Principes de l’ULM

L’Ultrasound Localization Microscopy (ULM) est une méthode qui utilise des ondes ultrasonores pour obtenir des images à super-résolution de la microcirculation. Elle repose sur la détection d’émetteurs individuels (tels que des microbulles ou d’autres agents de contraste) au sein d’un échantillon. En localisant précisément ces émetteurs en fonction de leurs signaux acoustiques, l’ULM peut créer des images haute résolution qui révèlent des détails structurels fins généralement au-delà des limites de résolution de l’imagerie ultrasonore conventionnelle.

L’ULM implique plusieurs étapes clés. Tout d’abord, une étape d’acquisition est réalisée par l’imagerie ultrasonore des tissus où des microbulles ont été injectées, souvent à l’aide de scanners ultrarapides qui capturent plusieurs centaines à des milliers d’images par seconde. Ensuite, les microbulles sont détectées par rapport au tissu environnant, et des filtres sont appliqués pour les séparer du tissu et d’autres microbulles. Après cela, les microbulles individuelles sont localisées ; comme leurs signaux ponctuels ne sont pas affectés par les interférences, leurs positions peuvent être établies avec une résolution micrométrique. Ces positions micrométriques sont ensuite suivies alors que les microbulles circulent dans les vaisseaux. Enfin, les trajectoires à super-résolution sont accumulées pour former une image des microvaisseaux à une résolution sublongueur d’onde.

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1) 100 à 100 000 images ultrasonores sont acquises et empilées. 2) Un filtrage en temps lent où une faible concentration permet de séparer les particules/microbulles. 3) Les centres des hyperboles où les points focaux créés par les microbulles sont localisés. 4) La localisation des microbulles est associée à des pistes pour déterminer le vecteur vitesse. 5) Les traces résultantes à travers le film sont accumulées dans une image. Couture O, Hingot V, Heiles B, Muleki-Seya P, Tanter M. Ultrasound localization microscopy and super-resolution: A state of the art. IEEE transactions on ultrasonics, ferroelectrics, and frequency control. 2018 Jun 26;65(8):1304-20.
ULM d'une coupe coronale d'un cerveau modèle préclinique reconstruit avec des pixels de 5 μm après 240 s d'acquisition. Couture O, Hingot V, Heiles B, Muleki-Seya P, Tanter M. Ultrasound localization microscopy and super-resolution: A state of the art. IEEE transactions on ultrasonics, ferroelectrics, and frequency control. 2018 Jun 26;65(8):1304-20.

Références

Christensen-Jeffries, K., Couture, O., Dayton, P.A., Eldar, Y.C., Hynynen, K., Kiessling, F., et al, 2020. Super-resolution ultrasound imaging. Ultrasound in medicine & biology, 46(4), 865-91.

Couture O., Hingot V., Heiles B., Muleki-Seya P., Tanter M, 2018. Ultrasound localization microscopy and super-resolution: A state of the art. IEEE transactions on ultrasonics, ferroelectrics, and frequency control, 65(8):1304-20.