Etude des phénomènes de non-linéarités ultrasonores : Analyse théorique et expérimentale de systèmes de mesure du paramètre B/A par la méthode d'amplitude finie

• Auteur / Autrice : Laurent Allies
• Direction : Djilali Kourtiche
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Instrumentation et micro-électronique
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université Henri Poincaré Nancy 1. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ultrasons en médecine

Méthode comparative

Théories non linéaires

Imagerie médicale

Acoustique non linéaire

Transducteurs ultrasonores

Résumé

L'objectif de cette thèse est l'étude théorique et expérimentale des méthodes comparatives utilisées pour la mesure du paramètre de non linéarité ultrasonore b/a de milieux liquides et biologiques. Ces principes de mesure, appartenant à la famille des méthodes dites d'amplitude finie, reposent sur l'analyse harmonique de l'onde ultrasonore détectée après sa traversée dans le milieu à caractériser. Dans une première partie, après une présentation des bases théoriques de l'acoustique non linéaire, nous développons les différentes solutions analytiques reliant le paramètre b/a aux composantes harmoniques de l'onde détectée, puis nous proposons de nouvelles solutions pour le second harmonique, plus simples et exploitables expérimentalement. Ces solutions intègrent les phénomènes de diffraction, d'absorption, et de non linéarité. Après une revue des différentes méthodes de mesure décrites dans la littérature, nous consacrons le quatrième chapitre à l'analyse théorique et expérimentale des méthodes comparatives utilisant deux transducteurs, pour l'émission et la détection de l'onde ultrasonore. L'originalité de ce travail repose sur la prise en compte des sensibilités des transducteurs dans les différentes expressions du paramètre b/a. Nous développons ainsi une fonction de sensibilité du système de mesure permettant de définir les situations expérimentales les plus adaptées à la méthode comparative. Le principal intérêt de cette méthode est de s'affranchir de la calibration des transducteurs, ce qui est envisageable si la fonction de sensibilité est voisine de l'unité. Des expérimentations valident ensuite les différents développements théoriques. Dans le dernier chapitre nous proposons une méthode de mesure originale du paramètre b/a en mode pulse-écho n'utilisant qu'un seul transducteur en émission-réception. Ce procédé est ensuite complété par un dispositif de filtrage améliorant la détection du second harmonique de l'écho. Les expérimentations confirment les prédictions théoriques et montrent la possibilité d'exploiter ce système en imagerie médicale quantitative, par la connaissance supplémentaire du paramètre b/a du milieu biologique analysé.