Méthodes d'estimation de vitesses des flux en imagerie ultrasonore haute fréquence (Application to the study of the microvasculature.)

L objectif de ce travail est la proposition d une nouvelle méthode d estimation des vitesses de flux en imagerie ultrasonore haute fréquence lorsque les méthodes Doppler ne peuvent plus être mises en œuvre parce que les vitesses sont trop faibles ou que le système d imagerie utilise un capteur unique en déplacement. Cette méthode est basée sur l analyse du mouvement du speckle qui est l aspect granuleux des images e chographiques. Nous avons été amenés à prendre en compte la statistique spatiale et temporelle des images ultrasonores, les modèles de formation de l image ultrasonore ainsi que les méthodes existantes d estimation de mouvement pour proposer une méthode originale appelée SFI Speckle Flow Index . Cette méthode repose sur l analyse de la variance temporelle locale le long de la séquence d images et ne nécessite donc pas de mise en correspondance de blocs. Une implémentation sous la forme d un filtrage linéaire de la séquence a également permis de proposer une implémentation temps réel de notre méthode. La validation de cette méthode a été réalisée à partir de données expérimentales acquises sur des fantômes en gélatine traversés par un fluide à vitesse calibrée. Nous avons ainsi pu montrer les performances et les limites de la méthode. Pour des vitesses de flux jusqu à 2 mm/s, c est à dire de l ordre de ce qui est observé dans la microcirculation chez l homme ou l animal, cette nouvelle méthode statistique permet d estimer des vitesses des flux. Quelques exemples d estimation de flux en biologie sont finalement présentés.The objective of this work is to propose a new method for estimating flow velocity with high frequency ultrasound imaging when Doppler methods can not be used because of very low velocities or because of an imaging system using a single scanning transducer. This method is based on the analysis of the movement of the speckle which is the granulous aspect of echographic images. We took into account the spatial and temporal speckle statistics, ultrasound image formation models as well as the existing motion estimation methods in order to propose an original method called SFI "Speckle Flow Index". This method is based on the analysis of the local temporal variance across the image sequence and does not necessitate block matching. The method has been implemented as a linear filtering of the sequence and permits real time computation. The method has been validated with experimental data gathered on gelatine phantoms crossed by a fluid at calibrated velocities. We have shown the performances and the limits of the method. For flow velocities up to 2 mm/s, on the order of what is observed in the microcirculation for human and animal, this new statistical method permits flow velocities estimation. Some applications of flow estimation in biology are finally presented.VILLEURBANNE-DOC'INSA LYON (692662301) / SudocSudocFranceF