Estimation of the blood Doppler frequency shift by a time-varying parametric approach

International audienceDoppler ultrasound is widely used in medical applications to extract the blood Doppler flow velocity in the arteries via spectral analysis. The spectral analysis of non-stationary signals and particularly Doppler signals requires adequate tools that should present both good time and frequency resolutions. It is well-known that the most commonly used time-windowed Fourier transform, which provides a time-frequency representation, is limited by the intrinsic trade-off between time and frequency resolutions. Parametric methods have then been introduced as an alternative to overcome this resolution problem. However, the performances of those methods deteriorate when high non-stationarities are present in the Doppler signal. For the purpose of accurately estimating the Doppler frequency shift, even when the temporal flow velocity is rapid (high non-stationarity), we propose to combine the use of the time-varying auto-regressive method and the (dominant) pole frequency. This proposed method performs well in the context where non-stationarities are very high. A comparative evaluation has been made between classical (FFT based) and auto-regressive (both block and recursive) algorithms. Among recursive algorithms we test an adaptive recursive method as well as a time-varying recursive method. Finally, the superiority of the time-varying parametric approach in terms of frequencies tracking and of delay on the frequency estimate is illustrated on both simulated and in vivo Doppler signals

Interest of low order moments on effective density estimation based on K-distribution

International audienceAn echographic signal often comes from a nonperiodic media with low density or clus-tered scatterers. Its envelope then deviates from pure Rayleigh statistics and the K- distribution is considered as a good model from which effective density estimators can be derived.") In previous work,(2) we studied the statistical limitations of a density estimator built on the second and fourth order moments of the envelope. In this work, we compare the perform- ances of this estimator with two others based on low order moments: order one and two in one case, and order and 1 in the other case. Results of numerical simulations are presented, where the rflines were computed for a large spectrum of densities : the envelope SNR ranges from 0.15 to 1.8. Bias and variance of the three density estimators studied were compared. The influence of an additive white noise in the bias term was also considered. On the experimental side, measurements were realized from four homogeneous foams having the same structure morphology but different pore size and volumic mass. For each foam, the effective density was estimated as well as other acoustical parameters, such as at- tenuation and backscattering coefficient. In both simulations and measurements, the estimator based on the moments of order one and two shows the best performances. This confirms the interest of low order moments den- sity estimators and shows that in good experimental conditions, the effective density can be considered as a pertinent and useful structure parameter

Caractérisation ultrasonore des transformations mécaniques du sang au cours de la coagulation

Depuis plusieurs décennies, l imagerie médicale ultrasonore haute-résolution occupe une place privilégiée. Le développement de sondes ultrasonores, de fréquences supérieures ou égales à 20 MHz, a permis de multiples applications dans le domaine de la caractérisation de tissus biologiques. Le processus de coagulation du sang total est un phénomène complexe de transformations biochimiques mais aussi mécaniques. Son analyse par des techniques ultrasonores a été peu abordée alors que les applications sont potentiellement nombreuses. En effet, la demande en matière de test global standard de la coagulation, utilisant du sang total, est grandissante. L étude de paramètres acoustiques pendant la coagulation du sang total in-vitro peut fournir une information pertinente sur la mécanique du processus. Ce travail de thèse cherche donc à répondre à la question suivante : peut-on décrire les modifications mécaniques d un milieu biologique aussi complexe que le sang ? La démarche originale consiste à étudier l évolution de paramètres acoustiques mesurés simultanément en double-transmission et en rétrodiffusion pendant le processus de coagulation. Les résultats obtenus montrent clairement que cette mesure simultanée permet d identifier différentes phases du processus de coagulation in-vitro. Les paramètres mesurés en rétrodiffusion renseignent sur l agrégation érythrocytaire et plaquettaire qui a lieu pendant les toutes premières minutes, tandis que les paramètres obtenus en double-transmission renseignent sur le changement d état liquide-gel. En particulier, le coefficient d atténuation pourrait décrire la polymérisation de la fibrine qui est un élément majeur du processus.The last past decades have been marked by major improvements in high resolution ultrasound imaging. Great advances in transducer technologies allowed to develop ultrasonic probes over 20 MHz and multiple applications on ultrasonic tissue characterization. Whole blood coagulation involves not only biochemical but also mechanical complex transformations. Despite the potentially numerous applications, ultrasonic techniques are not commonly applied to study whole blood clotting process. Actually, the need in terms of standard global test of coagulation, using whole blood sample, is increasing. The study of acoustical parameters during whole blood coagulation in-vitro could provide relevant information about the mechanics of this process. Then this work attempted to respond to the question : Is it possible to describe mechanical changes of a biological medium as complex as blood? The original approach consists in monitoring acoustical parameters assessed simultaneously in backscattering and in double-transmission modes during blood coagulation. The results obtained clearly showed that simultaneous measurement of parameters in double-transmission and backscattering modes are able to identify several stages during the in-vitro blood clotting process. During the very first minutes, red blood cell and plateled aggregations can be described from the backscattering parameters, and liquid-gel transition phase of blood from the double-transmission parameters. In particular, the attenuation coefficient could describe fibrin polymerization which is an important element of the process.TOURS-BU Médecine (372612103) / SudocSudocFranceF

Application de la force de radiation ultrasonore à l'imagerie d'élasticité des tissus biologiques

TOURS-BU Médecine (372612103) / SudocPARIS-BIUP (751062107) / SudocSudocFranceF

Optimisation de Réseaux Ultrasonores Haute Densité

TOURS-BU Médecine (372612103) / SudocSudocFranceF

Etude acoustico-radiologique de la déglutition haute chez des sujets normaux et des patients opérés d un cancer pharyngo-laryngé

Ce travail a utilisé la méthode acoustico-radiologique pour analyser, chez le normal et le laryngectomisé (LT, LSC), le bruit de la déglutition et de ses composantes sonores (CS) pour en rechercher l origine. Les acquisitions étaient réalisées en pré et postopératoire. Le microphone était en regard du cricoïde. Le nombre de CS (N), la durée totale du bruit (DTB), des 3 CS (COP, COS, COL), des intervalles I 1et I2 et les % de présence des CS ont été quantifiés. Sujets normaux : après corrélation acoustico-radiologique, les valeurs normales (ms) étaient COP = 106, COS = 185, COL = 72. COP correspondait à la montée de l os hyoïde et au bolus dans l oropharynx, COS au bolus traversant le sphincter supérieur et COL à l ouverture du larynx, au bolus dans l œsophage. Groupe LSC : en postop, COP était moins présente, COL plus fréquente, COS plus longue. Groupe LT : en postop, N était modifié, COP et COL moins présentes, DTB et COS plus courtes. Des profils types du bruit de déglutition ont été établis.This study analysed the swallowing sound an dits sound component (SC) with the acoustico-radiologic assessment in normal subjects, and in laryngectomized (LT, LSC) patients. The swallowing recordings were made in pre and postoperative period. The microphone was placed near the cricoid cartilage. The number of SC (N), the total duration of the sound (DTB), of the SC (COP, COS, COL) and of the intervals (I1 and I2) and the % of SC presence were quantified. Normal subjects : the durations (ms) were COP = 106, COS = 185, COL = 72. COP was heard during the larynx ascension with the bolus in the oropharynx, COS during the bolus flow through the oesophageal sphincter, COL during the laryngeal opening with the bolus in the oesophagus. LSC group : in postoperative, COP was less frequently heard, COL more frequently, COS was longer. LT group : in postoprative, N was modified, COP and COL were less frequently heard, DTB and COS were shorter. Typical swallowing acoustic profiles were established.TOURS-BU Médecine (372612103) / SudocSudocFranceF

Analyse du signal Doppler et instrumentation (étude et caractérisation d'emboles)

TOURS-BU Médecine (372612103) / SudocSudocFranceF

Glossaire des techniques échographiques médicales

Présentation, sous forme d'un glossaire et d'un index lexical de mots-clés, des principes physiques, techniques, d'utilisation de la sémiologie, des applications, de l'historique, des avantages, des inconvénients, des perspectives des différentes techniques échographiques médicales.Presentation, in the form of a glossary and keywords, of the physical, technical and utilization principles, of the semiology, applications, history, advantages and disavantages, of the various medical echographic techniques prospects.RENNES1-BU Santé (352382103) / SudocSudocFranceF

Etude et correction des aberrations de phase en imagerie ultrasonore matricielle en transmission à 500 kHz dans l'os du talon

Le tissu osseux trabéculaire est un milieu complexe qui crée des aberrations d'onde lors de la propagation d'une onde ultrasonore. La formation du faisceau classique est dégradée et on obtient non seulement un élargissement de la tache focale et une dégradation de la résolution axiale. Nos travaux ont porté sur l'étude et la correction des aberrations de phase dans le calcanéus. Le développement d'un imageur matriciel 2D pour l'exploration de l'os du talon à 500 kHz, le Beam Scanner, donnant accès aux fonctions de transfert élémentaires nous a permis de tester une première méthode simple de correction des aberrations de phase basée sur le rephasage temporel. Les limites intrinsèques de cette méthode nous ont conduits à développer une technique de correction sans hypothèse préalable sur le milieu, appelée le filtrage inverse de propagation (adaptation des travaux de l'équipe de Mathias Fink, LOA, Paris). Cette méthode décompose la propagation entre le plan focal et la matrice de réception sur une base finie de plans d'ondes singuliers. Elle a été testée sur fantôme puis sur des images d'os in vivo.TOURS-BU Médecine (372612103) / SudocSudocFranceF

Evaluation d'un nouvel appareil quantitatif ultrasonore utilisant des matrices (BEAM scanner) chez des femmes de plus de 50 ans (précision et comparaison avec des mesures densitométriques (DEXA))

TOURS-BU Médecine (372612103) / SudocPARIS-BIUM (751062103) / SudocSudocFranceF