French
English
Abstract
GPU-based processing algorithms for advanced real-time Doppler ultrasound imaging:
The objective of Mr. Giulio Bonciani’s thesis is to implement advanced Doppler ultrasound imaging techniques, in real time, on a ULA-OP research ultrasound system. This thesis will be carried out jointly with the ULTIM ultrasound imaging team of CREATIS, Lyon, France. In particular, the candidate will upgrade the ULA-OP scanner to make feasible the real-time implementation of flow maps in the context of vascular imaging through GPUs. To this end, (beamformed) RF signals obtained after the transmission of plane ultrasound wavefronts will be post-processed. Chirp-type pulses or double-PRF transmits will be favored to double the Nyquist velocity and thus mitigate the aliasing phenomenon. Color flow maps and vector velocimetric maps will be generated in real time for immediate visual insight into vascular flow. Vorticities will also be determined to identify potential regions of blood stagnation. The vorticity maps will be represented in color. The velocity fields will be visualized through streamlines or arrows. More computationally demanding approaches could also be tested, such as pathlines or line integral convolution. After preliminary experiments on rectilinear cylindrical Poiseuille (steady) and Womersley (pulsatile) flows, the real-time ultrasonic method will be tested and validated, at the CREATIS laboratory, in an in vitro model of vortex rings, with known theoretical characteristics (ground-truth). If necessary, measurements by optical PIV will also be carried out to obtain experimental reference velocity data.
Résumé :
Algorithmes de traitement basés sur GPU pour l'imagerie échographique Doppler avancée en temps réel :
L'objectif de la thèse de M. Giulio Bonciani est de mettre en œuvre des techniques d'imagerie échographique Doppler avancées, en temps réel, sur un système d'échographie de recherche ULA-OP. Cette thèse sera réalisée en collaboration avec l'équipe d'imagerie échographique ULTIM de CREATIS, Lyon, France. En particulier, le candidat mettra à niveau le scanner ULA-OP pour rendre possible la mise en œuvre en temps réel de cartes de flux dans le contexte de l'imagerie vasculaire grâce aux GPU. À cette fin, les signaux RF obtenus après la transmission d'ondes ultrasonores planes seront post-traités. Des impulsions de type chirp ou des émissions double-PRF seront privilégiées pour doubler la vitesse de Nyquist et atténuer ainsi le phénomène d'aliasing. Des cartes de flux couleur et des cartes vélocimétriques vectorielles seront générées en temps réel pour obtenir immédiatement un aperçu visuel du flux vasculaire. Les vorticités seront également déterminées pour identifier les régions potentielles de stagnation du sang. Les cartes de vorticité seront représentées en couleur. Les champs de vitesse seront visualisés à l'aide de lignes de courant ou de flèches. Des approches plus exigeantes en termes de calcul pourraient également être testées, telles que les trajectoires de particules ou la convolution intégrale de ligne. Après des expériences préliminaires sur les écoulements rectilignes cylindriques de Poiseuille (stationnaires) et de Womersley (pulsatiles), la méthode ultrasonore en temps réel sera testée et validée au laboratoire CREATIS, sur un modèle in vitro d'anneaux de vortex, avec des caractéristiques théoriques connues (vérité terrain). Si nécessaire, des mesures par PIV optique seront également effectuées pour obtenir des données de référence de vitesse expérimentale.
Jury
Mr Damien GARCIA - Directeur de Recherche Inserm Lyon - Directeur de thèse
Mme Solveig FADNES - Chercheure Université Norvégienne de sciences et de technologie Trondheim - Rapporteur
Mme Simona TURCO - Professeure assistante Université de technologie d'Eindhoven Pays-Bas - Rapporteur
Mr Hervé LIEBGOTT - Professeur des Universités Université Lyon1 - Examinateur
Mr Massimiliano PIERACCINI - Professeur Université de Florence Italie - Examinateur