En conclusion, l’activit´e autour de l’imagerie photoacoustique que j’ai men´ee `a Creatis s’est ´etendu du d´eveloppement mˆeme de la plateforme d’imagerie (th`ese de Ma¨eva Val-let) jusqu’aux traitements avanc´es du signal associ´e (th`ese d’Aneline Dolet), en passant par le d´eveloppement d’instrumentation sp´ecifique `a ce type d’imagerie (th`ese Moham-mad Azizian). Ainsi, j’ai d´evelopp´e `a travers ce projet de recherche diverses comp´etences en syst`eme d’imagerie multi-modale, en formation de voie ultrasonore, en d´eveloppement d’instrumentation et en traitement du signal et des images. Bien qu’actuellement une di-minution de l’activit´e de recherche en imagerie photoacoustique soit pr´esente (absence de financement de recherche, fin des th`eses actuelles, ´equipement `a moderniser...), la plate-forme reste une vitrine locale et nationale pour de l’imagerie avanc´ee en photoacoustique. De plus, sa flexibilit´e permet de r´epondre `a des besoins tr`es ponctuels qui pourraient appa-raˆıtre. Ainsi, il est `a noter que la mont´ee en comp´etences sur cette plateforme me permet `
a l’heure actuelle de travailler avec une ´equipe de Rennes sur l’imagerie de complexes de nanoparticules photothermiques. Ainsi, mes comp´etences en imagerie photoacoustique sont capitales pour ´evaluer la r´eponse de ce complexe et r´efl´echir `a la possibilit´e d’une
3.5. CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES
utilisation conjointe en traitement th´erapeutique et en bio-imagerie.
Les perspectives des travaux en photoacoustique sont li´ees aux financements qui pour-raient ˆetre obtenus dans le cadre de nouvelles th´ematiques. Elles sont d´evelopp´ees plus loin dans le projet recherche que je pr´evois de mener dans les ann´ees `a venir.
CHAPITRE 3. IMAGERIE PHOTOACOUSTIQUE
Chapitre
4
M´ethode avanc´ee en imagerie ultrasonore
ultrarapide
4.1 Contexte
Depuis le d´ebut de ann´ees 2000, une v´eritable r´evolution a eu lieu dans l’imagerie ´echographique : l’imagerie ultrasonore dite ultrarapide. Elle est issue d’un changement profond de la fa¸con dont les images ´echographiques sont acquises et fabriqu´ees. En effet, jusqu’`a cette ´epoque, une imagerie ´echographique ´etait r´ealis´ee en r´ep´etant les actions suivantes : (1) des ´el´ements de la sonde sont s´electionn´es et focalisent le signal `a une profondeur, (2) ces mˆemes ´el´ements r´eceptionnent les signaux radio-fr´equences (RF) r´ etro-diffus´es par le milieu, (3) une formation de voie est utilis´ee pour fabriquer une ligne RF, (4) la ligne suivante est r´ealis´ee en modifiant les ´el´ements utilis´es. Ainsi, en prenant compte de la profondeur maximale de l’image z, la vitesse de propagation des ultrasons c et le nombre de lignes Nline de l’image, la cadence maximale d’une image ´echographique standard est :
f ps = 1 Nline
c
2z (4.1)
avec f ps le nombre d’image par seconde. Ainsi, pour une imagerie cardiaque d’une profon-deur typique de 15 cm, r´ealis´ee avec 96 lignes et une vitesse de propagation de 1540 m.s-1, une cadence de 50 images/seconde est obtenue (en n´egligeant les temps de traitement). Cette cadence est suffisante pour appr´ecier le mouvement et la structure globale du cœur mais est limit´e pour observer des micro-mouvements au cours du cycle cardiaque. Ainsi, plutˆot que de r´ealiser Nline´ev`enements de transmission (TX) / r´eception (RX), une strat´ e-gie bas´ee sur les ondes planes (plane wave PW) est apparue [Montaldo et al., 2009]. Ainsi, tous les ´el´ements de la sonde sont utilis´es en TX / RX et les diff´erentes lignes sont fabri-qu´ees ensuite en post-traitement. On parle d’onde plane car les signaux transmis ne sont pas focalis´es et un front d’onde plan est ´emis par la sonde. Cependant, il n’est pas possible en utilisant uniquement un front d’onde plan d’obtenir une qualit´e d’image ´equivalente `a celle obtenue en imagerie focalis´ee standard. Pour cela, [Montaldo et al., 2009] ont montr´e
CHAPITRE 4. M ´ETHODE AVANC ´EE EN IMAGERIE ULTRASONORE ULTRARAPIDE
qu’en d´epointant le front d’onde plan, de nouvelles r´ealisations de l’image ´etaient obtenues et que la sommation coh´erente de celles-ci permettait de revenir `a une qualit´e proche de celle de r´ef´erence : on parle d’imagerie coh´erente par composition d’ondes planes (steered plan wave SPW). En d´efinissant M le nombre d’ondes planes ´emisses, la cadence d’image devient alors :
f ps = 1 M
c
2z (4.2)
Ainsi, dans le cas pr´ec´edent et pour une unique onde plane, une cadence de 5000 images/seconde est obtenue. Cette cadence est r´eduite en augmentant le nombre d’ondes planes mais reste toujours sup´erieur `a celle de l’imagerie standard. Ainsi, un compromis est `a trouver entre le nombre de TX/RX `a effectuer et la cadence d’image recherch´ee. Cependant, la formation de voie utilis´ee pour cr´eer l’image ultrasonore impactera aussi la qualit´e de l’image et est aussi `a prendre en compte dans cette probl´ematique. Ainsi, dans ce chapitre, je vais me concentrer sur des m´ethodes avanc´ees de formation d’image ultrasonore toutes appliqu´ees `a l’imagerie ultrarapide par SPW. Ainsi, je pr´esente plusieurs formateurs de voies qui sont valid´es sur des images issues du premier challenge en imagerie ultrasonore (challenge PICMUS) et en imagerie passive de la cavitation. Une partie de ces travaux a ´et´e effectu´ee par moi-mˆeme dans le cadre de ce challenge et le reste des travaux a ´et´e effectu´e par deux doctorants travaillant sur l’imagerie de la cavitation.