Time reversal elastography : mechanical characterization of biological tissues by shear-wave phased array

Élastographie par retournement temporel : mesure des propriétés mécaniques des tissus biologiques par réseau de sources d’onde de cisaillement

Chadi Zemzemi (1)

1 LabTAU - Application des ultrasons à la thérapie

This thesis is in line with shear-wave elastography research. After, a bibliographic review, an experimental study shows that the resolution on ultrasound elastography is of the same order of magnitude of the echography resolution and its limit exceeds the shear-wavelength. The original aspect of this work is the use of a phased array of mechanical sources to generate and control shear waves. A time reversal mirror of six shakers is set up. This device shows a space-time control of shear-wave field in gelatin-graphite phantom. Compared to the use of a single source, this phased array of shear-wave improves by 10dB the signal to noise ratio. Using this method on human skull model shows the possibility to deliver and control shear waves in brain using bone conduction. Finally, the application of this method on shear-wave elastography of abdominal layers is shown by a study on synthetic model and in vivo on a healthy volunteer

Le travail mené dans cette thèse s’inscrit dans la continuité des recherches sur l’élastographie par onde de cisaillement. Après un rappel bibliographique, la présentation d’une étude expérimentale montre que la résolution en élastographie par ultrasons est du même ordre de grandeur que la résolution en échographie et que sa limite dépasse la longueur d’onde de cisaillement. L’originalité de ce travail repose sur l’utilisation d’un réseau de sources mécaniques pour la génération et le contrôle des ondes de cisaillement. Un miroir à retournement temporel de six vibreurs est d’abord mis en place. Ce dispositif montre un contrôle spatio-temporel du champ élastique dans un gel gélatine-graphite. Comparé à l’utilisation d’un seul vibreur, le réseau de sources, proposé dans ce travail, améliore de 10dB le rapport signal sur bruit. L’application de cette méthode sur un modèle du crâne humain montre la possibilité de délivrer et contrôler les ondes de cisaillement dans le cerveau par conduction osseuse. Enfin, l’application de cette méthode à l’élastographie des couches abdominales est présentée par une étude sur un modèle synthétique et in vivo sur un volontaire sain

Mots clés: Elastography; Medical imaging; Shear-wave; Time reversal; Ultrasound

Mots clés: Elastographie; Imagerie médicale; Onde de cisaillement; Retournement temporel; Ultrasons

Domaines: Imagerie médicale

Chadi Zemzemi. Élastographie par retournement temporel : mesure des propriétés mécaniques des tissus biologiques par réseau de sources d’onde de cisaillement. Imagerie médicale. Université de Lyon, 2018. Français. ⟨NNT : 2018LYSE1217⟩. ⟨tel-02004434⟩