L'effet Doppler (Christian Doppler, 1842) est le décalage de fréquence d'une onde lorsque la source ou l'observateur est en mouvement. En médecine, l'écho-Doppler utilise des ultrasons de 2 à 18 MHz pour mesurer la vitesse du flux sanguin : les globules rouges en mouvement réfléchissent les ultrasons avec un décalage de fréquence proportionnel à leur vitesse (effet Doppler). Cet examen non invasif et non irradiant est incontournable en cardiologie, angiologie et obstétrique.
◉Principe physique
La formule de Doppler donne le décalage de fréquence : Δf = 2·f₀·v·cos(θ)/c, où f₀ est la fréquence émise, v la vitesse du flux, θ l'angle entre le faisceau et le flux, et c la vitesse du son dans les tissus (~1 540 m/s). Plus le flux est rapide et l'angle faible, plus le décalage est grand — et donc mesurable avec précision.
◉Modes Doppler
Doppler continu (CW)
Émission et réception en continu. Mesure les vitesses élevées (> 2 m/s). Indispensable pour les sténoses sévères et les valvulopathies. Pas de résolution spatiale.
Doppler pulsé (PW)
Mesure à une profondeur précise (volume-échantillon). Résolution spatiale excellente. Vitesses limitées (≤ 1,5 m/s). Standard pour la cardiologie et l'obstétrique.
Doppler couleur (CDE)
Cartographie du flux en couleurs (rouge = vers la sonde, bleu = en s'éloignant) superposée à l'image B-mode en temps réel. Orientation diagnostique rapide.
Doppler énergie (Angio-Doppler)
Visualise la présence d'un flux sans information directionnelle. Très sensible aux flux lents. Imagerie de la vascularisation tumorale, rein, testicule.
◉Applications cliniques
| Spécialité | Examen | Ce que l'on mesure |
|---|---|---|
| Cardiologie | Écho-Doppler cardiaque | Débit, fractions d'éjection, pressions |
| Angiologie | Écho-Doppler vasculaire | Sténoses, thromboses, plaques |
| Obstétrique | Doppler ombilical | Flux utéro-placentaire, bien-être fœtal |
| Neurologie | Doppler transcrânien (DTC) | Vélocités artérielles cérébrales |
| Urologie | Doppler testiculaire | Torsion testiculaire (urgence) |
| Oncologie | Angio-Doppler tumoral | Néoangiogenèse tumorale |
◉Chronologie
Christian Doppler publie son traité sur le décalage de fréquence des ondes émises par des sources mobiles. Il illustre par les étoiles doubles et les sons.
Buys Ballot confirme expérimentalement l'effet Doppler avec des musiciens jouant dans un train en mouvement. La fréquence perçue varie selon la vitesse du train.
Shigeo Satomura (Japon) réalise le premier écho-Doppler médical — il mesure la vitesse du flux aortique chez le chien. Naissance de l'ultrasonographie doppler médicale.
Donald Baker développe le Doppler pulsé (PW) permettant la mesure à une profondeur précise. Application à la cardiologie et à l'obstétrique.
Introduction du Doppler couleur (CDE) — cartographie en temps réel du flux sanguin superposée à l'image B-mode. Révolution diagnostique en cardiologie.
Développement du Doppler de puissance (angio-Doppler) — très sensible aux flux lents. Imagerie de la vascularisation tumorale et rénale.
Doppler ultrafast (Inserm / ESPCI Paris) : 10 000 images/seconde. Cartographie des flux dans tout l'organe simultanément. Détection de flux capillaires. Application cérébrale.
◉Vocabulaire
- ΔF DOPPLERDécalage de fréquence entre signal émis et reçu — proportionnel à la vitesse du flux sanguin
- ANGLE θAngle entre le faisceau ultrasonore et la direction du flux — idéalement < 60° pour une mesure fiable
- ALIASINGArtefact Doppler pulsé : sous-échantillonnage lorsque la vitesse dépasse la fréquence de répétition (PRF)
- PIVPic de vitesse instantané — vitesse maximale mesurée lors du cycle cardiaque
- IRIndex de résistance (Pourcelot) : (V systolique − V diastolique) / V systolique. Normal rein : 0,6–0,7
- FRFEFréquence de répétition des fréquences d'émission (PRF) — détermine la vitesse max mesurable sans aliasing