Les produits de contraste ultrasonore constituent un véritable apport pour l'imagerie échographique et sont aujourd'hui utilisés en clinique pour l'évaluation de la perfusion cardiaque ou encore la détection de tumeurs. Depuis quelques années, les transducteurs capacitifs micro-usinés (cMUTs) se présentent comme une alternative intéressante aux transducteurs piézoélectriques classiques et offrent certains avantages comme une large bande passante. Nous proposons dans cette thèse d'évaluer le potentiel de cette technologie pour l'imagerie de contraste. Dans un premier temps, notre étude s'est orientée vers l'adaptation des cMUTs à l'imagerie non linéaire. Ensuite, de nouvelles méthodes de détection de contraste, basées sur le comportement spécifique des microbulles, ont été développées pour exploiter les avantages de la technologie cMUT. Comparés aux méthodes conventionnelles, les résultats obtenus montrent une meilleure visualisation des agents de contraste par rapport aux tissus environnants. L'utilisation de cMUTs améliore l'efficacité de ces méthodes démontrant, ainsi, leur intérêt pour l'imagerie de contraste.

L'ECHOGRAPHIE DE CONTRASTE EST UNE MODALITE EN DEVELOPPEMENT POUR L'ESTIMATION DE LA PERFUSION. SA QUANTIFICATION RESTE DIFFICILE DU FAIT DE DIFFERENTS PROBLEMES. EN EFFET, LES ACQUISITIONS PEUVENT ÊTRE SOUMISES A DES MOUVEMENTS RESPIRATOIRES ET LA RELATION ENTRE LE SIGNAL AFFICHE DANS L'IMAGE ET LA CONCENTRATION DU PRODUIT DE CONTRASTE ULTRASONORE (PCUS) EST ENCORE ASSEZ MAL CONNUE. CE TRAVAIL PROPOSE D'AIDER A IDENTIFIER LES DIFFERENTES CINETIQUES DE PRISE DE CONTRASTE DANS LES SEQUENCES D'ECHOGRAPHIE DE CONTRASTE NOTAMMENT PAR L'EMPLOI DE L'ANALYSE FACTORIELLE DES SEQUENCES D'IMAGES MEDICALES (AFSIM). CETTE METHODE PERMET D'IDENTIFIER LES DEFICITS DE PERFUSION AINSI QUE DES PHENOMENES DE MASQUAGE DES ZONES PROFONDE PAR LE PCUS EN ECHOGRAPHIE DE CONTRASTE CEREBRALE. L'AFSIM MONTRE AUSSI L'INFLUENCE DU MOUVEMENT RESPIRATOIRE DANS LES SEQUENCES DE PERFUSION HEPATIQUE ET CHEZ LA SOURIS. UNE COMPENSATION DE CE MOUVEMENT EST PROPOSEE EN SYNCHRONISANT LES IMAGES SUR LE CYCLE RESPIRATOIRE, ESTIME A POSTERIORI PAR UN CRITERE D'INDEPENDANCE STATISTIQUE OU UN CRITERE FREQUENTIEL. CETTE SYNCHRONISATION GENERE DES SEQUENCES D'IMAGES CONTENANT PEU DE MOUVEMENTS RESIDUELS ET REDUIT LES EFFETS DE VOLUME PARTIEL. POUR COMPENSER LES PHENOMENES DE MASQUAGE, LES COEFFICIENTS DE RETRO-DIFFUSION HARMONIQUE ET D'ATTENUATION ONT ETE EXPLORES IN VITRO, EN FONCTION DE L'INDEX MECANIQUE EMPLOYE ET DE LA CONCENTRATION DE PCUS. UNE SOLUTION SIMPLE DE COMPENSATION DE CE PHENOMENE EST PROPOSEE DANS LE CAS PARTICULIER DES ECHOGRAPHIES CEREBRALES. CE TRAVAIL CONSTITUE UNE PREMIERE ETAPE AFIN DE MIEUX COMPRENDRE ET COMPENSER LES OBSTACLES A LA QUANTIFICATION EN ECHOGRAPHIE DE CONTRASTE.

Les produits de contraste ultrasonore constituent un véritable apport pour l’imagerie échographique et sont aujourd’hui utilisés en clinique pour l’évaluation de la perfusion cardiaque ou encore la détection de tumeurs. Depuis quelques années, les transducteurs capacitifs micro-usinés (cMUTs) se présentent comme une alternative intéressante aux transducteurs piézoélectriques classiques et offrent certains avantages comme une large bande passante. Nous proposons dans cette thèse d’évaluer le potentiel de cette technologie pour l’imagerie de contraste. Dans un premier temps, notre étude s’est orientée vers l’adaptation des cMUTs à l’imagerie non linéaire. Ensuite, de nouvelles méthodes de détection de contraste, basées sur le comportement spécifique des microbulles, ont été développées pour exploiter les avantages de la technologie cMUT. Comparés aux méthodes conventionnelles, les résultats obtenus montrent une meilleure visualisation des agents de contraste par rapport aux tissus environnants. L’utilisation de cMUTs améliore l’efficacité de ces méthodes démontrant, ainsi, leur intérêt pour l’imagerie de contraste. / Using ultrasound contrast agents, many clinical diagnoses have now been improved thanks to new contrast dedicated imaging techniques. Contrast agents are now used routinely in cardiology and in radiology to improve the detection and visualization of blood perfusion in various organs (e.g. tumors). Since a few years, Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers (cMUTs) have emerged as a good alternative to traditional piezoelectric transducer. cMUTs provide several advantages such as wide frequency bandwidth which could be further developed for nonlinear imaging. In this dissertation, we propose to exploit cMUT for contrast agent imaging. Firstly, the excitation signal was adapted to suppress the inherent nonlinear behavior of cMUT. Then, new detection methods based on specific acoustic properties of microbubbles have been developed and evaluated with a cMUT probe. Results show a good suppression from tissue responses whereas echoes from microbubbles are enhanced. Furthermore, the efficiency of each method is improved by the use of cMUT revealing the potential of this new transducer technology for contrast agent detection.

Après un traumatisme de la moelle épinière (TM), l’ischémieest un facteur d’aggravation des lésions. Cette ischémie peut être aggravée par l’augmentation depression du liquide cérébro-spinal (LCS) par le biais d’un effet tamponnade. Or chez l’homme,après un TM avec préservation de l’intégrité de la dure-mère, la pression de LCS augmentesignificativement. On suppose donc que le maintien d’une pression de LCS à des valeursphysiologique pourrait être une méthode de limitation de l’ischémie post-traumatique et doncd’amélioration du pronostic fonctionnel. Afin de pouvoir réaliser une étude expérimentale de cesphénomènes, nous avons consacré la première partie expérimentale de cette thèse à la mise au pointd’un modèle de TM à dure-mère intacte chez le rat permettant la mesure simultanée de la pressionde LCS et de la perfusion médullaire. Nous avons confirmé expérimentalement que la pression deLCS augmente après TM. Dans la seconde partie expérimentale, nous avons mis au point unetechnique expérimentale de quantification spatiale et temporelle de la perfusion médullaire grâce àl’échographie de contraste. Cette technique permettait aussi un suivi en temps réel de l’évolution dusaignement intra-parenchymateux induit par le TM. Dans la troisième partie expérimentale, nousavons utilisé notre modèle couplé avec l’échographie de contraste et le laser Doppler pour évaluerles effets de la noradrénaline injectée à la phase aigüe d’un TM sur la perfusion médullaire et lesaignement intra-parenchymateux. Nous avons montré que la noradrénaline augmentait trèslégèrement le flux sanguin superficiel mais pas le flux sanguin profond et qu’elle augmentait lataille du saignement. / After spinal cord injury (SCI), ischaemia aggravates lesions.Increase in cerebrospinal fluid (CSF) pressure can worsens ischaemia through a tamponnade effect.In humans, it has been shown that after SCI with intact dura mater, CSF pressure significantlyincreases. Therefore, preserving CSF pressure within a physiological range may limit post-traumaischaemia and improve neurological outcome. In order to experimentally study these phenomenon,we have dedicated the first part of that work to create a model of SCI in rats preserving dura’sintegrity and allowing simultaneous measurement of spinal cord blood flow (SCBF) and CSFpressure. We have confirmed that CSF pressure increases after SCI with intact dura. In the secondexperimental part, we have developed a technique allowing to perform spatial and temporalmeasurement of SCBF thanks to contrast enhanced ultrasonography (CEU). Moreover, thistechnique allows real-time measurement of the size of the parenchymal hemorrhage. In the thirdexperimental part, we have used our experimental model in association with CEU and LaserDoppler to assess the effects of early injection of norepinephrine on SCBF and parenchymalhemorrhage. We found that norepinephrine induces a slight increase in superficial SCBF while itdoesn’t modify deep SCBF and significantly increases the size of parenchymal hemorrhage.