Tomodensitométrie échographique - Ultrasound computer tomography

La tomographie par ordinateur à ultrasons
Objectif utilisation pour l'imagerie médicale des tissus mous

Tomographie par ordinateur à ultrasons ( USCT ), parfois aussi tomographie par ultrasons calculée , tomographie assistée par ordinateur à ultrasons ou tout simplement pour la tomographie à ultrasons , est une forme d' échographie médicale tomographie utilisant ultrasons ondes comme phénomène physique pour l' imagerie . Il est principalement utilisé pour l'imagerie médicale des tissus mous , en particulier l'imagerie du sein .

La description

Procédure de mesure d'un USCT 3D : récipient de mesure semi-sphérique rempli d'eau garni de réseaux de transducteurs à ultrasons dans des boîtiers cylindriques (éléments de transducteur sous forme de points verts). Placé au centre un objet simple (rouge). Onde sphérique émise (bleu semi-transparent), tous les autres transducteurs collectent des données. Le front d'onde interagit avec l'objet et réémet une onde secondaire (violet semi-transparent). Répété de manière itérative pour tous les transducteurs.

Les tomographes informatiques à ultrasons utilisent des ondes ultrasonores pour créer des images. Dans la première étape de mesure, une onde ultrasonore définie est générée avec des transducteurs à ultrasons typiquement piézoélectriques , transmise en direction de l'objet de mesure et reçue avec d'autres ou les mêmes transducteurs à ultrasons. Tout en traversant et en interagissant avec l'objet, l'onde ultrasonore est modifiée par l'objet et transporte maintenant des informations sur l'objet. Après avoir été enregistrées, les informations des ondes modulées peuvent être extraites et utilisées pour créer une image de l'objet dans une deuxième étape. Contrairement aux rayons X ou à d'autres propriétés physiques qui ne fournissent généralement qu'une seule information, les ultrasons fournissent plusieurs informations sur l'objet pour l'imagerie : l' atténuation que les expériences de pression acoustique de l'onde indiquent sur le coefficient d'atténuation de l'objet , le temps de vol de l'onde donne la vitesse d' informations sonores , et l' onde diffusée indique sur l' échogénicité de l'objet (par exemple indice de réfraction , morphologie de surface, etc.). Contrairement à ultrasons classique échographie , qui utilise multiéléments technologie de formation de faisceau , la plupart des systèmes utilisent USCT floues ondes sphériques pour l' imagerie. La plupart des systèmes USCT visent l'imagerie 3D, soit en synthétisant (« empiler ») des images 2D, soit en utilisant des configurations d'ouverture 3D complètes. Un autre objectif est l' imagerie quantitative au lieu de la seule imagerie qualitative .

L'idée de la tomographie par ordinateur à ultrasons remonte aux années 1950 avec des configurations de composition analogique, au milieu des années 1970, les premiers systèmes USCT "calculés" ont été construits, utilisant la technologie numérique. L'"ordinateur" dans le concept USCT indique la forte dépendance à l'égard des algorithmes avancés de traitement du signal numérique , de reconstruction d' image et de traitement d'image pour l'imagerie. La réalisation réussie des systèmes USCT au cours des dernières décennies a été possible grâce à la disponibilité croissante de la puissance de calcul et de la bande passante de données fournie par la révolution numérique .

Installer

Systèmes USCT conçus pour l' imagerie médicale d' un tissu mou visent généralement à résolution dans l' ordre de centimètres de millimètres et nécessitent donc des ondes ultrasonores dans l'ordre du méga - hertz fréquence . Cela nécessite généralement de l'eau comme moyen de transmission à faible atténuation entre les transducteurs à ultrasons et l'objet pour conserver des pressions acoustiques appropriées.

Les systèmes USCT partagent avec la tomographie commune la similitude architecturale fondamentale que l' ouverture , les éléments d'imagerie actifs, entourent l'objet. Pour la répartition des transducteurs ultrasonores autour de l'objet de mesure, formant l' ouverture , de multiples approches de conception existent. Il existe des configurations mono-, bi- et multistatiques de configurations de transducteurs. Les réseaux linéaires 1D ou 2D de transducteurs à ultrasons agissant comme émetteurs sur un côté de l'objet sont courants, sur le côté opposé de l'objet, un réseau similaire agissant comme récepteur est placé, formant une configuration parallèle . Parfois accompagné de la possibilité supplémentaire d'être déplacé pour recueillir plus d'informations sous des angles supplémentaires. Bien que la construction soit rentable, le principal inconvénient d'une telle configuration est la capacité limitée (ou l'incapacité) de collecter des informations de réflectivité, car une telle ouverture est limitée aux seules informations de transmission. Une autre approche d'ouverture est un anneau de transducteurs, parfois avec le degré de liberté de levage motorisé pour collecter des informations supplémentaires sur la hauteur pour l'imagerie 3D ("empilement"). Des configurations 3D complètes, sans besoin inhérent de mouvements d'ouverture, existent sous la forme d'ouvertures formées par des transducteurs distribués semi-sphériques. Bien que la configuration la plus chère, ils offrent l'avantage de données presque uniformes, recueillies dans de nombreuses directions. En outre, ils sont rapides dans la prise de données car ils ne nécessitent pas de mouvements mécaniques coûteux en temps.

Méthodes et algorithmes d'imagerie

Les méthodes de reconstruction tomographique utilisées dans les systèmes USCT pour l'imagerie basée sur la transmission d'informations sont la transformée de radon inverse classique et le théorème de tranche de Fourier et les algorithmes dérivés ( cone beam, etc.). En tant qu'alternative avancée, des approches basées sur l' ART sont également utilisées. Pour haute résolution et chatoiement bruit imagerie réflectivité réduite Focalisation en Techniques Aperture (SAFT), semblable à un radar « de SAR et sonar » s SAS , sont largement utilisés. Les approches d'inversion d' équation d'onde itérative en tant que méthode d'imagerie provenant de la sismologie font l'objet de recherches universitaires, mais leur utilisation pour des applications du monde réel est due à l'énorme charge de calcul et de mémoire qui reste un défi.

Application et utilisation

De nombreux systèmes USCT sont conçus pour l'imagerie des tissus mous et pour le diagnostic du cancer du sein en particulier. En tant que méthode basée sur les ultrasons avec de faibles pressions acoustiques , l'USCT est une méthode d'imagerie inoffensive et sans risque, adaptée au dépistage périodique . Comme les configurations USCT sont fixes ou motorisées sans contact direct avec le sein, la reproduction des images est plus facile qu'avec les méthodes courantes guidées manuellement (par exemple, l' échographie mammaire ) qui reposent sur les performances et l'expérience de chaque examinateur. Par rapport aux méthodes de dépistage conventionnelles telles que la mammographie , les systèmes USCT offrent potentiellement une spécificité accrue pour la détection du cancer du sein, car plusieurs propriétés caractéristiques du cancer du sein sont imagées en même temps : vitesse du son, atténuation et morphologie.

Voir également

Les références