J Radiol 2007;88:1823-31 © 2007. Éditions Françaises de Radiologie. Édité par Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés formation médicale continue le point sur… Imagerie de la déformation des tissus biologiques par élastographie main-libre E Brusseau, J-F Deprez, F Duboeuf et O Basset Introduction L’élastographie ultrasonore est maintenant reconnue comme une méthode d’imagerie pertinente pour la caractérisation tissu- laire. Cette technique, basée sur l’échographie, fournit des infor- mations sur l’élasticité locale d’un tissu, en imageant la déforma- tion de ce dernier sous l’action d’une contrainte (1) : les régions molles se déforment davantage que les régions rigides sous l’ac- tion d’une même contrainte. De telles informations sont d’un in- térêt fondamental en diagnostic clinique car le développement d’une pathologie s’accompagne souvent de modifications de l’élasticité du tissu. À titre d’exemple, les maladies diffuses du foie, telles que l’hépatite ou la cirrhose, sont connues pour rédui- re de manière significative l’élasticité du tissu (2, 3). Dans le cadre d’une étude réalisée en 1998 sur les tissus cancéreux, Krouskop et al. (4) ont mesuré le module d’Young d’échantillons tissulaires de seins et de prostates et ont montré une différence significative d’élasticité entre les tissus sains et les tissus tumoraux. Enfin d’autres maladies, comme la plaque d’athérosclérose, implique le dépôt focal de lipides, de collagène, de calcium, engendrant loca- lement des variations d’élasticité (5). En pratique, des images échographiques radiofréquences (RF) sont acquises à différents niveaux de compression du tissu. Les déplacements internes et la déformation tissulaires sont ensuite localement estimés en subdivisant les images ultrasonores en de multiples régions d’intérêt (ROI) et en évaluant, pour chaque ROI, les variations induites par la compression. Cette dernière est généralement de faible amplitude et appliquée avec la sonde échographique, donc dirigée dans l’axe du faisceau ultrasonore (ou direction axiale) (fig. 1). Les images de déformation produi- tes sont également appelées élastogrammes. En élastographie, le champ d’intérêt principal est la déformation axiale. Jusque récemment, les méthodes d’estimation de la défor- mation axiale étaient principalement monodimensionnelles. Ces techniques font l’hypothèse que les déplacements tissulaires, in- duits par la compression, se produisent le long de la direction axiale exclusivement. Elles calculent les déformations locales, en analysant ces variations axiales à partir de segments de signaux (ROI 1D). Deux approches peuvent être citées. La première re- groupe les techniques calculant la déformation axiale comme la dérivée du déplacement (1, 6, 7). Ce dernier est supposé être une simple translation résultant en un déphasage axial de la ROI 1D correspondante le long du signal RF. Le déphasage est estimé par une analyse de la fonction d’intercorrélation. Ces techniques sont précises pour de faibles déformations, mais elles échouent rapi- dement pour des déformations plus importantes, car elles igno- rent les variations de forme du signal induites par la compression du milieu et responsables de la décorrélation. Cela a conduit à un second groupe de méthodes qui considèrent que la compression du milieu résulte au sein des signaux, non seulement en des dé- phasages, mais également en des compressions des signatures acoustiques (8-10). Le facteur de compression est directement fonction de la déformation. Estimer les facteurs d’échelles locaux conduit à des méthodes d’estimation plus robustes, que celles précédemment évoquées. Cependant, les tissus mous biologiques sont majoritairement composés d’eau et leur déformation sous contrainte est tridi- mensionnelle. Estimer précisément la déformation dans une Abstract Résumé Biological tissue strain imaging with freehand elastography J Radiol 2007;88:1823-31 An imaging technique of deformation under load of a biological soft tissue, from numerical processing of radiofrequency ultrasound images is presented. The 2D locally regularized estimation method determines deformation parameters as the arguments that maximize a similarity criterion between a pre-compression region and its deformed version, compensated for according to these parameters. The technique was assessed with ultrasound data acquired during freehand scanning on two dedicated elastography phantoms as well as ex vivo bovine liver samples, containing artificial lesions made with agar gel. Although the load conditions are complex, elastograms are easy to interpret, exhibiting the inclusions with sharp boundaries. Dans cet article, une technique d’imagerie de la déformation d’un tissu mou biologique sous contrainte, à partir du traitement numérique des images échographiques radiofréquences est présentée. La méthode d’estimation 2D, localement régularisée, détermine les paramètres de la déformation comme les arguments qui maximisent un critère de similarité entre une région du milieu avant compression et sa version déformée, compensée par les paramètres recherchés. La technique a été testée avec des données ultrasonores acquises en main-libre sur deux fantômes dédiés à l’élastographie ainsi que sur des échantillons de foies bovins ex vivo, contenant des lésions artificielles en gel d’agar. Bien que les condi- tions de déformation soient complexes, les élastogrammes sont d’interprétation simple, faisant apparaître clairement les inclusions. Key words: Ultrasound imaging. investigative technique. Image processing. Mots-clés : Échographie. technique d’exploration. Traitement d’images. Creatis-LRMN, Insa-Lyon, Université Lyon I, UMR CNRS 5220, Inserm U 630, Bâti- ment Blaise Pascal, 7 avenue Jean Capelle, 69621 Villeurbanne, France. Correspondance : E Brusseau E-mail : elisabeth.brusseau@creatis.insa-lyon.fr