Imagerie ultrasonore sans contact de la cornée

Non contact corneal ultrasound imaging

• Auteur / Autrice : Antoine Aminot
• Direction : Mathias Fink, Ros-Kiri Ing
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 09/07/2020
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences mécaniques, acoustique, électronique et robotique de Paris (2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Langevin-Ondes et images (Paris ; 1997-....)
• Jury : Président / Présidente : Quentin Grimal
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Claire Prada, Mathieu Legros, Dominique Certon
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Stefan Catheline, Philippe Pernod

Mots clés

Mots clés contrôlés

Imagerie ultrasonore

Impédance acoustique

Transducteurs ultrasonores

Mesure

Ondes de surface

Propriétés mécaniques

Cornée

Élastographie ultrasonore

Mots clés libres

Imagerie de la cornée

Ultrasons hautes fréquences aériens

Imagerie ultrasonore sans contact

Ondes guidées cornéennes

Surface motion camera

Impédance acoustique

Corneal imaging

High frequency airborne ultrasound

Contactless imaging

Résumé

Les techniques d’imagerie ultrasonore médicale actuelles requièrent en général un contact entre la sonde et le patient. Dans certains cas, tels que l’imagerie de la cornée, cette approche peut irriter et créer des désagréments chez le patient. L’objectif de cette thèse est de développer un système d’imagerie ultrasonore sans contact pour mesurer les propriétés élastiques de la cornée. Pour cela, nous avons dû résoudre plusieurs problèmes tels que la grande différence d’impédance acoustique entre les milieux solide et gazeux et l’imagerie d’une surface spéculaire. Nous avons développé un modèle théorique qui relie les paramètres élastiques de la cornée aux ondes guidées susceptibles de se propager à sa surface. Nous avons également développé une technologie de transducteurs ultrasonores aériens et élaboré une nouvelle géométrie de sonde sans contact à 500kHz. Enfin nous avons montré expérimentalement qu’il était possible d’extraire le module de Young d’un modèle de cornée.

Current medical ultrasound imaging techniques generally require contact between the probe and the patient. In some cases, such as corneal imaging, this approach can be irritating and inconvenient for the patient. The objective of this thesis is to develop a non-contact ultrasound imaging system to measure the elastic properties of the cornea. For this, we had to solve several problems such as the very large difference in acoustic impedance between solid and gaseous mediums and the imaging of a specular surface. We have developed a theoretical model that relates the elastic parameters of the cornea to guided waves likely to propagate along its surface. We have also developed airborne ultrasound transducer technology and a new 500kHz non-contact probe geometry. Finally, we have shown experimentally that it is possible to extract the Young’s modulus of a corneal model.