Study of the Viscoelastic Properties of Soft Tissues by MR-Elastography. A Multi-Scale Approach - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2009

Study of the Viscoelastic Properties of Soft Tissues by MR-Elastography. A Multi-Scale Approach

Etude des Propriétés Viscoélastiques des Tissus Mous par Elastographie IRM. Une Approche Multi-Echelle

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Abstract

Ultrasound andMRI elastography has developed rapidly these past days in order to estimate the viscoelastic properties of soft tissues. This new diagnostic tool is particularly adapted to characterize pathologies such as breast carcinoma because of its higher elasticity than the surrounding tissue. In the first part of the manuscript, viscoelasticmedia are presented in order to describe their mechanical behaviors while an elastic wave is generated. Several rheological models are introduced and analyzed to find the more adapted description of the mechanical properties of soft tissues estimated out of MR-Elastography acquisitions. The second part presents the different techniques of ultrasound elastography and the basis of the Magnetic Resonance Imaging in order to better understand the objectives of MR-Elastography. Two MR-Elastography sequences are theoretically and experimentally analyzed in order to optimize the quality of mechanical properties estimation. The third part enlightens the difficulties to adapt current MR-Elastography sequences to short T2* tissues such as the carotid or the heart. Thus, a new sequence is introduced : the DENSE-MRE sequence. This new MRI sequence is theoretically and experimentally compared to conventional MR-Elastography sequences. And this new sequence is is used in vivo to estimate elastograms of heart during the heart cycle.
Ces dernières années, l'élastographie ultrasonore et IRM s'est développée afin de caractériser les propriétés viscoélastiques des tissus mous. Ces nouvelles méthodes d'imagerie sont particulièrement prometteuses pour caractériser des pathologies comme les carcinomes dans le sein qui présentent une élasticité plus importante que les tissus environnants. Dans la première partie du manuscrit, une présentation des milieux viscoélastiques permet de décrire les comportements mécaniques observés lorsqu'un tel milieu est sollicité par une onde élastique. Différents modèles de propagation d'ondes de cisaillement sont analysés afin d'arrêter un choix quant au modèle utilisé pour estimer les propriétés mécaniques des tissus biologiques par élastographie IRM. Dans la seconde partie, les différentes méthodes d'élastographie par imagerie ultrasonore sont présentées avant d'introduire quelques bases de l'imagerie par résonance magnétique nécessaires à la compréhension de l'élastographie IRM. Deux approches de programmation du codage des déplacements sont comparées théoriquement et expérimentalement de manière à optimiser la qualité de l'estimation des propriétés mécaniques. Enfin la troisième partie aborde les difficultés de mise en oeuvre de ces deux techniques d'acquisition pour certains organes du corps humain comme la carotide ou le coeur, et propose une nouvelle approche de l'élastographie IRM pour pallier ces problèmes. Les bases théoriques de cette méthode sont présentées et comparées aux techniques conventionnelles d'élastographie IRM. Des expériences dans un gel permettent alors de confirmer les observations théoriques réalisées. Enfin, cette technique d'acquisition est adaptée aux contraintes de l'élastographie du coeur et le suivi des propriétés mécaniques in vivo du coeur durant le cycle cardiaque sont présentés sous forme d'élastogrammes.

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pastel-00556732 , version 1 (17-01-2011)

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  • HAL Id : pastel-00556732 , version 1

Cite

Benjamin Robert. Etude des Propriétés Viscoélastiques des Tissus Mous par Elastographie IRM. Une Approche Multi-Echelle. Optique [physics.optics]. Université Paris-Diderot - Paris VII, 2009. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00556732⟩
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