Utilisation des ondes de cisaillement ultrasonores pour l'imagerie d'élasticité des tissus biologiques

Abstract

L'élastographie dynamique par force de radiation ultrasonore est une technique d'imagerie des propriétés élastiques des tissus biologiques. D'un point de vue mécanique, nous supposons que ces milieux sont isotropes c'est-à-dire que leurs propriétés sont indépendantes du choix des axes de référence. Le tenseur élastique qui définit les constantes physiques de ce milieu s'exprime en fonction de deux constantes indépendantes, le module d'élasticité volumique K (qui intervient lors de la propagation des ondes de compression), et le module d'élasticité de cisaillement μ (qui intervient lors de la propagation des ondes de cisaillement). L'apparition de certains type de cancers entraîne de faibles variations du module d'élasticité volumique K, mais peut modifier considérablement le module d'élasticité de cisaillement μ. La mesure de ce paramètre μ peut ainsi aider au diagnostic de ce type de pathologie des tissus. Un moyen judicieux de mesurer ce paramètre est d'utiliser un effet non linéaire de force de radiation ultrasonore. Cette force est proportionnelle à l'atténuation et à l'intensité des ultrasons émis dans le tissu par le système d'imagerie. Cette source de contrainte génère principalement une onde de cisaillement qui se propage avec une vitesse de phase proportionnelle au module de cisaillement et une polarisation purement transversale en champ lointain (loin de la source de contrainte). La mesure des déplacements du milieu, induits par la propagation de cette onde, peut permettre par résolution du problème inverse de remonter au module de cisaillement. Nous avons réalisé ces mesures à partir des lignes radiofréquences (RF) obtenues par un transducteur d'imagerie ultrasonore. Ce travail décrit précisément le traitement que nous avons réalisé sur les lignes RF. Ce traitement est basé sur l'utilisation d'une méthode d'estimation des retards temporels entre les lignes radiofréquences obtenues pendant la propagation de l'onde de cisaillement. L'influence de différents paramètres (taille de la fenêtre glissante d'analyse, rapport signal sur bruit des lignes RF, fréquence d'échantillonnage, caractéristiques du transducteur ultrasonore...) sur la précision de mesure des déplacements a été étudiée. Nous présentons les courbes des déplacements en fonction du temps obtenus après optimisation des paramètres de traitement. Ces résultats expérimentaux ont été favorablement comparés à un modèle physique et nous ont permis de remonter au module de cisaillement du milieu.