Comparison between sparse and concentrated scattering models for characterization of cell-pellet biophantoms and excised mouse tumors

Autor: Thierry Pourcher, Pauline Muleki-Seya, Emilie Franceschini, Julien Guglielmi, Jonathan Mamou, Romain de Monchy, Régine Guillermin
Přispěvatelé: Ondes et Imagerie (O&I), Laboratoire de Mécanique et d'Acoustique [Marseille] (LMA ), Aix Marseille Université (AMU)-École Centrale de Marseille (ECM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-École Centrale de Marseille (ECM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Transporteurs et Imagerie, Radiothérapie en Oncologie et Mécanismes biologiques des Altérations du Tissu Osseux (TIRO-MATOs - UMR E4320), Service Hospitalier Frédéric Joliot (SHFJ), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-UMR E4320 (TIRO-MATOs), Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Côte d'Azur (UCA), F. L. Lizzi Center for Biomedical Engineering, Riverside Research, UMR E4320 (TIRO-MATOs), Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Service Hospitalier Frédéric Joliot (SHFJ), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2016
Předmět:
Zdroj: IEEE International Ultrasonics Symposium, IUS
2016 IEEE International Ultrasonics Symposium
2016 IEEE International Ultrasonics Symposium, Sep 2016, Tours, France. ⟨10.1109/ULTSYM.2016.7728438⟩
2016 IEEE International Ultrasonics Symposium, 2016, Tours, France. ⟨10.1109/ULTSYM.2016.7728438⟩
DOI: 10.1109/ULTSYM.2016.7728438⟩
Popis: International audience; Three scattering models were examined for characterizing in vitro biophantoms and ex vivo colon adenocarcinoma (HT29) mouse tumors in the 10-42 MHz and the 15-42 MHz frequency bandwidth, respectively. The Spherical Gaussian Model (SGM) and the Fluid-Filled Sphere Model (FFSM) that were examined are suitable for dealing with sparse media, whereas the Structure Factor Model (SFM) is adapted for characterizing concentrated media. Biophantoms results demonstrated the superiority of the SFM for all investigated volume fractions (i.e., from 0.006 to 0.30). In particular, the sparse SGM and FFSM underestimated scatterer size and overestimated acoustic concentration when the volume fraction was greater than 0.12. The SFM-based tumor results yielded scatterer radius and volume fraction in good agreement with the expected whole cell structures obtained from histological analysis (with relative errors less than 15%), whereas the sparse models gave inconsistent QUS estimates. These results suggest that the whole HT29 cells could be responsible for scattering. Moreover, the concentrated SFM provides better fit to the BSC data when compared with classical models (SGM, FFSM) for both experiments on cell-pellet biophantoms and mouse tumors. This study demonstrates that the SFM is the most-suitable model for densely packed scatterers, e.g., tissue
Databáze: OpenAIRE