L’émetteur et le récepteur étant confondus, les surfaces échogènes perpendiculaires au trajet du faisceau sont le mieux visualisées.
L’énergie réfléchie décroît très rapidement dès que l’angle d’incidence augmente jusqu’à ne plus capter le faisceau réfléchi.
La sonde doit être orientée perpendiculairement à l’interface donc aux contours des structures à visualiser.

Le coefficient de réflexion R se calcule à partir des impédances acoustiques. L’interface tissus /os laisse passer environ 1/3 de l’énergie incidente. Cela signifie qu’une structure échogène située derrière un os est masquée. Le coefficient de réflexion eau/air est proche de 1 : la présence d’air entre la sonde et la peau qui atténue la quasi-totalité du signal.

En pratique, un gel de contact est appliqué sur la peau. Ce gel que l’on met entre l’émetteur et la peau du patient correspond à une couche anti-reflet. L’impédance acoustique du gel est adaptée pour que la transmission entre la source et le sujet soit quasi-parfaite.

En revanche, l’exploration par les ultrasons des organes contenant de l’air (poumons, tube digestif) est limitée. Pour déceler des substances peu échogènes, le faisceau ne doit pas être pas trop absorbé par les tissus : les fréquences utilisées doivent être suffisamment basses.

En pratique, la sonde et la fréquence sont choisies par l’utilisateur selon la nature de l’examen. Les hautes fréquences, qui donnent des meilleures images, sont réservées aux structures de surface. Pour améliorer la résolution spatiale, le faisceau ultrasonore peut être focalisé pour améliorer l’image dans une certaine zone (focale pour la profondeur de champ en photographie). L’échogénicité, c'est la plus ou moins grande aptitude des tissus à renvoyer les US.

En échographie A ou d’amplitude,

l’image représente l’énergie réfléchie par les structures échogènes en fonction du temps. Il s’agit d’une mesure unidimensionnelle (sur le trajet du faisceau qui est supposé fixe).

En échographie B ou échographie de brillance,

les échos sont représentés en fonction du temps sous forme de points lumineux d’autant plus brillants que leur coefficient de réflexion est plus grand. Le signal reçu est amplifié pour compenser l’atténuation de l’onde par absorption. Cette amplification est d’autant plus grande que le temps qui sépare l’émission de l’onde de la réception de l’écho est long. Comme en échographie A, les structures peuvent être localisées à partir de la mesure du temps entre l’émission et la réception.

L’échotomographie est la représentation sur un écran des différentes structures échogènes sous forme d’un plan de coupe. Les sondes actuelles sont constituées par un grand nombre de émetteurs capteurs ultrasonores de petites dimensions placés côte à côte (barrette linéaire). Un dispositif électronique permet d’activer les transducteurs à tour de rôle ce qui permet d’obtenir une image au 100ème de seconde adaptée à l’étude des organes à mouvements rapides, c’est une échographie ditedynamique. Elle est très utilisée dans les investigations des tissus mous. un ultrason émis les tissus jusqu'à ce qu'il soit arrêté par une structure, et réfléchi. Il est renvoyé en direction de la sonde comme un faisceau lumineux par un miroir. Plus la structure est éloignée, plus il met de temps à revenir. Le calculateur contenu dans la machine converti ce temps en distance par rapport à la sonde. Il indique sur une ligne par un point à la distance calculée où se trouve la structure en question. Les autres émetteurs contigus sur la sonde génèrent plusieurs lignes parallèles les unes aux autres qui couvrent ainsi l'écran. La machine construit à partir de ces traits une image formée de milliers de points représentant une coupe de l'endroit où est placée la sonde.

Le doppler

traduit le mouvement d'une structure par un bruit ou une courbe. Couplé à l'échographie et en attribuant un codage couleur au sens du flux, le sang circulant est visualisé dans les vaisseaux. Le flux sanguin est le plus souvent coloré en rouge quand il se déplace vers la sonde, bleu quand il s'en éloigne et jaune quand le sang tourbillonne. L'effet Doppler est lié à la variation de fréquence entre l'onde émise et l'onde reçue du fait d’une interface acoustique mobile, comme les hématies dans le flux sanguin. La fréquence recueillie diminue quand la cible s'éloigne et augmente quand la cible se rapproche.

L’analyse et la comparaison entre de la fréquence des trains d'onde émis et ceux recueillis permet de déduire la vitesse et le sens de déplacement de la cible (des hématies) ; il est alors possible de mesurer la vitesse de déplacement du sang (et le volume par unité de temps) à travers un orifice (valve cardiaque) ou un conduit (artère ou veine). Dans les échographes récents, la même sonde sert à la fois d'émetteur et de récepteur pour l'imagerie comme pour l'effet Doppler.

Une sonde d'échographie

se définit par sa longueur d'onde ; en clinique, on utilise des sondes dont de longueurs d'ondes de 2,5 à 12 MHz.

Shématiquement plus la longueur d'onde d'une sonde est longue, plus cette sonde est adaptée à visualiser des structures superficielles ; inversement, plus sa longueur d'onde est courte, plus la sonde est adaptée aux structures profondes.

Pour l'échographie cardiaque, une sonde de 2,5 à 5 MHz est utilisée, la profondeur habituelle du cœur dans le thorax étant de 10 à 15 cm.

En revanche, une sonde de 8-12 MHz est adaptée aux explorations vasculaires périphériques comme les artères carotides, ces sondes étant performantes jusqu'à des profondeurs de 4 à 5 cm.

Il est donc utile en ALR de disposer d'une sonde de 8-12 MHz pour les nerfs les superficiels (plexus brachial inter scalénique, sciatique poplité…) et d'une sonde de 5 MHz environ pour les blocs les plus profonds (sciatqiue proximal,plexus lombaire…).

Par ailleurs la forme de la sonde influe aussi sur l’image ; les sondes courbes de cardiologie semble peu adaptées à l'ALR, alors que les sondes barrette planes utilisées pour les explorations vasculaires sont plus adaptées.

Sémiologie ultrasonore en ALR

Les liquides dans lesquels il n’y a pas de particules en suspension, se laissent traverser les sons. Ils ne se signalent pas par des échos et sont noirs sur l'écran.

Les liquides avec des particules, le sang, le mucus, contiennent de petits échos. Ils apparaissent donc dans des tons de gris plus ou moins réguliers.

Les structures solides, comme l'os, captent et renvoient les échos en laissant passer très peu, donnent une forme blanche avec une ombre derrière elle. Une exception cependant, la voûte crânienne, très fine et perpendiculaire aux échos, elle en laisse passer. Les gaz sont, comme l'os, très blancs.

Les tissus mous sont plus ou moins échogènes ; les fascia donnent des traits clairs, le muscle est plus sombre. Les nerfs sont noirs au niveau des racines où ils sont pauvres en tissu conjonctif puis prennent en périphérie un aspect caractéristique en nid d’abeille.

Caractéristiques écho-doppler des structures rencontrées au cours de l'ALR

Le nerf doit son apparence échographique à sa structure : fibres nerveuses, groupées en fascicules entourés de tissu conjonctif, le périnèvre. Cette disposition en fascicules donne en coupe transversale une image échographique de type folliculaire, en nid d’abeille, ; chaque îlot hypoéchogène correspond à un fascicule de taille et de nombre variable.

L'ensemble de ces îlots hypoéchogènes baigne dans un environnement hypoéchogène, correspondant au périnèvre, le tout entouré par l'épinèvre. Périnèvre et épinèvre sont échogènes. En coupe longitudinale, le nerf a un aspect fibrillaire, feuilleté, résultant de la succession de fascicules et d’endonèvre hypoéchogènes.

En fonction de la fréquence de la sonde, le nerf peut prendre un aspect différent, mais il reste globalement hypoéchogène, l'hypoéchogénicité étant plus marquée avec une sonde à haute fréquence. L'aspect hyperéchogène des fibres nerveuses apparaît davantage chez les patients corpulents.

On retrouve écrit partout que le nerf se distingue du tendon et du muscle par son absence d'anisotropie (une orientation adéquate de la sonde ne serait pas nécessaire pour les visualiser). C'est archi faux, en fait ils le sont moins. Les "neurofibres", c'est à dire le tissu axonal ne subit pas l'anisotropie, mais tout le reste oui. C'est pour cela que les racines au niveau du BIS, par exemple, sont hypoéchogènes et ne subissent pas l'anisotropie, mais dès que le tissu conjonctif s'étoffe, que le nerf prend peu ou prou sont aspect en "nid d'abeille", toutes les structures intraneurales conjonctives subissant l'anisotropie, cet artéfact fonctionne parfaitement pour mieux distinguer les nerfs, et les faire apparaître ou disparaître au grès d'un léger changement d'incidence des US.

Au niveau des foramen et tunnels ostéofibreux, les nerfs perdent leur aspect en nid d’abeille et sont plus homogènes et hypoéchogènes, aplatis transversalement. L’étude dynamique du nerf sur son trajet permet de l’étudier et de choisir la zone optimale de ponction pour l’ALR. L’étude des nerfs en echographie est aussi indiquée dans les traumatismes, les tumeurs et les syndromes canalaires.

Visualisation de la solution d'anesthésique local injecté

L'anesthésique local injecté au contact du nerf est un liquide, qui ne réfléchit pas les ultrasons. Cette collection liquidienne donne un "vide échographique", un anneau, plus ou moins complet et plus ou moins circulaire entourant le nerf.

L'image obtenue est évocatrice de celle d'un beignet d'où le nom de "signe du beignet" (doughnut sign) donné à cette diffusion annulaire de l'anesthésique local qui entoure totalement le nerf. L’aspect est en croissant de lune ou en flaque sombre qui écarte les tissus sur un coté du nerf dans les autres cas.