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Mesure de la puissance acoustique
Depuis les débuts de l’échographie diagnostique, les effets biologiques possibles (bioeffets) sur les humains ont été étudiés par différents organismes scientifiques et médicaux. En octobre 1987, l’AIUM a ratifié un rapport élaboré par son Comité aux bioeffets (Bioeffects Committee) et intitulé
« Bioeffects Considerations for the Safety of Diagnostic Ultrasound, J Ultrasound Med., Sept. 1988 :
Vol. 7, No. 9 Supplement) ». Ce rapport est également connu sous le nom de
Rapport Stowe
. Il passe en revue les données disponibles sur les effets possibles de l’exposition aux ultrasons. Un autre rapport, intitulé « Bioeffects and Safety of Diagnostic Ultrasound », du 28 janvier 1993, fournit des informations plus récentes.
La puissance acoustique de cet échographe a été mesurée et calculée conformément à la norme
« Acoustic Output Measurement Standard for Diagnostic Ultrasound Equipment » (NEMA UD2-2004) et à la norme « Standard for Real-Time Display of Thermal and Mechanical Acoustic Output Indices on
Diagnostic Ultrasound Equipment » (NEMA UDe3-2004).
Intensités
in situ
, déclassées et pour l’eau
Tous les paramètres d’intensité sont mesurés dans l’eau. L’eau n’absorbant pas l’énergie acoustique, ces mesures effectuées dans l’eau représentent les valeurs les plus élevées possibles. En revanche, les tissus biologiques absorbent l’énergie acoustique. La valeur réelle de l’intensité à un point donné dépend du volume et du type de tissu, ainsi que de la fréquence des ultrasons le traversant. L’intensité dans le tissu,
in situ
, peut être estimée à l’aide de la formule suivante : où :
In situ
= Eau [e -(0,23alf ) ]
In situ
= valeur de l’intensité
in situ
Eau = valeur de l’intensité pour l’eau e = 2,7183 a = facteur d’atténuation (dB/cm MHz)
Le facteur d’atténuation (a) est fourni ci-dessous pour divers types de tissus : cerveau = 0,53 cœur = 0,66 rein = 0,79 foie = 0,43 muscle = 0,55 l = distance entre la peau et la profondeur de mesure, en cm f = fréquence centrale de la combinaison sonde/échographe/mode, en MHz
Comme la trajectoire du faisceau d’ultrasons traverse généralement différents volumes et types de tissus au cours de l’examen, il est difficile d’estimer la valeur réelle de l’intensité
in situ
. Un facteur d’atténuation de 0,3 est en général utilisé ; de ce fait, la valeur
in situ
généralement indiquée est calculée à partir de la formule suivante :
In situ
(déclassée) = Eau [e -(0,069lf ) ]
Comme cette valeur ne représente pas l’intensité
in situ
réelle, le terme « déclassée » est utilisé pour la caractériser.
La valeur maximale déclassée et la valeur maximale pour l’eau ne se produisent pas toujours dans les mêmes conditions de fonctionnement; par conséquent, ces valeurs maximales indiquées peuvent ne pas être reliées entre elles par la formule
in situ
(déclassée). Par exemple, une sonde multi-zone peut avoir une intensité maximale pour l’eau dans sa zone la plus profonde et le facteur de déclassement le plus faible dans cette même zone. La même sonde peut avoir sa plus forte intensité déclassée dans l’une de ses zones focales les moins profondes.
Modèles de tissus et évaluation du matériel
Les modèles de tissus sont essentiels pour estimer les niveaux d’atténuation et d’exposition acoustique
in situ
, à partir de mesures de puissance acoustique effectuées dans l’eau. L’exactitude des modèles actuellement disponibles est probablement limitée du fait des variations de la trajectoire du faisceau d’ultrasons au cours de l’examen et des incertitudes liées aux propriétés acoustiques des tissus mous. Aucun modèle de tissu ne permet de prévoir avec une fiabilité absolue l’exposition dans toutes les situations en fonction des mesures effectuées dans l’eau. Une amélioration et une vérification continuelles de ces modèles sont donc requises afin d’évaluer l’exposition pour chaque type d’examen.
Un modèle de tissu homogène avec un facteur d’atténuation constant de 0,3 dB/cm MHz sur toute la trajectoire du faisceau d’ultrasons est fréquemment utilisé pour l’estimation du niveau d’exposition.
Le modèle est prudent, car il surestime l’exposition acoustique
in situ
lorsque la trajectoire entre le capteur et le site d’intérêt ne traverse que des tissus mous. Lorsque la trajectoire traverse de gros volumes de liquides, comme c’est souvent le cas pour une échographie transabdominale effectuée au cours des premier et deuxième trimestres de la grossesse, ce modèle risque de sous-estimer l’exposition acoustique
in situ
. Le degré de sous-estimation dépend de chaque situation.
Des modèles de tissus à trajectoire fixe, pour lesquels l’épaisseur des tissus mous est uniforme, sont parfois utilisés pour estimer l’exposition acoustique
in situ
lorsque la trajectoire du faisceau est supérieure à 3 cm et traverse principalement des liquides. Quand ce modèle est utilisé pour estimer l’exposition maximale du fœtus lors d’une échographie transabdominale, la valeur 1 dB/cm MHz peut
être utilisée pour tous les trimestres de la grossesse.
Les modèles de tissus basés sur une propagation linéaire risquent de sous-estimer l’exposition acoustique lorsqu’une saturation importante, causée par la distorsion non linéaire des faisceaux dans l’eau, est présente pendant les mesures de puissance acoustique.
CHAPITRE 2 :
PUISSANCE ACOUSTIQUE 35
