II. Principes généraux de l'échographie

L'ECHOGRAPHIE DE L'APPAREIL GENITAL DE LA VACHE
Juin 2000
N. HAGEN
V. GAYRARD
P.L. TOUTAIN SOMMAIRE
I. Généralités 3 1. Rappels historiques sur la technique 3
2. Les réalisations possibles par un examen échographique en physiologie
de la reproduction 3
3. Palpation rectale et échographie 4
4. L'échographie est une technique exigeante sur le plan intellectuel 5
5. Sécurité et utilisation de l'échographie 5 II. Principes généraux de l'échographie 5 1. Nature physique des ultrasons 5
2. Propriétés physiques des ultrasons 7
3. Interactions des ultrasons avec les milieux biologiques : la genèse des
échos 8
3.1. La réflexion 9
3.2. La réfraction 10
3.3. La diffusion 11
3.4. L'absorption 11
4. L'émission des ultrasons : la production de salves 11
5. La réception des ultrasons : la formation des images (figure 4) 12
6. Interprétation des images 14
6.1. Les réflexions spéculaires (de miroitement) (figure 6) 14
6.2. Réflexion non spéculaire (figure 7) 14
6.3. Les ombres artefactuelles 15
Les artefacts par augmentation (figure 9) 16
Les artefacts de réverbération (figure 10) 16
6.4. Réverbération d'échos diffusés (figure 11) 17
6.5. Artefacts dus à la largeur du faisceau (Beam-width artifacts) 17
7. Les équipements 18
7.1. Les sondes 18
7.2. Fréquence de la sonde, résolution et profondeur de pénétration
(figure 13) 19
7.3. Les réglages, annotations 19
7.4. Inversion de l'image (figure 14) 20
7.5. Réglage du gain (figure 15) 20
7.6. Fixation de l'image 20 III. Développement embryonnaire et application de l'échographie au
diagnostic précoce de gestation chez les bovins 21 1- Eléments d'anatomie et de topographie de l'appareil génital de la vache
(figure 16) 21
2. Technique d'examen échographique de l'utérus 22
3. Le développement de l'embryon et du f?tus bovin 25
4. Le diagnostic précoce de gestation par échographie 27 IV. Application de l'échographie au suivi ovarien au cours du cycle oestral
chez la vache 30 1. Introduction 30
2. Rappels sur le cycle oestral et sur la dynamique des vagues
folliculaires 31
2.1. Le cycle oestral (Figure 22) 31
2.2. Les vagues folliculaires (Figure 22) 31
2.3. Les organites ovariens 32
3. Echographie des ovaires 32
3.1. Comment échographier les ovaires ? 32
3.2. Images échographiques des ovaires 33
3.3. Comparaison de l'évaluation des structures ovariennes par palpation
transrectale, par échotomographie et par les concentrations plasmatiques
de progestérone 34
3.4. Evolution des organites ovariens au cours du cycle oestral 35
I. GENERALITES L'échographie est une technique d'imagerie médicale basée sur l'utilisation
d'ondes ultrasonores.
Elle permet de visualiser de façon non-invasive les organes génitaux, cette
visualisation se faisant dans la masse même des structures (anatomie
interne).
L'échographie est la technique qui, avec la radio-immunologie, à le plus
contribué à la progression des connaissances en physiologie et
physiopathologie de la reproduction. 1. Rappels historiques sur la technique 1952: Premières tentatives d'examens des tissus biologiques par une méthode
échographique ultrasonore (Howery et Wild)
1970: Premières échographies à balayage mécanique sur lesquels les
mouvements rapides de la sonde commandée par un moteur permettent
d'obtenir plusieurs images par secondes et d'observer en temps réel
des tissus en mouvement.
Années 70: L'échostructure devient visible grâce à l'emploi de
convertisseurs d'images donnant des images en échelle de gris.
1980 : En France, première image échographique transrectale des organes
génitaux de la jument (Palmer et Driancourt).
Années 80 : Amélioration de la qualité des images par l'introduction des
sondes ultrasoniques à barrettes qui permettent la focalisation d'un
faisceau ultrasonore à plusieurs profondeurs.
Années 90 : Miniaturisation des sondes et fonctionnement à haute fréquence
(meilleure résolution). Développement de l'endosonographie. 2. Les réalisations possibles par un examen échographique en physiologie
de la reproduction 1. Déterminer le statut saisonnier des ovaires
2. Déterminer si une femelle a atteint le stade de puberté
3. Monitorer les follicules ovariens pour réaliser un diagnostic ou évaluer
un traitement (ex: superovulation)
4. Repérer l'ovulation (ou son échec)
5. Monitorer le corps jaune
6. Etablir le stade du cycle oestral
7. Différencier un corps jaune persistant d'un état anovulatoire
8. Evaluer le degré de l'imprégnation oestrogénique de l'endomètre
9. Evaluer le temps et le caractère approprié de l'insémination
10. Détecter la semence dans l'utérus
11. Collecter des ovocytes folliculaires par aspiration transvaginale
12. Evaluer la capacité d'une femelle à servir de réceptrice pour le
transfert embryonnaire.
13. Détecter et étudier précocement un embryon
14. Détecter des embryons jumeaux chez la jument et éliminer l'un des
embryons manuellement.
15. Diagnostiquer une gémellité (membrane double) à un stade avancé de la
gestation
16. Déterminer le sexe du foetus
17. Déterminer la vitalité foetale et la position prepartum
18. Evaluer l'involution utérine post-partum
19. Diagnostic précoce du temps de la mort embryonnaire (absence de
battements cardiaques)
20 Diagnostiquer des ovaires pathologiques (kystes lutéaux,
folliculaires,...) tumeurs ovariennes.
21 Diagnostic de pathologie des pyomètres, hydrosalpynx etc. 3. Palpation rectale et échographie Pendant longtemps la palpation transrectale a été la seule technique pour
"explorer" les organes génitaux des grandes femelles domestiques.
La palpation transrectale reste une technique à maîtriser mais la valeur
informative de l'échographie est très supérieure à celle de la palpation
transrectale à l'exception des informations relatives à la consistance et
la sensibilité des organes. 4. L'échographie est une technique exigeante sur le plan intellectuel La réalisation de l'interprétation rationnelle des informations issues d'un
examen échographique nécessite de maîtriser un ensemble de connaissances
biologiques (anatomie, physiologie, pathologie) et biophysiques (physique
des ultrasons, formation de l'image, genèse des artefacts...). 5. Sécurité et utilisation de l'échographie La technique d'échographie est normalement sans danger. La réponse des
tissus aux ultrasons (vibration des molécules tissulaires et absorption de
la chaleur) sont sans conséquence (l'élévation de température ne peut pas
dépasser 1°C).
L'énergie minimum pour produire des lésions est de 100 mWatt/cm2, les
ultrasons de l'échographe n'émettant que de 1 à 10 mWatt/cm2. II. Principes généraux de l'échographie L'échographie utilise des sons à haute fréquence pour produire des images
des tissus mous et des organes internes. 1. Nature physique des ultrasons En physique, il existe deux types d'onde : les ondes mécaniques qui
nécessitent un milieu physique pour se propager et les ondes
électromagnétiques qui peuvent se propager dans le vide.
Les ultrasons sont des ondes ou vibrations mécaniques de même nature que
les sons mais leur fréquence est trop élevée pour que l'oreille humaine
puisse les détecter. Les ultrasons sont caractérisés par des ondes sonores
qui ont une fréquence supérieure à la fréquence maximale des sons audibles
par l'homme (20 kHz). Un cycle par seconde représente 1 Hz ; 1000 et 1
million de cycles par seconde correspondent respectivement à 1kHz et à 1
MHz. La fréquence des ultrasons utilisés en imagerie médicale varie entre 2
et 10 MHz.
L'origine des ondes ultrasonores produites par une sonde échographique est
similaire à celle des ondes sonores audibles produites par un tambour
(figure 1). Pour un son audible, à l'état de repos, les molécules d'air de
part et d'autre de la membrane du tambour sont réparties de façon homogène
selon les lois de la physique. De la même façon, les molécules des cristaux
piézo-électriques de la sonde échographique et les molécules tissulaires
avec lesquelles la sonde est en contact sont à l'état d'équilibre. Lorsque
la membrane du tambour est frappée, les molécules d'air situées de part et
d'autre de la membrane sont ébranlées par les vibrations et soumises à des
cycles de compression-décompression.
Les vibrations longitudinales des molécules d'air donnent naissance à un
son. Il convient de remarquer que c'est l'ébranlement qui est propagé et
non les molécules d'air elles-mêmes. En effet, une molécule dans un milieu
a une position de repos. Si elle est déplacée de sa position de repos, le
déplacement génère une force proportionnelle de retour car le milieu est
élastique. Les molécules dans le milieu ne sont pas isolées mais couplées
élastiquement aux molécules voisines. Par conséquent, le mouvement d'une
molécule peut se propager aux molécules adjacentes selon un processus
d'ébranlement en chaîne.
Les cristaux de la sonde de l'échographe ont des propriétés piézo-
électriques. Le terme piézo-électrique vient du grec « piezein » voulant
dire « presser ». Les cristaux piézo-électriques de la sonde sont déformés
lorsqu'on leur applique un courant électrique alternatif de haute tension.
L'oscillation mécanique des cristaux comparable à la vibration de la
membrane du tambour résulte de la succession d'expansion et contraction
des c