ACTUALITES RECENTES 

La modalité ultrasons de la plateforme compte un échographe supplémentaire : GE Vivid Iq premium avec une sonde linéaire (9L) et une cardiaque (M5Sc) 

DESCRIPTION PLATEAU US

La plateforme Lyon-Tech PILoT possède une partie dédiée à l'imagerie ultrasonore, notamment développé et enrichi d'outils ou de solutions avancées de recherche par l'équipe imagerie ultrasonore de CREATIS, composée des éléments suivants : 

• Huit échographes :
  • dont 4 cliniques : 3 avec modules de recherche de marque Ultrasonix et un échographe GE Vivid iq premium avec accès aux données hdf5
  • et 4 de type recherche :
    • 2 Ula-Op développés par l'Université de Florence sont utilisés en recherche pour le développement de méthodes spécifiques en traitement d'antenne (Zahnd_2015).
    • 2 Vantages de la société Verasonics : pilotage de 512 voies synchronisées et donc utiliser des sonde matricielles, notamment celle disponible sur la plateforme de 32x32 éléments, afin, par exemple, de vérifier les performances des "sparse array" (Roux 2018)
• Fantômes : nous possédons un ensemble d'outils permettant la réalisation et la caractérisation ( Duboeuf_2009, Duboeuf_2007) de gels imitants les tissus biologiques de parois artérielles (Brusseau_2001), de tissus prostatiques (Boutey_2009, Vray_2009 brevet) et cancéreux (Brusseau_2007, Brusseau_2008). De nombreaux fantômes commerciaux sont également disponibles sur le plateau.
• Un banc de déplacement automatisé
• Un ensemble d'appareillages électroniques (Générateur basse fréquence, Oscilloscope Lecroy, émetteur/récepteur mono-voie, hydrophone de bande passante de 1 à 30 MHz, éléments piezo-électriques etc...).
• Bi-modalité : Au sein de la plateforme, émergent des possibilités concernant des bi-modalités : ultrasons/optique (Vallet_2017) et ultrasons/IRM

-Les échographes

Les trois échographes de marque Ultrasonix (RP, MDP et Touch ce dernier acquis en 2014), permettent l'enregistrement des ondes ultrasonores et la programmation de la plupart des composants de l'échographe. Cette particularité est essentielle pour la transformation et l'analyse des signaux bruts, permettant l'amélioration et la création de nouvelles méthodes de diagnostic comme l'élastographie (Brusseau_2014) . Il est possible de tester des prototypes de sondes (Brusseau_2017). Des volumes acquis avec une sonde 3D sont utilisés dans l'étude de suivi d'aiguille (Zhao_2016).

Les Ula-Op permettent, en plus de fonctionnalités proches des Ultrasonix, la transmission de signaux de forme arbitraire. Ils peuvent ainsi servir pour le développement de méthodes d'imagerie harmonique (Toulemonde_2015, Lin_2013). Des stratégies spécifiques d'émission/réception sont implémentables pour tester par exemple des algorithmes de compressed sensing (Lorintiu_2016).

Les deux Vantages, comme le Ula-Op, sont complètement pilotables et permettent de tester de nouvelles séquences d'imagerie telles que les ondes divergentes (Zhang_2016). L'accès aux données pré-beamforming donne la possibilité de tester des nouvelles méthodes de reconstruction d'images comme les réseaux de neurones (Gasse_2017). De plus, un module de puissance permet d'émettre de long pulses pour, notamment, l'élastographie par ondes de cisaillement.

Les huit échographes du laboratoire sont de réelles plateformes technologiques de recherche en imagerie ultrasonore. Leur fonctionalité en mode recherche, installée par le constructeur,  permet d'accéder aux signaux à toutes les étapes du traitement. Les signaux RF, Post scan, Pre-scan, peuvent être enregistrés. Les bibliothèques proposées par le constructeur permettent :

• l'intégration de méthodes de traitement de l'image en temps réel.
• la connection et le pilotage de prototype de sonde.
• l'accés aux signaux bruts pour tester de nouvelles méthodes de formation de voies.
• la synchronisation avec des manipulations extérieures depuis un poste distant. Contrôle de l'acquisition de l'imagerie.
• le choix du signal émis advec un générateur programmable

			Echographes Ultrasonix : Touch (sur la photo), MDP et RP Caractéristiques Techniques études réalisées : Elastographie (Elavisu) Propello RANSAC sondes disponibles : linéaire, 3D, cardiaque, CMUT, multi-plans
			Ula-Op (Ultrasound Advanced Open PLatform) sont des systèmes développés par le MSD-Lab de l'Université de le plus récent comporte 256 canaux programmables en émission/réception. Ce système permet de transmettre des signaux de forme arbitraire grâce à son générateur programmable. sondes disponibles : linéaire, cardiaque, matricielle, CMUT
			2 systèmes Vantage commercialisés par la société américaine Verasonics. Chacun possède 256 canaux programmables en émission/réception. Etant synchronisable, il est possible d'avoir 512 voies en parallèle. Un module de puissance permet notamment de réaliser de l'élastographie par ondes de cisaillement.  "Ce Générateur Ultrasonore de Recherche Haute Puissance est cofinancé par l'Union Européenne. L'Europe s'engage en Rhône-Alpes avec le Fonds européen de développement régional (FEDER)." Sondes disponibles : linéaires, cardiaque, convexe. La sonde matricielle 32x32, soit 1024 voies, visible sur la photo a été co-financée avec le labtau, unité INSERM U1032.

L'échographe GE, financé par le labex Celya, disponible avec une sonde linéaire et une sonde cardiaque, avec accès au logiciel Echo Pac et données hdf5.

Des exemples concrets de réalisation :

• Etudes élastographiques

L’élastographie ultrasonore est une technique d’imagerie qui, à partir du traitement numérique des données ultrasonores radiofréquences, fournit des informations sur les propriétés mécaniques locales d’un milieu.

Illustration avec un objet test (fantôme de sein présenté ci-après)

• Imagerie non-linéaire

Amélioration du Contrast Tissue ratio (image du centre) en utilisant une technique de pulse inversion (sur fantôme de flux, présenté ci-après)

-Les fantômes

-"Faits maison"

Parallèlement aux outils d'acquisition, d'analyse des ondes ultrasonores et de traitement de signal, l'équipe a développé un savoir faire dans la réalisation de fantômes (objets tests simulants les tissus biologiques en ce qui concerne leurs caractéristiques ultrasonores). 

Ces fantômes peuvent être caractérisés par leurs propriétés mécaniques et ultrasonores grâce aux outils existants au laboratoire (cuve, hydrophone, éléments piézo-électriques...).

Réalisation de fantômes en Agar-Agar, Gélatine et Polyvinyl Alcool en fonction de la nécessité de l'étude.

Exemples de fantômes en Polyvinyl-Alcool de géométrie différentes. A droite est présentée l'image échographique du fantôme en demi-cercle.

- les fantômes commerciaux

Le plateau dispose également de plusieurs fantômes achetés à des sociétés spécialisées :

		Fantômes de calibration générale (de gauche à droite) : - fantôme de calibration générale de marque CIRS modèle 054GS - fantôme de calibration générale de marque Gammex modèle 410 SCG0.5
		Fantômes pour l'élastographie de marque CIRS (de gauche à droite) : - modèle 049 - modèle 059
		Fantômes pour les mesures doppler (de gauche à droite) : - Fantôme doppler de marque Dansk Fantom modèle 453 - fantôme de flux continu et pulsé modèle Doppler 403 Flow Phantom  de marque Gammex

- les fantômes issus de collaboration

Nous avons la chance d'avoir sur notre plateforme un fantôme de Vortex de la société Leeds Test Objects :

 Le banc de déplacement

Il permet le déplacement automatisé axial, latéral et transversal des sondes échographiques utilisées au moment des acquisitions. Les algorithmes, conçus et adaptés pour et par les chercheurs de l'équipe, permettent une souplesse d'utilisation. Des séquences d'acquisition en quasi-statique, sous déplacement controlé et connu, permettent de valider des méthodes d'estimation de mouvement. Une application Labview permet de caractériser des sondes ultrasonores. Ce banc a récemment été complété par deux axes en rotation qui peuvent se fixer avec les autres axes linéaires.

Un exemple de résultat :

Valeur du fondamental et du second harmonique du champ de pression d'une sonde linéaire en focalisation et en onde plane

-Les nombreux instruments électroniques

Synthèse  et  lecture de signaux électroniques sont nécessaires aux études réalisées. Ceci est permis notamment par un oscilloscope LECROY (Oscilloscope WaveRunner Xi-A/MXi-A), des générateurs de fonction, des amplificateurs de gain. Un émetteur / récepteur monovoie US wave (de la société Lecoeur électronique) est pilotable sous Matlab, ainsi qu'un choix important d'éléments mono-transducteur (dernière acquisition en date : 2 mono-transducteurs de 5 MHz de marque Sofranel).

- BI-MODALITE

Ultrasons / Optique

Salle photoacoustique

Au sein de la plateforme nous possédons une salle permettant de réaliser de la photo-acoustique (le laser et l'OPO sont la propriété du CEA-LETI de Grenoble) :

Pour en savoir plus sur cette modalité et les résultats obtenus : cliquer ici

Fantôme bi-modaux

		Exemple de fantôme en Polyvinyl-Alcool modélisant les trois couches d'un tissu prostatique (collaboration avec le CEA-Leti.)
		Exemple de fnatôme réalisés pour la photoacoustique : une inclusion sphérique teintée de noir dans un milieu environnant en PVA et sa visualisation en photoacoustique

Ultrasons / IRM

Cette bi-modalité est exploitée par le biais de l'élastographie. Nous fabriquons sur le plateau des fantômes en plastisol. Ils sont ensuite passé dans l'IRM de la plateforme pour acquérir des données ERM :

Fantôme bi-modaux

Réalisation de fantômes en plastisol et visualisation ERM de la propogation d'onde de cisaillement

Pour en savoir plus sur cette modalité et les résultats obtenus : cliquer ici

QUI CONTACTER

Tél : +33472431887, mail : Adeline.Bernard@creatis.insa-lyon.fr

Tél : +33472431887, mail : Denis.Grenier@creatis.insa-lyon.fr