Conception et caractérisation d'un système d'imagerie photoacoustique pour application biomédicale

Le domaine de l'imagerie médicale est dans une quête incessante d'une modalité qui permettrait de visualiser l'anatomie interne du corps humain et qui serait en même temps sensible à des marqueurs ciblant des processus métaboliques spécifiques. L'imagerie photoacoustique tente de répondre à cette demande en profitant des avantages respectifs de l'imagerie optique, soit un excellent contraste et de l'imagerie ultrasonore par une résolution spatiale supérieure. Elle peut apporter à la fois une information fonctionnelle en étant réceptive à des agents de contrastes exogènes et une information structurelle grâce au recalage avec des images ultrasonores. C'est dans cette optique qu'un système d'imagerie photoacoustique pour le petit animal a été développé. Ce projet de maîtrise s'est proposé de participer à la conception, la caractérisation et l'optimisation d'un tel montage. Les bases physiques des phénomènes derrière la création de signal ont été explorées afin d'en faire ressortir les équations régissant la reconstruction d'images. Un système d'imagerie photoacoustique préexistant utilisant un transducteur mono-élément focalisé a d'abord été amélioré. Un second montage utilisant un système d'acquisition de données VeraSonics et des transducteurs médicaux a été élaboré. Des simulations numériques modélisant les deux systèmes ont été implémentées et testées. Ces simulations ont témoigné de la justesse des équations dérivées mathématiquement. Des acquisitions ont été effectuées sur des fantômes représentatifs de tissus biologiques. Les algorithmes de reconstruction ont été utilisés pour imager des cheveux humains à une profondeur de plus d'un centimètre dans un milieu quasi opaque et ainsi valider expérimentalement le système d'imagerie. Le problème de récupération de mesures quantitatives à partir de mesures expérimentales a été exposé. Une méthode de résolution a été proposée et des résultats ont été obtenus. Des mesures in vivo sur des souris ont démontré la possibilité de visualiser des structures à des profondeurs de plus de 2 cm.