Imagerie des produits de contraste ultrasonore : simulation et approche de la perfusion myocardique
Institution:
Lyon, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
Like other imaging modalities (MRI or X-Ray), ultrasound scanning has become a contrast imaging modality. It consists in the enhancement of standard ultrasound imaging using an intra-veinously injected ultrasound contrast agent (USCA). Video intensity and Doppler signals of perfused region, reached by the contrast agent, are enhanced. Then, contrast imaging allows a better visualization of perfusion of different organs, and the approach of functional imaging like myocardial perfusion study. In vitro efficiency of USCA has been demonstrated, but its in vivo use has shown a decrease of efficiency. This work studies the interactions between contrast agent and intra-corporal medium, and the influence of measurement method in the aims of understanding this lack of efficiency. The influences of intra-corporal medium actions (pulmonary filtering, dilution of USCA bolus, diffusion of internal gas of USCA micro particles cardiac pressure) and ultrasound waves are inspected to evaluate physical modifications of USCA in in-vivo conditions. The impact of these physical changes on acoustical responses of USCA is then studied. As clinical evaluation is performed on echographic images, simulations of echographic signals are computed. Finally, the feasibility of absolute measurement of blood flow rate is evaluated. A comparison between a newly developed fluid dynamics based model of bolus dilution and acoustical measurements made on a circulating tubular phantom is made. Our conclusions are applied to the study of myocardial perfusion using an isolated pig heart model
Abstract FR:
A l'instar des autres méthodes d'imagerie (IRM, Rayons X), l'échographie est devenue une imagerie de contraste. Elle consiste en l'amélioration des performances de l'imagerie classique par injection intraveineuse d'un produit de contraste, constitué par une population de microparticules gazeuses (diamètre inférieur à 10 pm). L'agent de contraste ultrasonore est strictement vasculaire, il permet d'augmenter l'intensité vidéo sur 1 'image écho graphique et le signal Doppler des zones vascularisées dans le but d'améliorer la visualisation de structures internes du corps humain et d'aborder l'imagerie fonctionnelle telle que la perfusion myocardique. Les performances acoustiques in vitro de ces produits sont avérées. Cependant, l'utilisation de ceux ci dans le corps humain n'a pas permis d'obtenir la même efficacité. Ainsi, ce travail à pour but de mieux connaître le produit et ses interactions avec le milieu intracorporel. Les int1uences du milieu (filtrage pulmonaire, dilution du bolus de l'agent de contraste, diffusion du gaz interne des particules, pression cardiaque,. . . ) et de l'onde acoustique sont abordées pour connaître les modifications physiques du produit in vivo. L'impact de ces paramètres physiques sur la réponse acoustique des particules est étudié à partir d'un modèle acoustique linéaire dont nous précisons le domaine de validité. L'évaluation clinique se réalisant sur l'image échographique, nous présentons une simulation des signaux échographiques des produits de contraste. Cette approche qualitative est complétée par une approche quantitative portant sur la mesure de la perfusion. En premier lieu, nous comparons un modèle basé sur la mécanique des fluides, décrivant la dilution d'un bolus d'agent, à des mesures acoustiques effectuées sur un système circulant tubulaire. En second lieu, nos conclusions sur ce fantôme sont appliquées à l'étude de la perfusion myocardique sur des cœurs isolés de porcs.