Elastographie et retournement temporel des ondes de cisaillement : application à l'imagerie des solides mous

L'interaction onde-matiere a toujours ete un sujet d'etude en Physique, c’est le cas de la propagation des ondes elastiques dans le corps humain qu’a conduit a plusieurs modalites d'imagerie. En particulier, les techniques d'elastographie reposent sur l'utilisation des ondes de cisaillement pour obtenir une image elastique des tissus mous. Dans ce contexte, cette these presente une etude des differentes techniques d'elastographie, en pretant particulier attention aux aspects plus fondamentaux comme a ces potentielles applications.Tout d'abord, cette these montre que l'elastographie impulsionnelle unidimensionnelle (1D) peut etre utilisee pour evaluer l'elasticite des couches de tissue d'epaisseur inferieure a la longueur d'onde utilisee. A cet effet, des simulations et des experiences ont ete realisees avec differents fantomes formes par une couche mince immergee dans un milieu d'elasticite differente. La concordance entre experiences et simulations, ainsi que le valeur de l'elasticite obtenue par elastographie 1D et le valeur de l'elasticite intrinseque de la couche permettent de valider cette technique. Au meme temps ces resultats ont ete compares avec ceux obtenus par la technique de Supersonic Shear Imaging (SSI), ou l'onde est guidee le long de la plaque. On ajustant la courbe de dispersion experimentale obtenue par SSI avec un modele de Lamb, l'elasticite intrinseque de chaque plaque est estimee. Les resultats obtenus par elastographie 1D et SSI montrent un bon accord entre eux. Le principal avantage de l'elastographie 1D est qu’il n'est pas necessaire d'utiliser un modele pour estimer l'elasticite de la plaque. Deuxiemement, deux nouvelles modalites d'imagerie quantitative pour l'extraction de elasticite des tissus mou a partir d'un champ elastique complexe sont approfondies: l'Elastographie par Retournement Temporel et le filtre inverse passif. Le but de ces deux techniques est d'estimer localement l'elasticite des tissus, par la mesure de la taille de la tâche focale dans une experience virtuelle de retournement temporel avec des ondes de cisaillement. A partir de l'etude du processus de retournement temporel dans les solides mous, la faisabilite de ces deux techniques est demontree in vitro dans des echantillons "bi-couche" et in vivo dans le foie et les muscles, en utilisant le bruit physiologique naturel cree par l'activite cardiaque et musculaire. L'efficacite de l'elastographie par retournement temporel diminue dans le cas d'un champ diffus non isotrope. L'emploie du filtre inverse adaptee a une configuration de source de bruit, permet de retablir l'isotropie du champ et d'ameliorer la resolution pour la detection de petites inclusions. Le filtre inverse passif permet, de surcroit, de controler la frequence qui domine le champ de retournement temporel. Ceci est exploite, dans la derniere partie du manuscrit, pour mener la premiere experience de spectroscopie passive en volume. Deux situations sont envisagees: la dispersion due a la propagation d'ondes guidees dans des plaques minces et la dispersion des ondes due a la viscosite.