Application de la force de radiation ultrasonore à l'imagerie d'élasticité des tissus biologiques

par Samuel Callé

Thèse de doctorat en Sciences de la Vie. Biophysique. Acoustique

Sous la direction de Frédéric Patat.

Soutenue en 2003

à Tours .

mots clés

• Acoustique
• Science des ultrasons
• Imagerie diagnostique
• Élasticité
• Acoustique
• Ultrasons
• Imagerie médicale
• Élasticité

Résumé

L'imagerie d'élasticité apporte des informations complémentaires au diagnostic ultrasonore conventionnel : elle permet de différencier les tissus sains et malins de duretés différentes. L'utilisation de la force de radiation ultrasonore comme source de contrainte peut permettre de générer une force localisée en profondeur. Ce travail étudie, de manières analytique, numérique et expérimentale, l'onde de cisaillement induite en profondeur par cette force de radiation dans un solide viscoélastique. Plusieurs paramètres, liés à l'évolution des déplacements de cette onde dans l'espace et le temps, sont particulièrement étudiés. Ainsi il est possible, soit à partir du suivi de l'amplitude ou de la durée de déplacement en un point, soit à partir du suivi en 2D de la vitesse locale de l'onde de cisaillement, de suivre l'élasticité du tissu sondé. Ces résultats vont permettre l'élaboration d'un appareil d'imagerie d'élasticité dynamique ayant pour but la détection précoce du cancer du sein.

Titre traduit

Application of the ultrasonic radiation force to elasticity imaging of biological tissues

Résumé

Elasticity imaging adds a new quality to conventional diagnostic ultrasound : it enables differentiation of tissues based on their hardness. The use of the ultrasonic radiation force as stress source allows to generate a localized vibration inside the tissue. In this work, analytical and numerical modelisations of shear wave displacements remotely induced in a viscoelastic solid by this internal radiation force are described. An experimental study based on optical detection of these shear waves is presented and confirms the theoretical results. Any parameters of the evolution of the shear wave displacements as a function of space and time are particularly studied : the displacement amplitude and time to reach this maximum of amplitude are directly linked to the tissue elasticity. Moreover, the evolution of the local shear velocity can be used to image this elasticity. From these results, an elasticity imaging equipment will be elaborated to detect hard cancerous tumors of the breast.