Imagerie ultrasonore à élément unique au travers d'un relais ergodique

L'échographie est la modalité d'imagerie la plus fréquemment utilisée en clinique grâce à son faible coût, sa grande profondeur de pénétration et sa capacité d’imagerie en temps réel sans ionisation. Toutefois, avec une fréquence d’acquisition allant jusqu’à 20 000 images par secondes, cette méthode requiert une large quantité de données à acquérir, transmettre, stocker et analyser. Des recherches récentes en imagerie photoacoustique ont montré qu’une acquisition à large champ avec un seul élément transducteur ultrasonore était possible grâce à un relais ergodique. L’ajout d’un relais ergodique (c.-à-d. une cavité résonante) à une sonde conventionnelle a permis de développer la preuve de concept d'une nouvelle méthode d’acquisition et de formation d’image ultrasonore en 2D avec un seul élément en émission et en réception. Grâce à ce relais dit ergodique assorti d’un capteur piézoélectrique, l’onde reçue au capteur est transformée de manière aléatoire et est unique pour chaque position de l’espace. La formation d’image peut alors être effectuée en associant un signal reçu en temps réel à une collection de signaux uniques. L’imagerie ultrasonore au travers d’un relais ergodique (ERUI) serait alors une alternative de choix pour diminuer le nombre d’éléments des sondes ultrasonores et réduire le coût de production.

Abstract

Ultrasound is the most frequently used imaging modality in clinical practice, thanks to its low cost, high penetration depth and ability to image in real time without ionization. However, with an acquisition frequency of up to 20,000 images per second, this method requires a large amount of data to be acquired, transmitted, stored and analyzed. Recent research in photoacoustic imaging has shown that wide-field acquisition with a single ultrasound transducer element is possible using an ergodic relay. The addition of an ergodic relay (i.e. a resonant cavity) to a conventional probe has enabled the development of a proof-of-concept for a new method of 2D ultrasound acquisition and imaging with a single transmitting and receiving element. With this ergodic relay affixed to a piezoelectric transducer, the wave received by the transducer is randomly transformed and unique for each position in space. Imaging can then be performed by associating a signal received in real time with a collection of unique signals. Ultrasound imaging through an ergodic relay (ERUI) would then be a prime alternative for reducing the number of ultrasonic probe elements and cutting production costs