Dans le cadre de cette section, je me concentre uniquement sur le formalisme Doppler et Doppler orient´e. Pour la partie sur les oscillations transverses, les outils ´etaient d´ej`a pr´esents au sein du laboratoire et j’avais ´etendu la m´ethode aux signaux harmoniques durant mon post-doctorat [Varray and Liebgott, 2013].
5.2.1 M´ethodologie
Afin de r´ealiser l’imagerie Doppler orient´ee, il est n´ecessaire d’acqu´erir des signaux bruts 2D+t. Ici, ce jeu est obtenu en transmettant une unique onde plane (sans angulation) dans le milieu, mais d’autres strat´egies peuvent ˆetre utilis´ees. La dimension temporelle, appel´ee temps court (slow time), correspond `a la dimension Doppler, c’est `a dire celle dans laquelle il faut estimer le changement fr´equentiel (la vitesse). Ainsi, la premi`ere ´etape du calcul consiste `a focaliser les signaux via une formation d’image type DAS. La limite de l’imagerie Doppler provient du fait que la vitesse est projet´ee sur la direction z avec les formations de voie standard, comme celle propos´ee dans le chapitre pr´ec´edent. Pour r´esoudre ce probl`eme, deux images vont ˆetre fabriqu´ees avec un angle ±θ en r´eception. Pour cela, au lieu de s´electionner les ´el´ements en face du pixel (x, z) `a reconstruire, les ´
el´ements li´es `a l’angle θ sont choisis. Il est aussi n´ecessaire de d´efinir le Fnumber, F# qui correspond au nombre d’´el´ements `a consid´erer (ouverture D de la sonde) en r´eception pour une profondeur donn´ee :
F#= z
D (5.1)
Une valeur de F# = 0 permet d’activer l’ensemble des ´el´ements en r´eception. Plus la valeur augmente, plus le nombre d’´el´ements diminue. Finalement, au lieu de sommer l’ensemble des signaux re¸cus comme pour le DAS standard, un sous-ensemble d’´el´ements de la sonde est utilis´e. Pour le pixel (x, z), les ´el´ements xn `a prendre en compte doivent respecter la condition suivante :
|x − xn+ z tan(θ)| < z
2F#cos(θ) (5.2)
Par la suite, la mˆeme approche que celle propos´ee dans [Dort et al., 2012] est utilis´ee. Pour chaque image `a ±θ, la vitesse est calcul´ee suivant le slow time grˆace `a une m´ethode de corr´elation fr´equentielle afin d’obtenir les cartes 2D de vitesse V±θ. Enfin, vu que la vitesse a ´et´e projet´ee sur deux directions diff´erentes, il est possible de revenir dans le domaine cart´esien :
Vx = V−θ− Vθ
2 sin(θ) et Vz =
V−θ+ Vθ
2 cos(θ) (5.3)
Afin de r´ealiser l’estimation de la vitesse, qui correspond `a un d´ecalage fr´equentiel, il est n´ecessaire de changer le domaine d’´etude. Pour cela, le signal RF r´eel est d´emodul´e pour ˆ
etre exprim´e dans un domaine complexe en phase / quadrature (In Phase / Quadrature, IQ). La formation de voie peut ˆetre ainsi r´ealis´ee avant ou apr`es cette d´emodulation. Ce-pendant, d’un point de vue pratique, passer dans le domaine IQ avant la formation de voie permet de cr´eer des images de taille plus petite qu’en RF, car l’information fr´equentielle sur l’axe z a ´et´e supprim´ee.
5.2. IMAGERIE DOPPLER ULTRARAPIDE ORIENT ´EE
(a) (b) (c)
(d) (e) (f)
Figure 5.1 – Illustration de la chaˆıne de traitement avec la formation (a, d) des deux images `a ±θ et (d, e) les cartes Doppler obtenues. La combinaison des deux permet d’ob-tenir le champ 2D des vitesses (c, f).
5.2.2 R´esultats
Comparaison imagerie orient´ee et oscillations transverses
Afin de valider l’approche de formation de voie orient´ee versus les oscillations trans-verses, diff´erentes simulations et acquisitions ont ´et´e r´ealis´ees. Dans ce document, uni-quement les r´esultats exp´erimentaux sont pr´esent´es. Ils ont ´et´e acquis sur un syst`eme de recherche Vantage 256 (Verasonics) qui permet de contrˆoler jusqu’`a 256 ´el´ements de la sonde. La sonde utilis´ee, la L7-4 (ATL), est compos´ee de 128 ´el´ements. Pour ´evaluer les deux m´ethodes, un disque d’agar de 2 cm de diam`etre a ´et´e fabriqu´e puis imag´e `a diff´erentes vitesses de rotation continues. Connaissant la vitesse continue du moteur et la dimension du disque, il est possible de calculer l’ensemble du champ 2D de vitesse du disque. Par la suite, un fantˆome de flux Doppler (Gammex 403TM Flow Phantom Model 1425B) est imag´e. L`a aussi, le fantˆome est calibr´e en d´ebit et vitesse et permet de connaˆıtre la v´erit´e terrain. Finalement, une acquisition in vivo sur une carotide a ´et´e r´ealis´e.
Afin d’illustrer l’impact du formateur de voie orient´e, l’ensemble des ´etapes de calcul pour le disque tournant est propos´e sur la Figure 5.1. Pour ces deux milieux, il est possible de calculer l’erreur moyenne en exploitant la v´erit´e terrain. Ainsi, comme cela est visible sur la Figure 5.2, les oscillations transverses pr´esentent un meilleur r´esultat que le formalisme de formation de voie orient´e pour le fantˆome Doppler. En effet, le flux dans ce milieu est plus adapt´e `a cet estimateur de mouvement. Dans le fantˆome de disque, le mouvement local est plus complexe et donc le voisinage qu’il est n´ecessaire de d´efinir pour les oscillations transverses diminue les performances globales de la m´ethode. Cependant, il est possible de noter, Figure 5.3, que ces deux m´ethodes permettent d’avoir des r´esultats tr`es coh´erents sur la carotide.
CHAPITRE 5. IMAGERIE DU FLUX
(a) (b)
(c) (d)
Figure 5.2 – Erreur quadratique moyenne de la vitesse (a-b) axiale et (c-d) lat´erale obtenue sur (a, c) le disque tournant et (b, d) le fantˆome de flux. Les gammes d’erreur sont d´ependantes du milieu observ´e et de la nature du mouvement `a quantifier.
(a) (b)
(c) (d)
Figure 5.3 – Illustration du flux vectoriel dans une carotide en imagerie Doppler orient´ee (premi`ere colonne) et par oscillations transverses (deuxi`eme colonne).