Improvement of image quality of transcranial Doppler ultrasound

Résumé

L’échographie Doppler transcrânienne (TCD) est une méthode échographique qui mesure la vitesse du flux sanguin (FV) des vaisseaux cérébraux. L’utilisation de l’échographie TCD est très intéressante en raison de sa nature non invasive et de sa portabilité. Bien que le TCD soit recommandé dans les cliniques, son utilisation est entravée dans des cas comme le vasospasme puisque le calcul du débit sanguin est requis. Le calcul du débit sanguin nécessite une mesure précise du diamètre du vaisseau sanguin, et il ne peut être calculé que lorsque la qualité de l’image est bonne. Le problème avec le TCD réside dans la faible énergie ultrasonore qui pénètre à l’intérieur du cerveau, ce qui conduit à un faible rapport signal / bruit. Cela est dû à plusieurs effets, notamment l’aberration de phase, les variations de la vitesse du son dans le crâne, la diffusion, la discordance d’impédance acoustique et l’absorption du milieu à trois couches. Cette thèse cherche à pallier ces limitations dans un premier temps à travers le développement d’un modèle analytique qui étudie l’effet des pertes par transmission du aux variations impédance acoustique. Ce modèle calcule le coefficient de transmission dépendant de la fréquence pour une couche de peau et une épaisseur osseuse données. Cette approche a été validée expérimentalement en comparant les résultats analytiques avec des mesures obtenues à partir d’une plaque fantôme osseuse imitant le crâne. Les résultats ont montré qu’il était possible de choisir une fréquence d’excitation optimisée en fonction de la peau et des épaisseurs osseuses améliorant la qualité d’image du TCD. Sur la base de ces résultats, des expériences Doppler ont été réalisées sur la plaque fantôme osseuse plate en tenant compte de l’effet de désadaptation d’impédance acoustique. Les résultats ont permis la aux fréquences ayant un SNR élevé de la FV aux fréquences ayant un SNR élevé. Les débits sanguins ont été calculés, ce qui a montré une grande cohérence entre les différentes expériences. L’adaption de l’émission ultrasonore à une surface irrégulière telle qu’utilisée en contrôle nondestructif a par la suite été investigué pour la fenêtre temporale. Un modèle éléments finis a été utilisé pour démontrer le concept. Des expériences ont été réalisées sur cinq fantômes d’os temporal différents ayant des épaisseurs, une atténuation et une texture différentes. Les résultats disponibles de ces expériences ont montré une énergie transmise plus élevée avec une onde compensée en surface. Dans l’ensemble, les résultats obtenus à partir de ces travaux ont jeté les bases d’une étude in vivo afin de quantifier le taux de réussite du TCD à l’aide des méthodes proposées.

Date	30 avr. 2021
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Pierre Bélanger (Directeur(-trice)) & Catherine Laporte (Codirecteur(-trice))