Basics of Ultrasound Basics of Ultrasound Scanning and Scanning and InterpretationInterpretation

Douglas (Rusty) Brown, MDDouglas (Rusty) Brown, MDThanks to Kathryn Kuntz, RDMS and Carl Reading, MDThanks to Kathryn Kuntz, RDMS and Carl Reading, MD

Les Bases de L’Acquisition et de l’ Interprétation des Images Échographiques

Ultrasound SystemUltrasound SystemSystème ÉchographiqueSystème Échographique

Two major Two major componentscomponentsTransducer or ProbeTransducer or Probe

ScannerScanner

Deux composantes majeures:

Sonde

Scanner

TransducerTransducerSondeSonde

Sends and receives soundSends and receives sound Transmet et reçoit l’onde sonoreTransmet et reçoit l’onde sonore

From Zagzebski, JA; Essentials of US PhysicsFrom Zagzebski, JA; Essentials of US Physics

TransducerTransducerSondeSonde

FrequencyFrequency– Lower: 2 to 4 MHzLower: 2 to 4 MHz

• better better penetration; penetration; worse resolutionworse resolution

– Higher: 5 to 15 MHzHigher: 5 to 15 MHz• better resolution; better resolution;

less penetrationless penetration

Fréquence:Fréquence: Basse: 2 a 4 MHzBasse: 2 a 4 MHz

Meilleur pénétration; Meilleur pénétration; moins de résolutionmoins de résolution

Haute: 5 a 10 MHzHaute: 5 a 10 MHz Meilleurs résolution; Meilleurs résolution;

moins de pénétrationmoins de pénétration

TransducerTransducerSondeSonde

FormatFormat– Linear ArrayLinear Array– Vector (or Vector (or

Sector) ArraySector) Array– Curved ArrayCurved Array

• Format:• Linéaire• vecteur(o

u secteur)

• Courbe

Linear Array FormatLinear Array FormatSonde lineaireSonde lineaire

Best suited for: Best suited for: • peripheral vesselsperipheral vessels• superficial structuressuperficial structures

• thyroid, scrotal, breastthyroid, scrotal, breast

• Mieux pour:• vaisseaux

périphériques• Structures

superficielles• Thyroïde,

scrotum, Seins

Vector (or Sector) Array FormatVector (or Sector) Array FormatSondes vectorielles ou sectoriellesSondes vectorielles ou sectorielles

Best suited for:Best suited for:• Deeper or larger structuresDeeper or larger structures

• Abdomen: liver, kidneysAbdomen: liver, kidneys• Pelvis Pelvis

• Mieux pour:• Structures large et

profondes• Abdomen: foie, reins• Pelvis

Curved Array FormatCurved Array FormatSonde courbeSonde courbe

Good all-around transducer:Good all-around transducer:• Broader near fieldBroader near field• Wider far field Wider far field

Tout terrain:•Étroit en superficie•Large en profondeur

Endovaginal transducersEndovaginal transducersSondes endovaginalesSondes endovaginales

Can have any of the formats, usually curvedCan have any of the formats, usually curvedPeut avoir n’importe quel formats, souvent Peut avoir n’importe quel formats, souvent

courbescourbes

Transducer OrientationTransducer OrientationOrientation de la sondeOrientation de la sonde

Transducers have a Transducers have a reference notch for reference notch for orientationorientation

• La sonde a un entaille de référence pour l’orientation

OrientationOrientation

Notch of transducer = some type symbolNotch of transducer = some type symbol

• Entaille de référence = un symbole quelconque

Image OrientationImage OrientationLongitudinalLongitudinal

Superior (head or cephalad) is to the left Superior (head or cephalad) is to the left on the image or monitoron the image or monitor

Inferior (feet or caudal) is on the rightInferior (feet or caudal) is on the right

• Supérieure (tête) est du cote gauche du moniteur

• Inferieure (pied) est du cote droit

Longitudinal = Longitudinal = LongitudinaleLongitudinale

Notch/

AnteriorAnterior

PosteriorPosterior

Head/Head/ Feet/Feet/

Transducer OrientationTransducer Orientation TransverseTransverse

If the notch is towards the patient’s If the notch is towards the patient’s right side, the image will be transverseright side, the image will be transverse

Notch/Notch/HendiduraHendidura

• Si l’entaille est vers le cote droit du patient, l’image est inverse

Transverse imageTransverse imageImage transverseImage transverse

Notch

Patient’sPatient’s right right

Left/Izq.Left/Izq.

AnteriorAnterior

PosteriorPosterior

Coté droit

Scanning ControlsScanning Controls

Keys to Image Keys to Image OptimizationOptimization

Les clefs de l’image optimisation

ControlsControls Image depthImage depth ZoomZoom GainGain Time gain Time gain

compensationcompensation Focal zoneFocal zone

ProfondeurProfondeur AgrandissementAgrandissement GainGain CompensationCompensation Zone focaleZone focale

DepthDepthProfondeurProfondeur

Make image as large Make image as large as possible!as possible!

Use “Depth”Use “Depth”

Avoir un image plus large que possibleUtiliser ”Profondeur”

DepthDepthProfondeurProfondeur

Why make this Why make this image…image…

Pourquoi cet image…Pourquoi cet image…

When you can make When you can make this image?this image?

Quant on peut avoir Quant on peut avoir celle la?celle la?

ZoomZoomAgrandissementAgrandissement

To magnify just a To magnify just a part of the imagepart of the image

Pour agrandir seulement une partie de l’image

ZoomZoomAgrandissementAgrandissement

1 cm 1 cm

GainGain Scanner “artificially” brightens returned signal – –

two ways to dotwo ways to do Overall gain controls entire imageOverall gain controls entire image Time Gain CompensationTime Gain Compensation

• Echoes enhanced at a selected depth

• Le scanner “artificiellement” blanchit les signaux de retours. Deux façons de faire• Gain total contrôle l’image entière• Compensation de gain de temps

L’ écho est plus puissante a une profondeur désignée

Which image Which image demonstrates a higher demonstrates a higher

gain setting?gain setting?Quelle est l’image Quelle est l’image

obtenue avec la plus obtenue avec la plus haute gain? haute gain?

TGC (Time Gain Compensation)TGC (Time Gain Compensation)

Compensates echoes at selected Compensates echoes at selected depth (or time)depth (or time)

Sliding a lever to the right Sliding a lever to the right brightens the echoes at that depthbrightens the echoes at that depth

• Compensation de l’ écho a une profondeur désignée

• Glisser un bouton sur la droite blanchit l’ écho a cette profondeur

Gain Compensation

Time gain compensationTime gain compensationGain Compensation

Gain SettingsGain SettingsProblems if too dark or too brightProblems if too dark or too bright

Problèmes si c’est trop blanc ou trop noirProblèmes si c’est trop blanc ou trop noir

Solid mass?Masse solide?

Cystic mass?Masse Kystique?

Focal Zone = Focal Zone = Zone FocaleZone Focale Focal or “transmit” zone is depth at which beam Focal or “transmit” zone is depth at which beam

is narrowest = best resolution is narrowest = best resolution

Indicated by some sort of marker

• La zone focale ou de “transmission” est la profondeur a laquelle le faisceau est le plus étroit avec une meilleur résolution

Image InvertImage InvertImage inverséeImage inversée

You can reverse image orientationYou can reverse image orientation

Posterior

Anterior

LeftRightRightLeft RightRight

• Vous pouvez renverser l’orientation de l’image

Describing Ultrasound Describing Ultrasound FindingsFindings

Décrire les trouvailles Décrire les trouvailles échographiqueséchographiques

Anechoic = Anechoic = AnéchoiqueAnéchoique No internal echoes No internal echoes Examples: Cysts, gallbladder, Examples: Cysts, gallbladder,

urinary bladder, amniotic fluidurinary bladder, amniotic fluid

• Pas d’ écho interne• Ex.: kystes, vésicule

biliaire, vessie, liquide amniotique

Hypoechoic = Hypoechoic = hypoéchoïquehypoéchoïque– Lower echoes than Lower echoes than

adjacent tissueadjacent tissue– Examples: lymph Examples: lymph

nodes, some tumorsnodes, some tumors

• Écho < tissues avoisinantes

• Ex.: adénopathies, certains cancers

Isoechoic = Isoechoic = isoechoiqueisoechoique• Echoes equal in Echoes equal in strength to adjacent strength to adjacent tissuetissue•Examples: some Examples: some liver and kidney liver and kidney massesmasses• Écho = tissues

avoisinantes• Ex.: certaines

masses rénales ou hépatiques

• Echoes greater than Echoes greater than adjacent tissueadjacent tissue

• Examples: liver Examples: liver hemangioma, renal hemangioma, renal angiomyolipoma and angiomyolipoma and ovarian dermoid ovarian dermoid

Hyperechoic = HyperéchoicqueHyperechoic = Hyperéchoicque

• Écho> tissues avoisinantes

• Ex: hémangiome hépatique, angiomyolipome rénale & kyste dermoide

Analyzing the ImageAnalyzing the ImageAnalyser l’ image Analyser l’ image

Important to look at the area deep to Important to look at the area deep to the structure of interestthe structure of interest

Does it have an effect on the sound Does it have an effect on the sound deep to the structure?deep to the structure?

• Important de regarder les structures profondes en-dessous de la zone d’ intérêt

• Est-ce-que la zone d’ intérêt a un effet sur les échos en profondeur.

Acoustic EnhancementAcoustic EnhancementRenforcement acoustiqueRenforcement acoustique

Sound that travels Sound that travels more easily, usually more easily, usually through fluidthrough fluid

Brighter echoes Brighter echoes behindbehind

• Écho qui traverse plus facilement, le plus souvent a travers les liquides

• Plus pale en arrière

Acoustic Shadowing: blocks soundAcoustic Shadowing: blocks soundOmbre acoustique: bloque l’ échoOmbre acoustique: bloque l’ écho

Gallstone= Gallstone= lithiase biliairelithiase biliaire Bowel Bowel gas = gas = air intestinalair intestinal

Effect of Structure on SoundEffect of Structure on SoundL’ effet des structures sur l’ échoL’ effet des structures sur l’ échoFluid: “Enhances” sound so tissue Fluid: “Enhances” sound so tissue

deep is brighterdeep is brighterCalcification, bone, metal, air: blocks Calcification, bone, metal, air: blocks

sound so tissue deep is much darker sound so tissue deep is much darker (acoustic shadowing)(acoustic shadowing)

• Liquide: “renforce” l’ écho pour que les tissues en profondeur soient plus pale

• Calcification, os, métal, air: bloquent l’ écho pour que les tissues en profondeur soient plus noir (ombre acoustique).

Problems for ultrasoundProblems for ultrasoundDifficultés en échographieDifficultés en échographie

Cannot “see through” bone or air with Cannot “see through” bone or air with ultrasoundultrasound

So, have to work around bones like ribs to see So, have to work around bones like ribs to see parts of liverparts of liver

Cannot see structures behind air filled bowel Cannot see structures behind air filled bowel • Ne peut pas voir a travers les os ou l’air• Ainsi, on doit pouvoir contourner les os, par

exemples les cotes pour étudier le foie• Ne peut pas voir les structures en arrière d’un

anse intestinale remplie d’air

Ultrasound Gel = Ultrasound Gel = Gèle d’ ÉchoGèle d’ ÉchoNeed gel to displace Need gel to displace

air between skin and air between skin and transducertransducer

Could also use oil but Could also use oil but messymessy

• Besoin de gèle pour éliminer l’air entre la peau et la sonde

• Peut aussi utiliser de l’huile.

Simple CystSimple CystKyste simpleKyste simple

AnechoicAnechoic Thin, imperceptible wallThin, imperceptible wall Acoustic enhancementAcoustic enhancement

Nearly always benign, no matter whereNearly always benign, no matter where

• Anechoique• Paroi mince et

imperceptible• Renforcement

acoustique postérieur

Presque toujours bénin, partout

Solid Mass = Solid Mass = masse solidemasse solide Internal echoes from Internal echoes from

tissue withintissue withinHypoechoic, isoechoic, Hypoechoic, isoechoic,

or hyperechoicor hyperechoic

• Écho interne venant des tissues a l’ intérieur

• Hypo, iso ou Hyperéchoicque

Complex MassComplex MassMasse complexeMasse complexe

Features of cyst and Features of cyst and solid masssolid mass

• Caractéristiques a la fois solide et kystique

Doppler UltrasoundDoppler UltrasoundL’ échographie DopplerL’ échographie Doppler

Detects difference in frequency between the Detects difference in frequency between the transmitted echo and the returned echotransmitted echo and the returned echo

A moving structure changes the frequency of A moving structure changes the frequency of returning echoes returning echoes

• Détecte la différence de fréquences entre l’ écho transmise et réverbérée

• Un structure mobile change la fréquence de réverbération des échos

Doppler UltrasoundDoppler UltrasoundL’ échographie DopplerL’ échographie Doppler

Can be used to measure velocity of blood flowCan be used to measure velocity of blood flowHave to correct for angle between flow and ultrasoundHave to correct for angle between flow and ultrasound

• Peut être utiliser pour mesurer la vitesse du flot sanguin• On doit corriger pour l’ angle entre le flot et l’

écho

Types of Doppler UltrasoundTypes of Doppler UltrasoundTypes d’ échographie DopplerTypes d’ échographie Doppler

Continuous wave Continuous wave DopplerDoppler not used much in not used much in

imagingimaging Spectral DopplerSpectral Doppler Color DopplerColor Doppler Power DopplerPower Doppler

Onde continueOnde continue Pas très populaire en Pas très populaire en

imagerieimagerie SpectralSpectral CouleurCouleur PowerPower

Spectral Doppler = Spectral Doppler = Doppler Doppler SpectralSpectral

Can measure velocity and tell flow directionCan measure velocity and tell flow direction

Velocity

Time

• Peut mesurer la vélocité et déterminer la direction

Color Doppler = Color Doppler = Doppler Doppler CouleurCouleur Flow direction is assigned red or blueFlow direction is assigned red or blue

Flow velocity is assigned a hueFlow velocity is assigned a hue• Direction du flot est déterminée en bleue ou

rouge• Vitesse du flot est déterminée par la nuance

Color and Spectral DopplerColor and Spectral Doppler

Color Doppler

Spectral Doppler

Couleur et Doppler spectral

Doppler couleur

Doppler spectral

Color Color DopplerDoppler

Color on top indicates flow Color on top indicates flow towards transducertowards transducer

Color on bottom indicates flow Color on bottom indicates flow away from transduceraway from transducer

Can invert red and blueCan invert red and blue

• La couleur en haut indique le flot vers la sonde

• La couleur en bas indique le flot en direction opposée

• On peut inverser les couleurs

Doppler Couleur

Power Power DopplerDoppler More sensitive to slow flow but does not show directionMore sensitive to slow flow but does not show direction

• Plus sensitive au flot lent, mais ne montre pas la direction

Doppler de Puissance

Spectral Doppler WaveformsSpectral Doppler Waveforms

Arterial WaveformVaries by locationThis from hepatic artery

Venous WaveformVaries by locationThis from portal vein

Ondes de Doppler Spectral

Arterial flow = Arterial flow = flot artérielflot artériel Different indices used to evaluate resistance to flowDifferent indices used to evaluate resistance to flow Resistive index for exampleResistive index for example

Resistive index = (Peak in systole – peak end diastole)/Peak in systole

• Plusieurs indices pour évaluer la résistance du flot• Index résistive par exemple

Doppler PitfallsDoppler PitfallsPièges du DopplerPièges du Doppler

Very slow flow is not detectedVery slow flow is not detected May not detect flow if angle between flow and May not detect flow if angle between flow and

ultrasound is 90 degreesultrasound is 90 degrees Will miss flow if Doppler scale set too highWill miss flow if Doppler scale set too high• Flot très lent n’est pas détecté• Peut ne pas détecter le flot si l’angle entre la

sonde et le flot est de 90 dégrée• Manquera le flot si le calibrage est trop

grand

Reference Web SiteReference Web SiteSite Web de référenceSite Web de référence

www.sonoworld.comwww.sonoworld.com– on-line reference with on-line reference with

imagesimages– freefree– unknown casesunknown cases– links to other siteslinks to other sites

• www.sonoworld.com

• Reference en ligne avec images

• Gratuit• Cas inconnus• Liens a d’autres

sites