Imagerie photoacoustique au-delà de la limite de diffraction acoustique

Photoacoustic imaging beyond the acoustic diffraction limit

• Auteur / Autrice : Sergey Vilov
• Direction : Emmanuel Bossy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique appliquée
• Date : Soutenance le 01/10/2019
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interdisciplinaire de Physique (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Olivier Couture
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Éric Lacot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anne Sentenac, Ben Cox

Mots clés

Mots clés contrôlés

Imagerie acoustique

Mots clés libres

Localisation

Limite de diffraction

Photoacoustique

Super-Résolution

Localisation

Diffraction Limit

Photoacoustics

Super-Resolution

Sparsity

Visibility

Résumé

Avec l’avènement des méthodes de super-résolution, telles que PALM, STORM et STED, l’imagerie au-delà de la limite de diffraction est devenue réalité.Inspirée de ces approches de super-résolution introduites en optique, cette thèse a pour objectif d'aller au delà de la limite de diffraction acoustique en imagerie photoacoustique en profondeur. Dans le cadre de cette thèse, des méthodes telles que la super-localisation, l'exploitation des fluctuations et la reconstruction par problème inverse sont développées pour obtenir des images photoacoustiques super-résolues à partir de données expérimentales.Pour chaque méthode la limite de résolution est déterminée. En outre, une discussion est menée sur les avantages et inconvénients ainsi que les perspectives éventuelles pour chaque technique. La super-résolution sous contrainte de parcimonie est aussi exploitée dans le contexte de l’imagerie par des transducteurs à nombre d’éléments réduit (“sparse arrays”). Une approche exploitant les fluctuations est également mis en œuvre dans le but de résoudre les problèmes de visibilité en imagerie photoacoustique.

Wave imaging remained diffraction-limited for centuries, until methods, such as PALM, STORM and STED were proposed in optics. Thanks to such methods, imaging with a precision much better than the wavelength became possible.Inspired by these super-resolution methods, the present PhD study is focused on pushing the diffraction limit in acoustic-resolution photoacoustics. In the frames of this study, super-resolution is demonstrated experimentally in vitro with such techniques as super-localisation, fluctuation-based analysis and model-based reconstruction. For each method, the resolution limit is identified, strong and weak points are analysed, prospects are discussed. In addition, super-resolution by sparsity-based reconstruction is demonstrated in relation to sparse-array imaging. At the end, all studied super-resolution methods are compared. An extra chapter is devoted to overcoming visibility problems in photoacoustic imaging by means of fluctuation analysis.