Acoustical imaging in reverberating medias
IMAGERIE ACOUSTIQUE EN MILIEUX RÉVERBÉRANTS
Résumé
The aim of the research performed during this PhD. is to improve the understanding and the use of complex wave fields created by the propagation in reverberating medias. Reverberation in those medias yield to a particular spatial repartition of the intensity that depends on the source position. This phenomenon, the coherent backscattering, is studied in simple cavities in order to compare theoretical predictions and experimental results of the intensity enhancement. Spatial symmetries also play a role in the intensity repartition and the same approach is used to understand it. The reverberated wave field also contains information that can be used to image the medium of propagation. This basic principle is used to measure soft tissues elasticity. Problematic and methods of elastography are presented and then applied to measure electro-mechanical delays in skeletal muscles. Extraction methods of the information contained in elastic fields in soft solids is then developed. Based on time reversal and noise correlations, a passive elastography using physiological noise is proposed. The feasibility is demonstrated in mimicking phantoms and first in-vivo results are presented. Finally, an optimization of passive imaging methods is developed from a seismic data set. This passive inverse filter takes into account the generally inhomogeneous spatial repartition of noise sources.
Le travail de recherche mené lors de cette thèse propose d'améliorer la compréhension et l'utilisation de champs d'ondes complexes issus de la propagation en milieux réverbérants. Dans de tels milieux, la réverbération donne lieu à une répartition spatiale de l'intensité liée à la position de la source. Ce phénomène, appelé rétro-diffusion cohérente, est étudié dans des cavités simples afin de disposer de modèles analytiques permettant de prédire les résultats expérimentaux de surintensité à la source. Les symétries spatiales jouent aussi un rôle dans la répartition de l'intensité, rôle qui est étudié selon la même approche. La réverbération, aussi complexe soit-elle, contient des informations qui peuvent permettre d'imager le milieu de propagation. Ce principe est utilisé pour l'élastographie, l'imagerie de l'élasticité des tissus mous. La problématique et les méthodes d'élastographie sont alors présentées puis appliquées à la détermination de délais électromécaniques dans des muscles squelettiques. Les méthodes d'extraction de l'information contenue dans un champ complexe d'ondes élastiques sont ensuite développées. Basée sur le retournement temporel et la corrélation de bruit, une élastographie passive tirant profit du bruit physiologique est proposée. La faisabilité de cette méthode est démontrée à travers des mesures d'élasticité dans des gels et les premiers résultats in-vivo sont présentés. Finalement, une optimisation des méthodes d'imagerie passive est développée à partir de données sismiques. Le principe de ce filtre inverse passif consiste à mieux prendre en compte une répartition spatiale généralement inhomogène des sources de bruit.
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