Добірка наукової літератури з теми "Imagerie de l'onde électromécanique"

Les arythmies cardiaques sont, aujourd’hui encore, un enjeu de santé publique majeur. Certains types d’arythmies affectent plusieurs dizaines de millions de personnes dans le monde, tandis que d’autres sont la cause principale de mort subite cardiaque. Dans les cas les plus sévères, il est impératif de recourir à un traitement, afin de préserver l’intégrité du patient. Or, les méthodes interventionnelles, de guidage et de suivi de ce traitement, sont limitées, menant ainsi à un taux de récurrence parfois élevé, en fonction du type d’arythmie. Cette thèse s’intéresse alors au développement de modalités d’imagerie ultrarapide ultrasonore, pouvant pallier ces limitations. Ces modalités sont l’imagerie de l’onde électromécanique et l’élastographie passive, et pourraient offrir des informations pertinentes, jusqu’alors indisponible en clinique. Dans un premier temps, des études ex-vivo, sur cœurs isolés travaillants, ont été conduites afin d’évaluer le potentiel de l’imagerie de l’onde électromécanique. Une étude en aveugle a permis de démontrer qu’il était possible de détecter avec précision le type de stimulation et la source de contraction dans 79% des cas. Puis, deux études in-vivo, sur modèle porcin ont permis d’étudier la faisabilité de l’imagerie de l’onde électromécanique sur deux types de sondes, plus adaptées à un contexte interventionnel. Des ondes pouvant être associées à la contraction cardiaque ont été visualisées dans les deux études. Néanmoins, la visualisation dynamique de l’onde de contraction a été plus complexe dans un contexte in-vivo, puisqu’elle nécessite une interprétation, nécessairement subjective, d’un lecteur expérimenté. Pour répondre à cette limitation, une nouvelle méthode d’analyse temps-fréquence des données ultrasonores a été mise en place afin d’aboutir à une représentation plus objective de la contraction cardiaque, et ne nécessitant pas d’utilisateur expérimenté. La méthode a été validée, qualitativement et quantitativement, sur données ex-vivo, vis-à-vis de la méthode de référence utilisée en imagerie de l’onde électromécanique dans la littérature. En appliquant la méthode aux données des études in-vivo, il a pu être démontré que les schémas de contraction décrits sont similaires entre deux stimulations consécutives, et que la source de contraction est correctement positionnée lorsque la sonde de stimulation est située dans le plan. Notamment, la zone de contraction observée était cohérente avec la zone de stimulation dans le plan d’imagerie dans 81% des cas, lors des acquisitions réalisées à l’aide d’une sonde intracardiaque. Des études ex-vivo, sur échantillons cardiaques, ont été mises en place afin d’évaluer la faisabilité de détection des lésions simples et des schémas de lésions thermiques par élastographie passive. Il a été démontré sur un grand nombre d’échantillons (41 sur n = 51, 80% sur deux études) qu’une augmentation locale de la rigidité (d’un facteur 1.6 à 2.5 en moyenne), des zones lésées, était visible par élastographie. Les répartitions des lésions détectés sont cohérentes et les dimensions correctement estimées (manuellement, 1.1 à 2.8 mm d’erreur absolue, en moyenne), bien que les surfaces de lésions obtenues par élastographie passive soient encore approximatives. Finalement, une étude in-vivo sur modèle porcin a permis de démontrer la faisabilité de détecter des lésions thermiques individuelles ou en ligne par élastographie passive
Cardiac arrhythmias remain a major public health issue today. Some types of arrhythmias affect tens of millions of people worldwide, while others are the main cause of sudden cardiac death. In the most severe cases, it is imperative perform a treatment in order to preserve the integrity of the patient. However, interventional methods for guiding and monitoring this treatment are limited, sometimes leading to high recurrence rates, depending on the type of arrhythmia. This thesis focuses on the development of ultrafast ultrasound imaging modalities that can overcome these limitations. These modalities are Electromechanical Wave Imaging and Passive Elastography, and could provide relevant information, until now unavailable in clinic. First, ex-vivo studies on isolated working hearts were conducted to evaluate the potential of Electromechanical Wave Imaging. A blind study demonstrated that it was possible to accurately detect the type of stimulation and the source of contraction in 79% of cases. Then, two in-vivo studies, conducted on porcine model, allowed to study the feasibility of the electromechanical wave imaging on two types of probes, more adapted to an interventional context. Waves that could be associated with cardiac contraction were visualized in both studies. Nevertheless, dynamic visualization of the contraction wave was more complex in an in-vivo context, as it requires subjective interpretation of a trained reader. To address this limitation, a novel method based on time-frequency analysis of ultrasound data was developed to provide a more objective representation of the cardiac contraction, without the need of a trained reader. The method was validated, qualitatively and quantitatively, on ex-vivo data, against the reference method used for Electromechanical Wave Imaging in the literature. By applying the method to the data from the in-vivo studies, it could be demonstrated that the described contraction patterns are similar between two consecutive stimulations with same conditions, and that the contraction source is correctly positioned when the stimulation probe is located in the plane. Notably, the observed contraction area was consistent with the pacing area, when located in the imaging plane, in 81% of the cases, during the study performed with an intracardiac probe. Ex-vivo studies on cardiac samples were performed to evaluate the feasibility of detecting single lesions and thermal injury patterns by Passive Elastography. It was demonstrated on a large number of samples (41 out of n = 51, 80% on two studies) that a local stiffness increase (by a factor of 1.6 to 2.5 on average), of the injured areas, was visible by elastography. The distributions of the detected lesions were consistent, and the dimensions correctly estimated (manually, 1.1 to 2.8 mm error on average), although the lesion areas detected by passive elastography were still approximate. Finally, an in-vivo study on a porcine model demonstrated the feasibility of detecting individual or in-line thermal lesions with this method

Ce manuscrit présente un modèle dynamique de l'activité électromécanique du coeur pour l'analyse de séquences temporelles d'images et la simulation médicale. Tout d'abord, un processus de construction de modèles biomécaniques volumiques du myocarde à l'aide de maillages tétraédriques est mis en place. Puis la propagation du potentiel d'action dans le myocarde est simulée, en se fondant sur des équations aux dérivées partielles de réaction-diffusion de type FitzHugh-Nagumo, qui permettent l'inclusion de pathologies et la simulation d interventions. Ensuite, la contraction du myocarde est modélisée sur un cycle cardiaque grace à une loi de comportement incluant un couplage électromécanique et des conditions limites intégrant l'interaction avec le sang. Ce modéle est ainsi validé à travers certains paramètres globaux et locaux de la fonction ventriculaire cardiaque. Une fois ce modèle électromécanique mis en place, il est utilisé dans une méthode de segmentation par modèle déformable de séquences d'images médicales, afin d'en extraire des paramètres quantitatifs de la fonction cardiaque. Cette nouvelle génération de modéles déformables pro-actifs permet d'intègrer de l'information à priori non seulement sur l'anatomie et le comportement mécanique mais aussi sur l'activité électrique et le mouvement. Le couplage au sein d'un meme modéle d'informations anatomiques, biomécaniques et physiologiques contribué à ameliorer la robustesse et la précision face à des données bruitées et éparses comme les images médicales et ouvre des possibilités supplémentaires en simulation médicale.

L'etude detaillee des discontinuites a 400 et 650 km de profondeur devrait permettre d'apporter des informations pour contraindre les modeles dynamiques du manteau terrestre. Pour cela, on analyse les phases qui sont reflechies ou converties aux discontinuites. On utilise une methode de sommation de sismogrammes ("stacking") pour amplifier ces phases. Cette technique est appliquee a des donnees large bande des reseaux nars (europe) et geoscope (global). Trois etudes sont presentees: (1) l'observation d'une phase convertie anormale sous l'ile de kerguelen montre que la discontinuite a 650 km aurait une topographie anormale sous les points chauds. Les effets de la geometrie de la discontinuite sur la phase pds sont examines. (2) les phases pdp permettent d'echantillonner les discontinuites en un point quelconque. Les phases reflechies vers 300 et 660 km de profondeur sous la siberie, ont ete identifiees grqce a la technique de "stacking". (3) l'etude simultanee de phases reflechies et de phases converties permet une etude locale detaillee des discontinuites. Cette methode est testee avec la discontinuite de mohorovocic sous le massif central

Les transducteurs ultrasonores capacitifs micro-usinés peuvent s’adapter à la complexité et à la miniaturisation requise par l’évolution des techniques d’échographie vers l’imagerie intracardiaque ou l’imagerie 3D en temps réel. L’objectif de ce travail de thèse est la réalisation de démonstrateurs pouvant être intégrés dans une sonde cathéter 9Fr pour l’imagerie intracardiaque. Nous proposons, d’évaluer une technologie de micro-usinage de surface a?n de réaliser une architecture reposant sur un couple de membrane en nitrure de silicium faiblement contraint et de couche sacri?cielle en oxyde. Nous abordons la caractérisation électromécanique des transducteurs ultrasonores en proposant une approche mécanique pour la détermination de la tension de collapse et la fréquence de résonance. Di?érentes techniques nous ont permis d’extraire les propriétés mécaniques de la couche structurelle du microsystème. Nous ?nalisons ces travaux sur l’intégration des dispositifs dans la sonde avec un report de connectique sur la face arrière, basée sur des vias traversants et une couche de passivation en nitrure de silicium déposé par PECVD ou de parylène C
Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers (cMUTs) based on MEMS technology may ?t the complexity and the miniaturization required by ultrasound probes evolution. The objective of this thesis work is to realize a technological test vehicle which can be easily and directly integrated in a 9Fr catheter probe. This document focuses on a surface micromachining process in order to realize a 450nm thick suspended membrane over a 200nm gap. The process lies on a LPCVD low stress silicon nitride membrane and an oxide sacri?cial layer. The electromechanical characterization of the membrane is performed through laser Doppler vibrometry and optical pro?lometry in order to determine the collapse voltage and the natural frequency of the membranes. Material’s mechanical properties being fundamental in any MEMS prediction behavior, dedicated mechanical test structures were characterized in order to extract silicon nitride mechanical properties. In an integration and a ?ip-chip scheme, a through wafer interconnect technology is proposed. Finally, this document ends on the investigation of PECVD silicon nitride and parylene C as a passivation layer

Les travaux de cette thèse sont consacrés à la quantification de cardiopathies, la prédiction de leur évolution et la planification de thérapies, avec pour application principale la tétralogie de Fallot, une malformation congénitale grave du cœur. L'idée sous-jacente est d'utiliser des modèles informatiques sophistiqués combinant traitement d'images, statistique et physiologie, pour assister la gestion clinique de ces patients. Dans un premier temps, nous proposons une nouvelle méthode de recalage d'images plus précise pour estimer la déformation cardiaque à partir d'images médi- cales anatomiques, où seulement le mouvement apparent du cœur est visible. L'algorithme proposé s'appuie sur la méthode dite des démons, que l'on contraint de manière rigoureuse à être élastique et incompressible grâce à une nouvelle justification de l'étape de régularisation de l'algorithme. Les expériences réalisées sur des images synthétiques et réelles ont démontré que l'ajout de ces contraintes améliore de manière significative la précision des déformations estimées. Nous étudions ensuite la croissance du cœur par une approche statistique basée sur les "courants". Une analyse en composantes principales permet d'identifier des altérations morphologiques dues à la pathologie. L'utilisation conjointe de la méthode PLS (moindres carrés partiels) et de l'analyse des corrélations canoniques permet de créer un modèle statistique moyen de croissance du cœur. L'analyse du ventricule droit de 32 patients avec tétralogie de Fallot a révélé une dilatation du ventricule, une déformation de sa base et un élargissement de son apex, caractéristiques que l'on retrouve dans la littérature clinique. Le modèle de croissance montre qu'elles apparaissent progressivement au fil du temps. Enfin, nous adaptons un modèle électromécanique du cœur pour simuler la fonction cardiaque chez des patients et tester diverses stratégies de pose de valves pulmonaires. Le modèle électromécanique simule les caractéristiques principales de la fonction cardiaque. Une fois personnalisé, le modèle est utilisé pour prédire les effets postopératoires de la pose de valves chez le patient. Le modèle a été ainsi capable de reproduire, de manière qualitative, la fonction cardiaque de deux patients. Comme attendu, la fonction simulée du ventricule droit est améliorée après pose de valves, ainsi que celle du ventricule gauche, suggérant une relation étroite entre les deux ventricules du cœur. Les méthodes de traitement d'images médicales, d'analyses statistiques et de modèles de la physiologie du cœur forment un cadre puissant pour le développe- ment d'une médecine plus personnalisée et assistée par ordinateur.

Les progrès récents des capteurs interférométriques basés sur la réinjection optique dans une diode laser ont démontré la possibilité de mesurer des débits d’écoulements et des profils de vitesses d’écoulement à l'échelle micrométrique. Ce type de capteurs compacts et intégrés est très prometteur pour un domaine - la microfluidique - qui est en expansion, aux frontières de la physique, de la chimie, de la biologie et du biomédical. Cependant, la mesure du débit ou de la vitesse locale en haute résolution reste un problème très complexe et les capteurs proposés jusqu’à présent n’ont pas fourni d’informations sur la nature des particules qui s’écoulent. La présente thèse porte sur la mise en œuvre, la validation et l'évaluation des performances de détection de la technologie OFI dans les domaines d'applications chimiques et biomédicaux. L'élaboration d'une nouvelle génération de capteurs qui fourniront à la fois une haute résolution spatiale pour l’imagerie Doppler 2D est présentée ainsi qu’une approche novatrice permettant de fournir des informations supplémentaires sur la concentration et / ou les dimensions des particules en mouvement. Ensuite, un imageur Doppler par réinjection optique, embarqué dans un système compact pour la débitmétrie a été réalisé à l'aide d'un micro-miroir monté sur des systèmes microélectromécaniques (MEMS), tirant ainsi pleinement parti de la compacité offerte par le système de détection par réinjection optique. Alors que les travaux précédents sur la débitmétrie par réinjection optique ont été limités aux fluides à haute densité de particules dans des régimes de diffusion simples ou multiples, nous présentons également une technique permettant la détection de particules uniques de dimensions micro et nanométriques à travers l'effet Doppler-Fizeau. Grâce au traitement du signal proposé, cette technique de détection peut détecter la présence de micro/nanosphères de polystyrène sphériques uniques ensemencées dans des suspensions aqueuses et mesurer leur vitesse d'écoulement, même lorsque leur diamètre est inférieur à la moitié de la longueur d'onde du laser. Cette méthode présente de nombreux avantages par rapport aux méthodes habituelles qui nécessitent une manipulation du fluide, dans des volumes toujours plus petits avec un contrôle précis du débit et de la concentration. L’ensemble des aspects traités dans cette thèse représente une avancée majeure pour l’utilisation des capteurs par réinjection dans les applications d’ingénierie chimique ou biomédicale implicant des écoulements à micro-échelle
Recent progress of interferometric sensors based on the optical feedback in a laser diode have demonstrated possibility for measurement of flow rates and flow-profiles at the micro-scale. That type of compact and embedded sensors is very promising for a research and industrial field –microfluidics – that is a growing domain of activities, at the frontiers of the physics, the chemical science, the biology and the biomedical. However, the acquisition of flow rate or local velocity at high resolution remains a very challenging issue, and the sensors that have been proposed so far did not have been giving sufficient information on the nature of the particles flowing. The present thesis is driven to the implementation, validation and evaluation of the sensing performances of the optical feedback interferometry technology in both chemical and biomedical fields of applications. The elaboration of a new generation of sensors that will provide both a high spatial resolution for 2D Doppler imaging is presented, as well as a methodology that gives further information on the flowing particles concentration and/or dimensions. Then, a new embedded optical feedback interferometry imager for flowmetry has been realized using a 2-axis beamsteering mirror mounted on Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) thus taking the full advantage of the compactness offered by the optical feedback interferometry sensing scheme. While previous works on optical feedback interferometry flowmetry have been limited to high particle densities fluids in single or multiple scattering regimes, we present also a sensing technique based on the optical feedback interferometry scheme in a laser diode that enables single particle detection at micro and nanoscales through the Doppler-Fizeau effect. Thanks to the proposed signal processing, this sensing technique can detect the presence of single spherical polystyrene micro/nanospheres seeded in watery suspensions, and measure their flow velocity, even when their diameter is below half the laser wavelength. It discriminates particle by their diameter up to a ratio of 5 between large and small ones while most of the technologies for particle characterization is bulk and requires manipulation of the fluid with small volume handling, precise flow and concentration control. Altogether, the results presented in this thesis realize a major improvement for the use of optical feedback interferometry in the chemical engineering or biomedical applications involving micro-scale flows

A la croisée des chemins entre médecine et physique des ultrasons, ce travail de thèse s’est intéressé à l’apport de solutions diagnostiques et de thérapeutiques novatrices dans le domaine de l’électrophysiologie cardiaque. Un système capable de délivrer des ultrasons focalisés dans le cœur par voie transoesophagienne sous guidage par ultrasons a été développé et testé in vivo chez 6 porcs. Les tirs HIFU ont été délivrés sur les oreillettes et les ventricules. Lors de l'autopsie, une analyse visuelle a démontré la présence de lésions thermiques dans les zones ciblées chez 3 animaux. Ces lésions ont été confirmées par analyse histologique (taille moyenne: 5,5 mm2 x 11 mm2). Aucune lésion thermique œsophagienne n'a été observée. Un animal a présenté une bradycardie due à un bloc auriculo-ventriculaire, ce qui a permis de confirmer une réelle interaction entre les tirs HIFU et le tissu nodal cardiaque. Nous avons cependant observé un manque de précision, principalement lié aux mouvements cardiaques ainsi qu’aux structures anatomiques situées entre les zones ciblées et le transducteur de thérapie. Ces difficultés ont été principalement reliées à l’anatomie du modèle porcin, loin de celle de l’être humain. La recherche d'un meilleur modèle a conduit à des tests d'imagerie concluants sur des babouins.Des expériences supplémentaires ont été conduites afin d'améliorer la cartographie des arythmies ventriculaires et le suivi de la formation de lésions pendant l'ablation.Des expériences ont été menées sur les ventricules gauches de quatre coeurs de porcs en mode travaillant. Le protocole visait à démontrer que différents modèles d'activation mécanique pouvaient être observés, que le ventricule soit en rythme sinusal, stimulé depuis l'épicarde ou l'endocarde. Des acquisitions d’imagerie de déformation électromécanique (EWI) ont été enregistrées sur les faces antérieures, latérales et postérieures du ventricule gauche. Les boucles ont été ensuite analysées à l’aveugle par deux lecteurs indépendants.Les interprétations des séquences EWI étaient correctes dans 89% des cas. Le taux de concordance globale entre les deux lecteurs était de 83%. Dans un ventricule stimulé, l'origine du front d'onde était focale et provenait de l'endocarde ou de l'épicarde stimulé. En rythme sinusal, le front d'onde était activé depuis tout l'endocarde, en direction de l'épicarde, à une vitesse de 1,7 ± 0,28 m.s-1. Les vitesses du front d'onde ont été mesurées respectivement lorsque l'endocarde ou l'épicarde étaient stimulés à une vitesse de 1,1 ± 0,35 m.s -1 et 1,3 ± 0,34 m.s-1 (p = NS). Nous avons aussi démontré sur des échantillons ex-vivo que l'imagerie trans oesophagienne par analyse des ondes de cisaillement (élastographie) pouvait cartographier l'étendue des lésions HIFU. Des tirs HIFU ont été réalisés à l'aide de la sonde trans oesophagienne sur des échantillons de blancs de poulet (n = 3), puis sur un modèle porcin ex vivo d'oreillette (gauche, n = 2) et de ventricule gauche (n = 1). L’élastographie a fourni des cartes de rigidité des tissus avant et après l'ablation. Les zones des lésions ont été obtenues par analyse et quantification des changements de couleur des tissus puis ont été comparées aux images par élastographie. Dans le blanc de poulet, la rigidité est passée en moyenne de 4.8±1.1 kPa à 20.5±10.0 kPa (ratio 5.0±3.2). Dans le ventricule gauche, la rigidité est passée en moyenne de 21.2±3.3kPa à 73.8±13.9kPa (ratio 3.7±1.2). Dans l’oreillette gauche, la rigidité est passée en moyenne de 12.2±4.3 kPa à 30.3±10.3 (ratio 3.2±2.0). En histologie, la taille des lésions variait de 0.1 à 1.5 cm2 dans la zone du plan d'imagerie. Les caractéristiques morphométriques étaient similaires entre histologie et élastographie
At the crossroads of medicine and physics, this work aimed to provide innovative diagnostic and therapeutic tools based on ultrasound, in the field of cardiac electrophysiology. A system capable of delivering HIFU into the heart by a transesophageal route using ultrasound (US) imaging guidance was developed and tested in vivo in six male pigs. HIFU exposures were performed on atria and ventricles. At the time of autopsy, visual inspection identified thermal lesions in the targeted areas in three of the animals. These lesions were confirmed by histologic analysis (mean size: 5.5 mm2 x 11mm2). No esophageal thermal injury was observed. One animal presented with bradycardia due to an atrio-ventricular block, which provides real-time confirmation of an interaction between HIFU and the electrical circuits of the heart. There was still a lack of accuracy, mainly related to cardiac motion, and to anatomical structures in between the targets and the transducer. It was mainly related to the in vivo model and its anatomy, far from the human’s. The search for a better model led to conclusive imaging tests on baboons. Additional experiments were conduced in order to improve the mapping of ventricular arrhythmias and the monitoring of lesion formation during ablation. First, experiments were conducted on left ventricles of four isolated working mode swine hearts. The protocol aimed at demonstrating that different patterns of mechanical activation could be observed whether the ventricle was in sinus rhythm, paced from the epicardium, or from the endocardium. Electromechanical wave imaging (EWI) acquisitions were recorded on the anterior, lateral, and posterior segments of the left ventricle. Loop records were blindly assigned to two readers. EWI sequences interpretations were correct in 89% of cases. The overall agreement rate between the two readers was 83%. When in a paced ventricle, the origin of the wave front was focal and originating from the endocardium or the epicardium. In sinus rhythm, wave front was global and activated within the entire endocardium towards the epicardium at a speed of 1.7±0.28 m.s-1. Wave front speeds were respectively measured when the endocardium or the epicardium were paced at a speed of 1.1 ± 0.35 m.s-1 vs 1.3±0.34 m.s-1 (p=NS). Lastly, we investigated the feasibility of a dual therapy and imaging approach with the same transoesophageal device. We demonstrated on ex-vivo samples that transoesophageal shear wave imaging (SWE) can map the extent of the HIFU lesions. HIFU ablation was performed with the transoesophageal probe on ex-vivo chicken breast samples (n=3), then atrium (left, n=2) and ventricle (left n=1, right n=1) of swine heart tissues. SWE provided stiffness maps of the tissues before and after ablation. Areas of the lesions were obtained by tissue color change with gross pathology and compared to SWE. Shear modulus of the ablated zones increased from 4.8±1.1 kPa to 20.5+/-10.0 kPa (ratio 5.0±3.2) in the chicken breast, from 12.2±4.3 kPa to 30.3±10.3 (ratio 3.2±2.0) in the atria and from 21.2±3.3kPa to 73.8±13.9kPa (ratio 3.7±1.2) in the ventricles. On gross pathology, the size of the lesions ranged from 0.1 to 1.5cm2 in the imaging plane area and morphometric characteristics were fitting with elasticity-estimated depths and widths of the lesions

A la croisée des chemins entre médecine et physique des ultrasons, ce travail de thèse s’est intéressé à l’apport de solutions diagnostiques et de thérapeutiques novatrices dans le domaine de l’électrophysiologie cardiaque. Un système capable de délivrer des ultrasons focalisés dans le cœur par voie transoesophagienne sous guidage par ultrasons a été développé et testé in vivo chez 6 porcs. Les tirs HIFU ont été délivrés sur les oreillettes et les ventricules. Lors de l'autopsie, une analyse visuelle a démontré la présence de lésions thermiques dans les zones ciblées chez 3 animaux. Ces lésions ont été confirmées par analyse histologique (taille moyenne: 5,5 mm2 x 11 mm2). Aucune lésion thermique œsophagienne n'a été observée. Un animal a présenté une bradycardie due à un bloc auriculo-ventriculaire, ce qui a permis de confirmer une réelle interaction entre les tirs HIFU et le tissu nodal cardiaque. Nous avons cependant observé un manque de précision, principalement lié aux mouvements cardiaques ainsi qu’aux structures anatomiques situées entre les zones ciblées et le transducteur de thérapie. Ces difficultés ont été principalement reliées à l’anatomie du modèle porcin, loin de celle de l’être humain. La recherche d'un meilleur modèle a conduit à des tests d'imagerie concluants sur des babouins.Des expériences supplémentaires ont été conduites afin d'améliorer la cartographie des arythmies ventriculaires et le suivi de la formation de lésions pendant l'ablation.Des expériences ont été menées sur les ventricules gauches de quatre coeurs de porcs en mode travaillant. Le protocole visait à démontrer que différents modèles d'activation mécanique pouvaient être observés, que le ventricule soit en rythme sinusal, stimulé depuis l'épicarde ou l'endocarde. Des acquisitions d’imagerie de déformation électromécanique (EWI) ont été enregistrées sur les faces antérieures, latérales et postérieures du ventricule gauche. Les boucles ont été ensuite analysées à l’aveugle par deux lecteurs indépendants.Les interprétations des séquences EWI étaient correctes dans 89% des cas. Le taux de concordance globale entre les deux lecteurs était de 83%. Dans un ventricule stimulé, l'origine du front d'onde était focale et provenait de l'endocarde ou de l'épicarde stimulé. En rythme sinusal, le front d'onde était activé depuis tout l'endocarde, en direction de l'épicarde, à une vitesse de 1,7 ± 0,28 m.s-1. Les vitesses du front d'onde ont été mesurées respectivement lorsque l'endocarde ou l'épicarde étaient stimulés à une vitesse de 1,1 ± 0,35 m.s -1 et 1,3 ± 0,34 m.s-1 (p = NS). Nous avons aussi démontré sur des échantillons ex-vivo que l'imagerie trans oesophagienne par analyse des ondes de cisaillement (élastographie) pouvait cartographier l'étendue des lésions HIFU. Des tirs HIFU ont été réalisés à l'aide de la sonde trans oesophagienne sur des échantillons de blancs de poulet (n = 3), puis sur un modèle porcin ex vivo d'oreillette (gauche, n = 2) et de ventricule gauche (n = 1). L’élastographie a fourni des cartes de rigidité des tissus avant et après l'ablation. Les zones des lésions ont été obtenues par analyse et quantification des changements de couleur des tissus puis ont été comparées aux images par élastographie. Dans le blanc de poulet, la rigidité est passée en moyenne de 4.8±1.1 kPa à 20.5±10.0 kPa (ratio 5.0±3.2). Dans le ventricule gauche, la rigidité est passée en moyenne de 21.2±3.3kPa à 73.8±13.9kPa (ratio 3.7±1.2). Dans l’oreillette gauche, la rigidité est passée en moyenne de 12.2±4.3 kPa à 30.3±10.3 (ratio 3.2±2.0). En histologie, la taille des lésions variait de 0.1 à 1.5 cm2 dans la zone du plan d'imagerie. Les caractéristiques morphométriques étaient similaires entre histologie et élastographie
At the crossroads of medicine and physics, this work aimed to provide innovative diagnostic and therapeutic tools based on ultrasound, in the field of cardiac electrophysiology. A system capable of delivering HIFU into the heart by a transesophageal route using ultrasound (US) imaging guidance was developed and tested in vivo in six male pigs. HIFU exposures were performed on atria and ventricles. At the time of autopsy, visual inspection identified thermal lesions in the targeted areas in three of the animals. These lesions were confirmed by histologic analysis (mean size: 5.5 mm2 x 11mm2). No esophageal thermal injury was observed. One animal presented with bradycardia due to an atrio-ventricular block, which provides real-time confirmation of an interaction between HIFU and the electrical circuits of the heart. There was still a lack of accuracy, mainly related to cardiac motion, and to anatomical structures in between the targets and the transducer. It was mainly related to the in vivo model and its anatomy, far from the human’s. The search for a better model led to conclusive imaging tests on baboons. Additional experiments were conduced in order to improve the mapping of ventricular arrhythmias and the monitoring of lesion formation during ablation. First, experiments were conducted on left ventricles of four isolated working mode swine hearts. The protocol aimed at demonstrating that different patterns of mechanical activation could be observed whether the ventricle was in sinus rhythm, paced from the epicardium, or from the endocardium. Electromechanical wave imaging (EWI) acquisitions were recorded on the anterior, lateral, and posterior segments of the left ventricle. Loop records were blindly assigned to two readers. EWI sequences interpretations were correct in 89% of cases. The overall agreement rate between the two readers was 83%. When in a paced ventricle, the origin of the wave front was focal and originating from the endocardium or the epicardium. In sinus rhythm, wave front was global and activated within the entire endocardium towards the epicardium at a speed of 1.7±0.28 m.s-1. Wave front speeds were respectively measured when the endocardium or the epicardium were paced at a speed of 1.1 ± 0.35 m.s-1 vs 1.3±0.34 m.s-1 (p=NS). Lastly, we investigated the feasibility of a dual therapy and imaging approach with the same transoesophageal device. We demonstrated on ex-vivo samples that transoesophageal shear wave imaging (SWE) can map the extent of the HIFU lesions. HIFU ablation was performed with the transoesophageal probe on ex-vivo chicken breast samples (n=3), then atrium (left, n=2) and ventricle (left n=1, right n=1) of swine heart tissues. SWE provided stiffness maps of the tissues before and after ablation. Areas of the lesions were obtained by tissue color change with gross pathology and compared to SWE. Shear modulus of the ablated zones increased from 4.8±1.1 kPa to 20.5+/-10.0 kPa (ratio 5.0±3.2) in the chicken breast, from 12.2±4.3 kPa to 30.3±10.3 (ratio 3.2±2.0) in the atria and from 21.2±3.3kPa to 73.8±13.9kPa (ratio 3.7±1.2) in the ventricles. On gross pathology, the size of the lesions ranged from 0.1 to 1.5cm2 in the imaging plane area and morphometric characteristics were fitting with elasticity-estimated depths and widths of the lesions