Comprendre les ultrasons
Comme toutes les ondes sonores, les ultrasons sont des ondes mécaniques qui exercent une pression sur les particules du milieu environnant. Ces pressions se propagent ou reviennent à l’envoyeur avec de précieuses informations !
SonS ou ultrasons ?
Les ondes identifiables par nos oreilles, que l’on appelle tout simplement son, ont une fréquence comprise entre 20 Hz pour les plus graves et 20 000 Hz pour les plus aigües. On parle d’ultrasons quand la fréquence des ondes dépasse ce seuil : entre 20 000 Hz et 10 000 000 HZ. Si l’humain ne peut les entendre, les ultrasons sont tout de même perceptibles par certains animaux. D’ailleurs les ondes à haute fréquence sont fréquemment utilisées comme répulsif (chats, chiens, rongeurs, souris, oiseaux…).
ℹ️ Une pollution à bas bruit
Le trafic nautique, intense dans certaines régions du monde, induit des changements de comportement chez les cétacés, comme les baleines bleues ou les dauphins. En effet, la plupart des bateaux produisent une gamme de sons proches de ceux utilisés par les mammifères pour communiquer. Ces perturbations peuvent provoquer des réactions d’évitement ou au contraire d’attraction, du stress, des signes d’affaiblissement…
Comment produire des ultrasons ?
S’il est naturel pour certains animaux de produire des ultrasons (la chauve-souris, le dauphin…), l’homme a mis au point des dispositifs permettant de générer des ultrasons à partir de l’énergie électrique :
- les générateurs piézoélectriques (utilisation de lamelles de quartz)
- les émetteurs magnétostrictifs (utilisation de corps ferromagnétiques comme le nickel)
- les émetteurs électrostrictifs (utilisation de corps céramiques)
Quelles sont les principales applications ?
- Les ultrasons dont la fréquence est comprise entre 16 kHz et 1 MHz : ont la possibilité d’entraîner des modifications chimiques ou physiques. Exemples d’utilisation : stérilisation de certains liquides comme le lait, nettoyage des fûts de bois utilisés pour stocker le vin, perçage de quelques micromètres dans des matières très dures…
- Les ultrasons dont la fréquence est comprise entre 1 et 10 MHz : sont utilisés principalement en imagerie médicale.
- Dans un but de dépistage et de diagnostic : techniques d’échographie et Doppler.
- Dans un but thérapeutique : en augmentant la circulation sanguine, les ultrasons permettraient de soulager l’inflammation, les raideurs et les douleurs au niveau musculaire. En provoquant un léger échauffement thermique, les ultrasons sont utilisés pour détruire des lésions bénignes ou malignes.
Les ultrasons focalisés de haute densité (HIFU) permettent d’atteindre des organes profonds sans nécessité d’incision (certains cancers du foie, de la prostate, fibromes utérins, glaucomes…). La lithotripsie est une technique qui utilise les ultrasons pour créer une accumulation de bulles de gaz faisant imploser les calculs rénaux et biliaires. Sur le même principe, la pharmaco-émulsification aide au traitement de la cataracte.
Toutes ces techniques représentent un certain nombre d’avantages :
- elles sont non-invasives,
- elles ne présentent pas de danger pour la santé,
- le matériel utilisé est peu onéreux et peu volumineux,
- les images sont observables et interprétables tout de suite.
👉 « En médecine, les applications des ultrasons sont principalement en cancérologie, en cardio-vasculaire et en neurosciences. »
ℹ️ Ultrasons : une courbe de progression exceptionnelle !
- En quelques décennies, nous sommes passés de 50 images acquises par seconde à plus de 10 000 !
- Les informations pouvant être recueillies sont de plus en plus variées, comme l’évaluation de la dureté des tissus (rigidité cardiaque, texture des tumeurs…) grâce à l’élastographie.
- Il est possible d’observer des vaisseaux dont le calibre est de plus en plus petit (fonction cérébrale des nouveau-nés, pathologies neurovasculaires, diabète…)
En recherche, l’étude des ondes et de leurs applications met en lien des physiciens et des médecins. De cette rencontre, née un moteur fantastique dans l’histoire de la médecine !
Les perspectives sont nombreuses, dont celle de détecter les pathologies le plus précocement possible, comme c’est le cas avec l’échoscopie, ou encore l’échoscopie en médecine générale.