D’ALIASING
• Effet de la PRF
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PHENOMENE D’ALIASING
• Effet de la PRF
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PHENOMENE D’ALIASING
• Solutions :
– augmenter la PRF (ou l’échelle de vitesse)
– diminuer la profondeur de la fenêtre couleur
– diminuer Fo
– passer en Doppler continu
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PHENOMENE D’ALIASING
• Effet de la profondeur sur la PRF
Plus on augmente la profondeur de la
fenêtre couleur, plus la PRF maximale
diminue
72
72
63
63
51
51
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AMBIGUITE SPATIALE
E 1 E 2
Tirs
Echos
1 2 3
vaisseaux réel
A
P
vaisseaux "fantôme"
A'
Image
Apparaît lorsqu’on utilise un champ proximal avec une PRF très élevée : L’écho du vaisseau, situé « hors champ » arrive à la sonde après le 2ième tir
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AMBIGUITE SPATIALE
Signal rouge
artefactuel car champ
proximal avec PRF
élevée
Correspond en fait au
signal de la VCI qui
disparaît en élevant la
PRF
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AMBIGUITE SPATIALE
Lorsqu’on utilise une PRF très élevée en doppler pulsé, apparaissent parfois 2
volumes d’échantillonnage au lieu d’1 : Le signal obtenu dans le volume proximal correspond au signal du volume distal
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ANALYSE DU SIGNAL DOPPLER
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TRACE ANALOGIQUE
- Informe sur le type de modulation systolo-diastolique
du flux, mais pas sur le profil de l’écoulement
- Ne permet pas de caractériser les anomalies
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LE SPECTRE DE FREQUENCES
Fréquence (Hz)
Am
pli
tud
e
Domaine fréquentiel
Temps vo
lts
Domaine temporel
transformation
de Fourier
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Temps (sec)
Fréquence (Hz)
Energie
LE SPECTRE DE FREQUENCES
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LE SPECTRE DE FREQUENCES
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MODULATION FREQUENTIELLE
DU FLUX : NOTIONS DE PROFIL
D’ECOULEMENT
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SPECTRE ET PROFIL DE L’ECOULEMENT
Flux laminaire Flux plateau Sténose
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SPECTRE ET PROFIL DE L’ECOULEMENT
Flux laminaire Flux plateau
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SPECTRE ET PROFIL DE L’ECOULEMENT
Flux laminaire Flux plateau
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ALTERATIONS DU PROFIL DE L’ECOULEMENT
Sténoses artérielles
Accélération et dispersion du profil en regard du rétrécissement
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ALTERATIONS DU PROFIL DE L’ECOULEMENT
Shunts artério-veineux
Accélération et dispersion du profil sur l’axe afférent
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ALTERATIONS DU PROFIL DE L’ECOULEMENT
• On observe un passage d’un profil laminaire à un profil turbulent dans trois circonstances :
– Réduction du diamètre • sténose
– Augmentation des vitesses circulatoires • shunts artério-veineux
– Diminution de la viscosité sanguine • hématocrite bas (exceptionnel)
(Nombre de Reynolds)
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La Variance : dispersion des vitesses autour de la moyenne
VIT
ES
SE
REGIME
LAMINAIRE
REGIME
TURBULENT
MAX
MOYENNE
MIN
C. MARCHAL
ALTERATIONS DU PROFIL DE L’ECOULEMENT
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Addition d’une troisième couleur
Vers la
sonde
S’éloignant
de la sonde
Variance
C. MARCHAL
La Variance : dispersion des vitesses autour de la moyenne
ALTERATIONS DU PROFIL DE L’ECOULEMENT
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ALTERATIONS DU PROFIL DE L’ECOULEMENT
En DC: non visible, en dehors des flux
rétrogrades
Encodage de
la variance
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MODULATION TEMPORELLE DU
FLUX : NOTIONS DE RESISTANCES
VASCULAIRES
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RESISTANCES VASCULAIRES
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RESISTANCES VASCULAIRES
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RESISTANCES VASCULAIRES
systole
diastole
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RESISTANCES VASCULAIRES
systole
diastole
AFC
AFC
AVF
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RESISTANCES VASCULAIRES
• Quantification d’index
S
D
M
S
D M
RI = S – D / S PI = S – D / M
D M
S
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RESISTANCES VASCULAIRES
• RI et PI dépendent :
– des résistances vasculaires périphériques
– de la compliance des parois vasculaires
– de la surface de section du lit vasculaire
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DOPPLER ENERGIE
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DOPPLER ENERGIE
Taylor, Burns, Wells
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DOPPLER ENERGIE
• Bonne sensibilité à angle Doppler élevé
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DOPPLER ENERGIE
Rubin, Radiology 94
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DOPPLER ENERGIE
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DOPPLER ENERGIE
• Avantages :
– bon remplissage endo-luminal par le signal
– moins angle-dépendant
– meilleure anatomie des petits vaisseaux parenchymateux
• Inconvénients :
– imagerie morphologique :
• pas d’information sur le sens d’écoulement
• pas d’information sur les vitesses
– artefacts :
• sensible aux artefacts de mouvement
• présence d’artefacts sur les structures hyperéchogènes
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DOPPLER ENERGIE: Artefacts
Cardinal, Radiology 96
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DOPPLER ENERGIE: Artefacts
Hémangiome du foie
Eponge
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DEBIMETRIE
• Méthodes :
– insonation uniforme
– intégration des profils d’écoulement
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DEBIMETRIE
• Insonation uniforme
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DEBIMETRIE
• Intégration des profils d’écoulement
diamètre d’écoulement
Vit
esses
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DEBIMETRIE
• Intégration des profils d’écoulement
Méthode CVI, Philips
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DEBIMETRIE
• Intégration des profils d’écoulement :
Méthode CVI, Philips
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REGLAGE DES PARAMETRES
TECHNIQUES
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OPTIMISATION DE L’ANGLE DOPPLER
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OPTIMISATION DE LA PRF
PRF trop élevée PRF trop basse
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EFFET DU GAIN DOPPLER
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EFFET DU FILTRE PASSE-HAUT
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BASES DU DOPPLER : SEMEILOGIE
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STENOSE ARTERIELLE
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STENOSE ARTERIELLE
![Page 75: BASES TECHNIQUES ET PRATIQUES DU DOPPLER · DF : fréquence Doppler mesurée V : vitesse circulatoire c : vitesse de propagation des US dans les tissus ... SHUNTS ARTERIO-VEINEUX](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021803/5b9d730b09d3f253158c3872/html5/thumbnails/75.jpg)
STENOSE ARTERIELLE
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STENOSE ARTERIELLE
accélération
flux rétrograde
(turbulences)
• Signes directs en DC : – aliasing localisé
– flux rétrogrades
– artéfact péri-vasculaire
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STENOSE ARTERIELLE
Artefact péri-vasculaire
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STENOSE ARTERIELLE
Aliasing localisé
diminution de l’angle Doppler angle Doppler inchangé
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QUANTIFICATION DES STENOSES
• Estimation morphologique
surface diamètre
% Sténose = (1-[St/N]) x 100%
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QUANTIFICATION DES STENOSES
% de réduction de diamètre % de réduction de surface
• Estimation morphologique
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QUANTIFICATION DES STENOSES
• Degré d’altération spectrale
Arbeille
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QUANTIFICATION DES STENOSES
• Rapports de vitesses systoliques maximales ou de
rapport/segment normal
![Page 83: BASES TECHNIQUES ET PRATIQUES DU DOPPLER · DF : fréquence Doppler mesurée V : vitesse circulatoire c : vitesse de propagation des US dans les tissus ... SHUNTS ARTERIO-VEINEUX](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021803/5b9d730b09d3f253158c3872/html5/thumbnails/83.jpg)
QUANTIFICATION DES STENOSES
Relation % sténose vs
vitesse et débit
![Page 84: BASES TECHNIQUES ET PRATIQUES DU DOPPLER · DF : fréquence Doppler mesurée V : vitesse circulatoire c : vitesse de propagation des US dans les tissus ... SHUNTS ARTERIO-VEINEUX](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021803/5b9d730b09d3f253158c3872/html5/thumbnails/84.jpg)
L’OCCLUSION ARTERIELLE
![Page 85: BASES TECHNIQUES ET PRATIQUES DU DOPPLER · DF : fréquence Doppler mesurée V : vitesse circulatoire c : vitesse de propagation des US dans les tissus ... SHUNTS ARTERIO-VEINEUX](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021803/5b9d730b09d3f253158c3872/html5/thumbnails/85.jpg)
L’OCCLUSION ARTERIELLE
• Pièges
angle Doppler
trop grand
![Page 86: BASES TECHNIQUES ET PRATIQUES DU DOPPLER · DF : fréquence Doppler mesurée V : vitesse circulatoire c : vitesse de propagation des US dans les tissus ... SHUNTS ARTERIO-VEINEUX](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021803/5b9d730b09d3f253158c3872/html5/thumbnails/86.jpg)
L’OCCLUSION ARTERIELLE
• Pièges
veines perméables
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SIGNES INDIRECTS
D’OBSTACLE VASCULAIRE
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P
P
P
Obstacle avec collatéralité modérée :
insuffisance à l’effort
Obstacle avec collatéralité développée :
bonne suppléance
Obstacle avec collatéralité faible :
insuffisance artérielle sévère
![Page 89: BASES TECHNIQUES ET PRATIQUES DU DOPPLER · DF : fréquence Doppler mesurée V : vitesse circulatoire c : vitesse de propagation des US dans les tissus ... SHUNTS ARTERIO-VEINEUX](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021803/5b9d730b09d3f253158c3872/html5/thumbnails/89.jpg)
Signes hémodynamiques d’hypoperfusion
• On observe en distalité, en aval de l’obstacle :
• une diminution des résistances vasculaires liée à la
vasodilatation
• un ralentissement de l’accélération systolique lié à
l’obstacle qui freine la propagation de l’onde de
pouls (ou onde de pression systolique)
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Obstruction vasculaire: signes d’aval
![Page 91: BASES TECHNIQUES ET PRATIQUES DU DOPPLER · DF : fréquence Doppler mesurée V : vitesse circulatoire c : vitesse de propagation des US dans les tissus ... SHUNTS ARTERIO-VEINEUX](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021803/5b9d730b09d3f253158c3872/html5/thumbnails/91.jpg)
Obstruction vasculaire: signes d’aval
![Page 92: BASES TECHNIQUES ET PRATIQUES DU DOPPLER · DF : fréquence Doppler mesurée V : vitesse circulatoire c : vitesse de propagation des US dans les tissus ... SHUNTS ARTERIO-VEINEUX](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021803/5b9d730b09d3f253158c3872/html5/thumbnails/92.jpg)
Obstruction vasculaire: signes d’aval
• Diminution de l’accélération systolique
![Page 93: BASES TECHNIQUES ET PRATIQUES DU DOPPLER · DF : fréquence Doppler mesurée V : vitesse circulatoire c : vitesse de propagation des US dans les tissus ... SHUNTS ARTERIO-VEINEUX](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021803/5b9d730b09d3f253158c3872/html5/thumbnails/93.jpg)
Obstruction vasculaire: signes d’aval
• Quantification de l’accélération
systolique :
– Soit la pente d’accélération
• Mesure angle-dépendante donc
sujette à erreurs +++
– Soit le temps d’ascension
• Plus robuste car angle-
indépendant
accélération
(m/sec2)
Temps d’ascension (sec)
![Page 94: BASES TECHNIQUES ET PRATIQUES DU DOPPLER · DF : fréquence Doppler mesurée V : vitesse circulatoire c : vitesse de propagation des US dans les tissus ... SHUNTS ARTERIO-VEINEUX](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021803/5b9d730b09d3f253158c3872/html5/thumbnails/94.jpg)
Sténose > 75%
![Page 95: BASES TECHNIQUES ET PRATIQUES DU DOPPLER · DF : fréquence Doppler mesurée V : vitesse circulatoire c : vitesse de propagation des US dans les tissus ... SHUNTS ARTERIO-VEINEUX](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021803/5b9d730b09d3f253158c3872/html5/thumbnails/95.jpg)
Obstruction vasculaire: signes d’amont
On observe, en amont d’un obstacle serré mal compensé, une
résistance additionnelle :
Mais cela n’est perceptible que sur les écoulements initialement à basse résistance
![Page 96: BASES TECHNIQUES ET PRATIQUES DU DOPPLER · DF : fréquence Doppler mesurée V : vitesse circulatoire c : vitesse de propagation des US dans les tissus ... SHUNTS ARTERIO-VEINEUX](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021803/5b9d730b09d3f253158c3872/html5/thumbnails/96.jpg)
Obstruction vasculaire: signes d’amont
ACP
![Page 97: BASES TECHNIQUES ET PRATIQUES DU DOPPLER · DF : fréquence Doppler mesurée V : vitesse circulatoire c : vitesse de propagation des US dans les tissus ... SHUNTS ARTERIO-VEINEUX](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021803/5b9d730b09d3f253158c3872/html5/thumbnails/97.jpg)
LES SHUNTS ARTERIO-VEINEUX
![Page 98: BASES TECHNIQUES ET PRATIQUES DU DOPPLER · DF : fréquence Doppler mesurée V : vitesse circulatoire c : vitesse de propagation des US dans les tissus ... SHUNTS ARTERIO-VEINEUX](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021803/5b9d730b09d3f253158c3872/html5/thumbnails/98.jpg)
Shunts microscopiques :
- Malformations vasculaires à nidus
- Tumeurs malignes
Shunts microscopiques :
fistules AV
(congénitales ou acquises)
SHUNTS ARTERIO-VEINEUX
![Page 99: BASES TECHNIQUES ET PRATIQUES DU DOPPLER · DF : fréquence Doppler mesurée V : vitesse circulatoire c : vitesse de propagation des US dans les tissus ... SHUNTS ARTERIO-VEINEUX](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021803/5b9d730b09d3f253158c3872/html5/thumbnails/99.jpg)
SHUNTS ARTERIO-VEINEUX
• Signes artériels :
– Accélération des vitesses circulatoires sur tout l’axe afférent
– Altération du profil de l’écoulement
– Diminution des résistances
– Plus marquées au fur et à mesure que l’on se rapproche du shunt
• Signes veineux :
– Accélération des vitesses circulatoires
– Perte de la modulation respiratoire
– Modulation artérielle
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SHUNTS ARTERIO-VEINEUX
![Page 101: BASES TECHNIQUES ET PRATIQUES DU DOPPLER · DF : fréquence Doppler mesurée V : vitesse circulatoire c : vitesse de propagation des US dans les tissus ... SHUNTS ARTERIO-VEINEUX](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021803/5b9d730b09d3f253158c3872/html5/thumbnails/101.jpg)
SHUNTS ARTERIO-VEINEUX
Artère afférente Veine efférente
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LE VOL VASCULAIRE
![Page 103: BASES TECHNIQUES ET PRATIQUES DU DOPPLER · DF : fréquence Doppler mesurée V : vitesse circulatoire c : vitesse de propagation des US dans les tissus ... SHUNTS ARTERIO-VEINEUX](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021803/5b9d730b09d3f253158c3872/html5/thumbnails/103.jpg)
Vol Sous-Clavier
Sténose de l’artère sous-clavière G
![Page 104: BASES TECHNIQUES ET PRATIQUES DU DOPPLER · DF : fréquence Doppler mesurée V : vitesse circulatoire c : vitesse de propagation des US dans les tissus ... SHUNTS ARTERIO-VEINEUX](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021803/5b9d730b09d3f253158c3872/html5/thumbnails/104.jpg)
Vol Sous-Clavier
• Doppler de l’artère vertébrale G :
Vol intermittent Vol permanent
systole
diastole
![Page 105: BASES TECHNIQUES ET PRATIQUES DU DOPPLER · DF : fréquence Doppler mesurée V : vitesse circulatoire c : vitesse de propagation des US dans les tissus ... SHUNTS ARTERIO-VEINEUX](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021803/5b9d730b09d3f253158c3872/html5/thumbnails/105.jpg)
VOL VASCULAIRE : insuffisance aortique
CCA SCA
![Page 106: BASES TECHNIQUES ET PRATIQUES DU DOPPLER · DF : fréquence Doppler mesurée V : vitesse circulatoire c : vitesse de propagation des US dans les tissus ... SHUNTS ARTERIO-VEINEUX](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021803/5b9d730b09d3f253158c3872/html5/thumbnails/106.jpg)
Anévrysmes et pseudo-anévrysmes
Flux en « aller-retour » au niveau du
collet étroit
![Page 107: BASES TECHNIQUES ET PRATIQUES DU DOPPLER · DF : fréquence Doppler mesurée V : vitesse circulatoire c : vitesse de propagation des US dans les tissus ... SHUNTS ARTERIO-VEINEUX](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021803/5b9d730b09d3f253158c3872/html5/thumbnails/107.jpg)
BASES DU DOPPLER :
PIEGES ET ARTEFACTS
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Pièges et artefacts
• Changements de couleur dans un vaisseau
• Flux extra-vasculaires
• « Bruits »
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Changement de couleur dans un vaisseau
• Sinuosités et bifurcations
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Changement de couleur dans un vaisseau
• Aspect normal d’un vaisseau rectiligne vu avec une sonde
sectorielle : les changements de couleur traduisent des changements
d’angle doppler dans le champ de l’image
Foley, 91
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Changement de couleur dans un vaisseau
• Aspect normal d’un vaisseau rectiligne vu avec une sonde
linéaire : les changements de couleur traduisent des changements de
direction des lignes de flux
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Séparation des lignes de flux
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Flux hélicoïdal
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Flux hélicoïdal
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Angle Doppler trop grand
B R
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Flux extra-vasculaire : Lobes latéraux
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Flux extra-vasculaires : Artefact en miroir
B
A
A B
vaisseau réel
vaisseau fantôme
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Flux extra-vasculaires
• Liquides en mouvement
ascite
hydrocèle jets urétéraux
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Pièges et artefacts : « bruits »
• Artefact péri-vasculaire
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Bruits de paroi : filtrage
Filtre 50 Hz Filtre 200 Hz
A proximité de l’aorte : Ostium de l’AMS
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Artefact de scintillement
En arrière des calcifications
Rahmouni, Radiology 97
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Chelfouh, AJR 98
Artefact de scintillement
Sa présence dépend du degré d’irrégularité de leur surface
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« Bruits » : Artefact de scintillement
Lithiases urinaires
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Artefact de scintillement
Cet artefact est indépendant de la PRF => Augmenter la PRF facilite sa détection en effaçant les vaisseaux
Mode B Mode Doppler
PRF basse
Mode Doppler
PRF haute
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Pièges et artefacts : « bruits »
cathéter
stent