Imagerie anatomique quantitative par tomographie ultrasonore en diffraction : performances et limites des modélisations linéaires et non-linéaires

International audienceL'échographie est l'examen de première intention pour le diagnostic de nombreuses maladies. Les autres modalités (rayon X, IRM) sont associées à des inconvénients variables, souvent contraignants, particulièrement en pédiatrie. Mais l’échographie est mal adaptée à l'imagerie des tissus osseux hyperéchogènes (cas particulier des membres supérieurs et inférieurs). Dans ce cas, la modélisation linéaire « fluide » atteint ses limites. La tomographie ultrasonore en diffraction apparaît comme une alternative possible aux limites de l'échographie, permettant de prendre en compte des phénomènes physiques induits et/ou de s'en affranchir par des modélisations appropriées, en combinant numériquement l'information mutuelle entre plusieurs transducteurs. Les principes de base de la tomographie ont été établis dans le cas de milieux fluides. Le problème peut être linéarisé en utilisant l'approximation de Born, et un développement asymptotique en champ lointain. La version linéaire de la tomographie repose sur une inversion simple (et rapide) par épandage de rétroprojections filtrées. La fréquence utilisée pour nos applications est de 1MHz, permettant de limiter les phénomènes de diffusion multiple et d'augmenter la pénétration des ondes pour atteindre les zones inter- ou centro-diaphysaires des organes. Mais la résolution spatio-temporelle et le rapport contraste sur bruit décroissent. Notre groupe a développé un traitement multi-échelles par analyse en ondelettes des signaux qui permet d’améliorer le contraste. Des résultats obtenus avec un fantôme artificiel de bras de nouveau- né, et avec un pilon de poulet complet contenant peau, muscles et os seront présentés. Ces premiers résultats, très intéressants, sont cependant limités à une image morphologique et non pas paramétrique. Pour aller plus loin, il faut résoudre le problème inverse de manière non linéaire. Il existe plusieurs approches basées sur différentes modélisations mathématiques. Dans cette présentation, nous discuterons nos résultats obtenus par la méthode Full Waveform Inversion, sur différentes cibles académiques, et sur le fantôme de bras de nouveau-né