Techniques quantitatives ultrasonores pour caractériser l'anisotropie des tissus

Quantitative ultrasound techniques to characterize soft tissue anisotropy

• Auteur / Autrice : Lenin Chinchilla
• Direction : Emilie Franceschini, Alessandro Savoia
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur. Acoustique
• Date : Soutenance le 11/06/2020
• Etablissement(s) : Aix-Marseille en cotutelle avec Università degli studi Roma tre. Dipartamento di ingegneria
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LMA, Laboratoire de Mécanique et d'Acoustique (UMR 7031 ; CNRS, Ecole Centrale de Marseille, Aix-en-Provence) - Laboratorio di acusto elettronico ACULAB (Università degli studi Roma tre. Dipartamento di ingegneria)
• Jury : Président / Présidente : Emmanuel Le Clézio
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Piero Tortoli, Philippe Lasaygues
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hervé Liebgott, Sharon Lori Bridal

Mots clés

Mots clés contrôlés

Érythrocytes

Anisotropie

Ultrasons

Acoustique

Mots clés libres

Agrégats de globules rouges

Anisotropie

Ultrasons quantitatifs

Coefficient de rétrodiffusion

Sonde d'imagerie ultrasonore

Cmut

Red blood cell aggregates

Anisotropy

Quantitative ultrasound

Backscatter coefficient

Ultrasound imaging probe

Cmut

Résumé

Les techniques quantitatives ultrasonores basées sur la paramétrisation du coefficient de rétrodiffusion (BSC) supposent généralement que le tissu étudié est homogène et isotrope. Cependant, certains tissus tels que les agrégats des globules rouges, le myocarde ou les muscles du biceps présentent des propriétés acoustiques dépendantes de l'angle (BSC et/ou coefficient d'atténuation). L'objectif de cette thèse était d'intégrer l'anisotropie dans l'analyse de la rétrodiffusion tissulaire. Dans un premier temps, un modèle de rétrodiffusion ultrasonore est proposé et évalué numériquement pour caractériser les structures anisotropes des agrégats des globules rouges. Ensuite, une procédure expérimentale a été évaluée pour mesurer l'anisotropie du BSC dans des fantômes des tissus. Plus précisément, une comparaison des performances est effectuée entre une sonde à transducteur ultrasonore micro-usiné capacitif et une sonde piézoélectrique commerciale pour mesurer l'anisotropie de rétrodiffusion en utilisant la stratégie d'imagerie par orientation du faisceau focalisé

Quantitative ultrasound techniques based on the parameterization of the backscatter coefficient (BSC) generally assume that the tissue under investigation is homogeneous and isotropic. However, some tissues such as flowing red blood cell (RBC) aggregates, myocardium or bicep muscles exhibit angle-dependent acoustic properties (BSC and/or attenuation coefficient). The objective of this thesis was to incorporate anisotropy in tissue backscatter analysis. First, an ultrasonic backscattering model is proposed and evaluated numerically to characterize the anisotropic structures of RBC aggregates. Then, an experimental procedure was evaluated to measure BSC anisotropy in tissue-mimicking phantoms. More specifically, a performance comparison is carried out between a capacitive micromachined ultrasonic transducer probe and a commercial piezoelectric probe to measure backscatter anisotropy by using the focused beam steering imaging strategy