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Tours 2013 Oscillations transverses et estimation du mouvement en échocardiographie : le « Tagging Ultrasonore » H. Liebgott 1.

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1 Tours 2013 Oscillations transverses et estimation du mouvement en échocardiographie : le « Tagging Ultrasonore » H. Liebgott 1

2 Plan Introduction Oscillations transverses (OT) en géométrie linéaire « Le Tagging Ultrasonore »: Application des OT à léchocardiographie Conclusion 2

3 3 - Elastographie statique : fibroadénome - (E. Brusseau et V. Detti) - Echocardiographie : vue parasternale petit axe (O. Bernard) Insertion aiguille (Blue Phantom)

4 4 Objectifs: Estimation du mouvement Multi-composantes (2D, 3D) Précise (< pixel) Rapide (à la cadence dacquisition des images) Verrous: Approches conventionnelles (appariement de bloc, flux optique) échouent à estimer le déplacement latéral avec la même précision que le déplacement axial Approche proposée: Modifier la formation des images pour faciliter lestimation de mouvement Intro: Objectifs / Verrous /Approche proposée

5 5 Séquence conventionnelle Séquence dIRM marquée (dite de Tagging)

6 6 Réponse impulsionnelle spatiale (PSF) conventionnelle Amplitude Lateral position [mm] Depth [mm] Amplitude Comment obtenir une PSF avec des oscillations latérales ??

7 Images OT obtenues par contrôle de la PSF PSF spatialement invariante PSF séparable spatialement et en émission/réception 7 x z Amplitude Lateral position [mm] Depth [mm] Amplitude Formation des images OT

8 Expression de la PSF 8 w i () est une fenêtre qui depend des auteurs mod i () sont des fonctions cos() ou sin() On a choisi Formation des images OT

9 h(z) = f (excitation, réponse impulsionnelle du transducteur) Oscillations axiales présentes naturellement dans la PSF Modulation de la forme par des signaux dexcitation spécifiques h(x) = f (délais en tx/rx, pondération en tx/rx) Conception des délais et pondérations en tx/rx lapproximation de Fraunhoffer dit que pour une onde focalisée, le profil h() a la forme de la transformée de Fourier de la fonction douverture w() 9 Profondeur zLongueur donde λ de lexcitation Formation des images OT

10 σ0σ0 -x 0 +x 0 Une émission conventionnelle ne peut pas être dynamique Transmission affectant le profil de PSF le moins possible Formation de voies en réception Focalisation dynamique fixe les délais Apodization dynamique TF inverse du profil latéral souhaité 10 Profil souhaité TF et donc apodization correspondante σxσx λxλx Formation des images OT

11 Onde plane transmise Onde focalisée reçue Profil en tx 1 Pondération en rx OT obtenues en rx 11 Profil final

12 12 Modification des motifs de speckle Séquence conventionnelle Séquence US marquée (dite de Tagging)

13 Le « tagging ultrasonore »: application des OT en échocardiographie 13 Objectifs: Estimer le mouvement cardiaques grâces aux images OT Verrous: Géométrie dacquisition complexe: données sectorielles Vue parasternale petit axe

14 14 Profil en tx 1 Pondération en rx OT obtenues en rx Onde plane dépointée Onde focalisée Profil final

15 15 Profil attendu Profile obtenu Démontre la possibilité de produire des OT en géométrie sectorielle [Liebgott et al. IEEE IUS 2008 Pekin] PSF 2D Profil latéral

16 Simulations en échocardiographie 16 Modèle de ventricule gauche pendant un cycle cardiaque complet Evolution temporelle réaliste : volume et torsion [Arts et al. J. Biomech 1992] Rythme cardiaque : 75 ppm. Dimensions en fin de diastole 87 x 50 mm Paroi : 10 mm Field II + Cole [Liebgott et al. IEEE IUS 2009, Rome]

17 Phases spatiales pas de calcul dinter-corrélation complexe Forme analytique implantation efficace Performances stables en cas de données faiblement échantillonnées Formulation n-D de lestimateur porte ouverte à 3D Erreur diminuée jusquà 40% par rapport aux méthodes dappariement de bloc 17 [Basarab, Liebgott et al. IEEE Trans. IP 2009 ]

18 18 RéelEstimé Erreur [Liebgott et al. IEEE IUS 2009, Rome] Collaboration Univ. Cath. Leuven

19 19 A B C A BC Déplacement axial Déplacement latéral A BC [Liebgott et al. IEEE IUS 2009, Rome] Collaboration Univ. Cath. Leuven

20 Simulations réalistes A partir dun séquence réelle Segmentation manuelle du muscle Génération des diffuseurs – Distribution spatiale aléatoire uniforme – Amplitudes correspondant aux niveaux de gris de limage mode B – Mouvement estimé par une méthode de la littérature [Sühling 2005] Paramètres dun sonde cardiaque Esaote Field II [Jensen 92 / Jensen 96] 20 [Alessandrini et al. IEEE ICIP 2012, Orlando]

21 Simulations réalistes 21 FFT 2D ConventionnelleUS-Tagging

22 Simulations réalistes 22

23 Simulations réalistes 23 Erreur moyenne Ecart type TotalLatéralAxial

24 Expérimentation in vivo Echographe Ula-Op [Tortoli 2005] Sonde cardiaque Esaote à 2.1 MHz Sujet sain de 24 ans Acquisitions par A. Sérusclat (PH, HCL) Pas de référence analyse qualitative 24

25 Expérimentation in vivo 25 ConventionnelleUS-Tagging

26 Expérimentation in vivo 26

27 Conclusion – Le « tagging ultrasonore » pour faciliter lestimation de mouvement en échocardiographie formation dimages et estimation de mouvement par la phase résultats en simulation réaliste faisabilité in vivo – Travaux en futurs et en cours valider la partie in vivo modifier la formation des images passer en 3D 27

28 Tours 2013 Merci! H. Liebgott 28


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