Ultrafast 4D ultrasound imaging by orthogonal addressing of the 2D matrix array : row and Column addressing
Imagerie ultrasonore ultrarapide 4D par adressage orthogonal du réseau de sonde matricielle : adressage Ligne-Colonne
Résumé
With the advent of 4D ultrafast imaging at the Physics for Medicine Inserm 1273 laboratory, the ability to acquire in all three dimensions and with a high spatio-temporal resolution has been demonstrated. Several of the most effective 2D ultrafast imaging modalities have been extended to volume imaging (3D ultrasensitive power Doppler, 3D elastography ...). Their dissemination in clinic would greatly benefit to physicians. However the necessary means to implement ultrafast 4D are still too heavy and costly to hope for a transposition in the short or mid-term to the radiology departments. Developing smart strategies to reduce channel number has become a central issue. An original strategy based on the probe architecture consists of orthogonal row and column addressing of the Matrix Probe array, the Row and Column Adressing RCA. It offers a transducer solution perfectly adapted with ultra-fast plane waves imaging. With this approach, the probe can be driven by a single standard ultrasound unit, while maintaining a large aperture. The 2D matrix grid is organized according to N + N orthogonal channels, thus representing a reduction factor of N / 2. This strategy presents an important paradigm shift of imaging by dissociation of the focus pathways in transmission and reception and offers a new compromise in terms of spatio-temporal resolution. During this thesis work, the performances of the RCA associated with the ultra fast 4D imaging are studied for various cases. The principle of 4D ultrafast RCA imaging with orthogonal summation OPW are studied. 3D vector imagery for RCA is developed. A new high frequency RCA probe prototype (15MHz) is presented and tested on a 3D functional brain imaging protocol. Finally, a new modality of 3D imaging of the flux intensity is presented offering a new way of exploitation for the RCA probe.
Avec l’avènement de l’imagerie ultrarapide 4D au laboratoire Physics for Medecine Inserm 1273, la possibilité d’acquérir dans les trois dimensions et avec une haute résolution spatio-temporelle a été démontrée. Plusieurs des modalités phares de l’imagerie 2D ultrarapide ont pu être étendues à l’imagerie volumique (Doppler de puissance ultrasensible 3D, élastographie 3D …). Leur dissémination en clinique bénéficierait grandement aux praticiens. Cependant les moyens nécessaires à leur mise en œuvre sont encore trop importants pour espérer une transposition rapide en clinique. Le développant de stratégies intelligentes de réduction de voies est donc devenu un enjeu central. Une stratégie originale basée sur l’architecture de la sonde consiste en l’adressage orthogonal, par lignes et colonnes, du réseau de sonde matricielle, ou Row and Column Adressing RCA. Elle propose une solution transducteur tout à fait adaptée à l’imagerie ultrarapide par ondes planes. Grâce à cette solution, la sonde peut être pilotée par un seul échographe standard, tout en conservant une ouverture d’imagerie étendue. La grille matricielle 2D organisée selon N+N voies orthogonales, représentant ainsi un facteur de réduction de N/2. Cette stratégie présente un changement de paradigme important d’imagerie par dissociation des voies de focalisation en émission et réception et pose un nouveau compromis en termes de résolution spatio-temporelle. Au cours de ces travaux de thèse, les performances de la RCA associées à l’imagerie ultrarapide 4D sont étudiées pour divers cas. Le principe d’imagerie 4D ultrarapide RCA avec sommation orthogonale OPW sont étudié. L’imagerie vectorielle 3D pour la RCA est développée. Un nouveau prototype de sonde RCA haute fréquence (15MHz) est présenté et testé sur un protocole d’imagerie fonctionnelle cérébral en 3D. Enfin une nouvelle modalité d’imagerie 3D d’intensité du flux est présentée offrant un nouveau champ d’exploitation de la sonde RCA.
Origine : Version validée par le jury (STAR)