Soutenance de thèse Maxime Polichetti

Ce travail s'intéresse au suivi spatio-temporel par imagerie ultrasonore de la cavitation acoustique, utilisée au cours de certaines techniques de thérapie par ultrasons, correspondant à la formation de bulles de gaz qui oscillent et éclatent.
Initialement, la méthode TD-PAM (Time Domain Passive Acoustic Mapping, en anglais), a été développée pour cartographier l’activité de cavitation à partir des signaux acoustiques émis par les bulles, enregistrés passivement par une sonde linéaire d'imagerie ultrasonore. Toutefois, le TD-PAM souffre d’une trop faible résolution et de nombreux artefacts de reconstruction. De plus, il est lourd en temps de calcul car il est formalisé dans le domaine temporel (TD).
Pour pallier ces deux limitations ce travail propose des méthodes avancées d'imagerie ultrasonore passive de la cavitation. Il s'articule autour de trois contributions principales :
- Une méthode adaptative originale a été formalisée dans le domaine temporel, reposant sur la compression d'amplitude des signaux ultrasonores par racine pème : le TD-pPAM. Cette approche améliore la résolution et le contraste des cartes de cavitation pour un temps de calcul équivalent au TD-PAM.
- La notion de matrice de densité inter-spectrale a été introduite pour l'imagerie de la cavitation. Dès lors, quatre méthodes d’imagerie dans le domaine de Fourier (FD) ont été étudiées, adaptées et comparées : le FD-PAM (non-adaptatif), la méthode Robuste de Capon FD-RCB (adaptatif, par optimisation), le Functional Beamforming FD-FB (adaptatif, par compression non-linéaire) et la méthode MUltiple Signal Classification FD-MUSIC (adaptatif, par projection en sous-espaces).
- Les performances de ces méthodes FD ont été étudiées expérimentalement in vitro cuve d’eau avec une comparaison par imagerie optique. Les méthodes adaptatives FD proposées ont démontré leur potentiel à améliorer le suivi spatio-temporel des bulles. Le FD-RCB offre une localisation supérieure au FD-PAM mais souffre d'une importante complexité algorithmique. Les performances du FD-FB sont intermédiaires à celles du FD-PAM et du FD-RCB, pour une complexité de calcul équivalente au FD-PAM. Le FD-MUSIC a le potentiel de mettre en évidence de faibles sources acoustiques, mais ne conserve pas leurs quantifications relatives.

Jury :

Adrian BASARAB MCU IRIT, Toulouse Rapporteur
Sylvie MARCOS DR L2S, Gif sur Yvette Rapporteure
Emmanuelle CANET-SOULAS PU CarMeN, Lyon Examinatrice
Jérôme GATEAU CR LIB, Paris Examinateur
Jérôme MARS PU Gipsa-Lab, Grenoble Examinateur
Christian CACHARD PU CREATIS, Lyon Invité
Bruno GILLES MCU LabTAU, Lyon Invité
François VARRAY MCU CREATIS, Lyon Directeur de thèse
Barbara NICOLAS CR CREATIS, Lyon Co-directrice de thèse
Jean-Christophe BERA PU LabTAU, Lyon Co-directeur de thèse