Multiview echography restoration with applications to 3D breast and cardiac imaging

• Auteur / Autrice : Pau Soler
• Direction : Isabelle Bloch
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Signal et images
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Paris, ENST

Mots clés

Mots clés contrôlés

Reconstruction d'image

Fusion multicapteurs

Imagerie tridimensionnelle

Échographie

Imagerie médicale

Résumé

Nous presentons dans cette thèse de nouvelles techniques pour l'amélioration de la qualité d'images ultrasonores tridimensionnelles. L'échographie est l'une des technologies les plus utilisées en imagerie médicale, car elle est non-invasive,temps réel et relativement peu coûteuse. Cependant, elle a des inconvénients, comme la présence de speckle, une faible résolution spatiale et la dépendance de l'angle d'acquisition. La technique de combinaison spatiale (en anglais spatial compounding), qui consiste à combiner des images selon différents points de vue, a démontré qu'elle permettait de réduire le niveau de speckle. Nous proposons d'étendre cette technique afin améliorer également la résolution spatiale et la dépendance de l'angle d'acquisition. Nous proposons deux nouvelles approches : (i) une déconvolution multi-vues, consistant à résoudre le problème inverse où l'on suppose que chaque acquisition est une version dégradée du tissu original, et on recherche l'image la plus vraisemblable, et (ii) une fusion multi-vues, où l'on construit un volume à partir des caractéristiques présentes dans chaque acquisition. Nous appliquons ces méthodes sur l'imagerie 3D du sein et du coeur. L'obtention des volumes 3D du sein reste un défi, entre autres parce que la résolution est limitée dans le plan d'élévation. Les méthodes proposées permettent de résoudre ces problèmes. De nouvelles sondes en temps-réel et 3D pour l'imagerie du coeur ont été récemment introduites sur le marché. La combinaison par nos méthodes des acquisitions à travers différentes fenêtres acoustiques permet d'augmenter le champ de vue, le contraste des parois et le rapport signal sur bruit.

In this thesis, we present new techniques to improve the image quality of 3D ultrasound echography. This technology is one of the most widely used medical imaging modalities because it is non-invasive, real-time and cost-effective. However, it suffers some limitations, such as speckle noise, coarse spatial resolution and angle-dependent tissue contrast. Spatial compounding, which consists in averaging acquisitions from different angles, has shown good performances in reducing speckle in 2D imaging. We extend spatial compounding capabilities to also improve spatial resolution and angle dependency. We propose two new approaches to restore the original tissue from different acquisitions: (i) multiview deconvolution, by modeling the degradation as a convolution of the original tissue with a space-varying point spread function, and (ii) multiview fusion, that consists in detecting the features of interest in each acquisition to build a combined volume. We applied these new methods to 3D ultrasound breast and cardiac imaging. Breast exams were obtained by scanning the tissue with a linear array attached to a robotic platform. We overcame the well-known problem of limited elevation resolution by scanning the tissue at different angles and combining those. Multiview deconvolution methods showed best result, leading to the improvement of important parameters for clinical practice, such as contrast resolution and tissue delineation. Echocardiographic imaging can be further improved by increasing the field-of-view, heart wall contrast and tissue delineation. Combing different views were acquired through different acoustic windows improved those parameters.