Présentations invitées

Ultrasound matrix imaging for joint wave-speed tomography and aberration correction in soft tissues

Alexandre Aubry, ESPCI Paris, Institut Langevin

Ultrasound imaging traditionally relies on the assumptions of single scattering and a constant speed of sound. In practice, spatial variations in sound speed within biological tissues distort propagating wave-fronts, severely degrading both spatial resolution and image contrast. To address these limitations, we present a physics-based computational framework for joint sound-speed tomography and aberration correction in soft tissues.

Experimentally, this approach leverages the acquisition of the reflection matrix, which captures the full set of impulse responses between the transducers of the ultrasonic probe. By decoupling the input and output focal points during the beamforming process, matrix imaging yields a focused reflection matrix that contains significantly richer information than conventional ultrasound images. Crucially, this representation enables local assessment of focusing quality to quantify wave aberrations at any point in the medium.

To recover the sound speed map, we propose a two-step strategy. First, inspired by astronomical adaptive optics, a multi-conjugate approach analyzes wavefront distortions across multiple depths. The mapped phase shifts optimally compensate for aberrations and allow a first reconstruction of the sound-speed spatial distribution. Second, wave propagation is modeled as a differentiable multi-layer network, leveraging optimization tools to solve the inverse problem and infer high-resolution sound-speed maps. We validate this framework through experiments on tissue-mimicking phantoms and human breast tissues, demonstrating its strong potential for tissue characterization and tumor detection.

Implicit neural networks for representing ultrasound images and volumetric shapes

Diana Mateus, Centrale Nantes, LS2N

Neural Implicit Representations (INRs) have emerged as a versatile framework for medical imaging, providing continuous and compact representations that can effectively capture both image appearance and anatomical structure. Recent work has demonstrated their potential in ultrasound imaging, where they enable improved volumetric reconstruction, probe tracking, and raw data representation for applications such as novel view synthesis, compounding, and compression. Beyond image reconstruction, INRs have also proven effective as shape priors across populations, reducing annotation requirements for 3D segmentation and enabling unsupervised anomaly detection by modeling normal anatomical variability. The purpose of this talk is to show the versatility of INRs in ultrasound imaging.

Imagerie acoustique en milieu réverbérant : Localisation active de défauts et émission acoustique

Samuel Rodriguez, Université de Bordeaux, I2M

Les méthodes classiques d’auscultation de milieux solides ou biologiques par ondes acoustiques s’appuient sur une configuration expérimentale impliquant un trajet direct de l’onde entre la zone à inspecter et les transducteurs réalisant la mesure. Cela permet une exploitation facilitée des données mais prive de l’information portée par les autres interactions de l’onde avec le milieu. Le travail présenté ici s’attache à exploiter des champs acoustiques réverbérés, résultats de réflexions multiples sur les bords de la pièce et/ou de superpositions multiples dues à la géométrie. Pour l’inspection active de structures, le canevas méthodologique de traitement des données choisi est l’imagerie topologique qui permet de tirer avantage de cette réverbération notamment pour localiser des défauts qui ne sont pas en vue directe des transducteurs.

L’application industrielle associée actuellement développée au laboratoire est le contrôle des parties basses des rails de chemin de fer. Pour l’inspection passive de structures, les travaux se concentrent sur l’émission acoustique, une technique de suivi et de localisation des événements acoustiques générés dans et par la structure. L’utilisation du champ réverbéré plutôt que des ondes directs permet de réduire le nombre de transducteurs tout en conservant une résolution adaptée. Dans ce travail, nous mettons en œuvre de telles méthodes sur des réservoirs d’hydrogène à l’aide de transducteurs flexibles imprimés à façon. Le couplage de ces méthodes et de cette technologie est tourné vers le suivi de santé structurelle embarqué (SHM).

Communications

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