Estimation locale de la compression du signal RF pour l'élastographie ultrasonore : application à l'échographie endovasculaire
Institution:
Lyon, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
This work is in the line with methods for estimating the axial strain in elastography. Elastography is a technique, derived from ultrasounds, and which ultimate aim is to provide to clinicians a map of the elastic properties of soft biological tissues. These properties are of fundamental interest since a correlation is often observed between the development of a pathological process and the variation of the medium Young's modulus. Elastography rests on the basic principle of classical mechanics: estimating the local deformations within a tissue under the application of a stress. Most of signal processing methods consider this displacement within the medium as simple translations, resulting in delays of the corresponding acoustical waveforms in the RF signals. These local displacements are estimated as the position of the maximum of the cross-correlation function. These methods are efficient and accurate for very little deformations [0%- 2%] but fail rapidly with increasing strains, because they do not take into account the fact that, the signal suffers from a variation in shape. In the aim to increase the range of accurate estimation, we have modelled the different steps of the elastographic process and shown, that in first approximation, the signal after compression can be considered as a locally delayed and scaled replica of the signal before compression. In order to estimate this compression, we have developed an adaptive method for the estimation of local scaling factors. This estimation is based on an iterative stretching of the post-compression signal until reaching a minimal phase difference with the pre-compression signal. Results from simulations and phantoms have shown that the method remains accurate in the deformation range [0% - 7%]. Its application to intravascular data has moreover shown its potentiality for characterising the atherosclerotic plaque.
Abstract FR:
Ces travaux s'inscrivent dans le cadre des méthodes d'estimation de la déformation axiale en élastographie. L'élastographie est une technique dérivée de l'échographie, et dont le but ultime est de fournir au praticien, une cartographie des propriétés élastiques des tissus biologiques. Ces propriétés présentent un intérêt fondamental puisqu'une corrélation est souvent observée entre le développement d'un processus pathologique et la variation du module d'Young du milieu. L'élastographie repose sur le principe de base de la mécanique classique: évaluer les déformations locales d'un tissu sous l'action d'une contrainte. La majorité des techniques assimilent ce déplacement local au sein du tissu à de simples translations, résultant en un décalage des signatures acoustiques sur le signal RF. Les déplacements locaux sont alors estimés à partir de la position du maximum de la fonction d'intercorrélation correspondante. Ces méthodes s'avèrent être efficaces et précises pour de très petites déformations [0% - 2%], mais échouent rapidement pour de plus grandes déformations car elles ne tiennent pas compte de la variation de forme à laquelle le signal est assujetti. Dans le but d'élargir la gamme d'estimation, nous avons modélisé les différentes étapes du processus élastographique et montré qu'en première approximation, le signal après compression peut être considéré comme une version localement décalée et comprimée du signal avant compression. Afin d'estimer cette compression nous avons développé une méthode adaptative d'estimation de facteur d'échelle. Cette estimation est basée sur l'étirement itératif du signal après compression jusqu'à atteindre une différence de phase minimale avec le signal avant compression. Les résultats sur simulations et sur fantômes ont montré que la méthode reste précise dans la gamme de déformation [0% - 7%]. Son application à des données endovasculaires a de plus montré sa potentialité pour la caractérisation de la plaque d'athérosclérose.