Imagerie par modulation acoustique de conductivité électrique destinée au diagnostic du cancer du sein

Cette thèse porte sur une nouvelle technique d'imagerie médicale qui permet de déterminer la distribution de conductivité électrique des tissus d'une région du corps avec une résolution comparable à celle de techniques courantes d'imagerie par ultrasons. Cette nouvelle technique, appelée imagerie par « modulation acoustique de conductivité électrique » (MACE), est basée sur l'interaction entre une onde acoustique et un champ électrique. Dans sa réalisation expérimentale la plus simple, quatre électrodes placées à proximité de la région à imager appliquent un courant électrique de faible amplitude et mesurent la différence de potentiel résultant du passage du courant dans les tissus. Un transducteur ultrasonore focalisé vient insonifier un voxel de la région d'intérêt, modifiant la distribution de conductivité et, ce faisant, l'amplitude du potentiel mesuré par les électrodes. Une image de la distribution de conductivité peut être obtenue en déplaçant l'ensemble capteur-électrodes pour balayer la région d'intérêt ; l'onde acoustique sert alors d'agent de localisation, tandis que la mesure de potentiel quantifie la variation de conductivité dans chaque voxel insonifié. L'imagerie par MACE présente de nombreux avantages mais aussi des défis importants de mise en œuvre. Puisque ces avantages et défis dépendent de l'application visée, notre démarche a été orientée vers un objectif particulier, soit l'application de l'imagerie par MACE au diagnostic du cancer du sein. Ce choix est justifié par le potentiel que présente cette technique pour discriminer une tumeur maligne des autres tissus mammaires. En effet, des études expérimentales sur des tissus excisés réalisées durant près d'un siècle ainsi que l'apport plus récent des techniques de mesure d'impédance confirment qu'il existe une différence significative dans les spectres fréquentiels de conductivité électrique des tissus cancéreux et sains. Le développement de systèmes de tomographie d'impédance électrique (TIE) orientés vers l'imagerie du sein ne semble pas pouvoir réaliser ce potentiel, principalement parce que la résolution spatiale de la TIE est insuffisante pour détecter les tumeurs à un stade précoce. L'imagerie par MACE pourrait contourner cette limite fondamentale de la TIE. Deux modèles sont proposés dans cette thèse pour réaliser l'imagerie par MACE.