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Contexte
Le développement de nouvelles modalités de thérapie par cavitation ultrasonore extracorporelle focalisée nécessite la mise en oeuvre d’un monitoring spatial de la cavitation. En particulier, des méthodes adaptatives montrent, dans la littérature, de très bonnes performances pour localiser avec une bonne résolution un foyer ponctuel de cavitation. Cependant, la convergence de ces méthodes reste problématique pour des champs de cavitation plus complexes. Ainsi, le problème pour l’application de ces méthodes en thérapie peut résider, d’une part, dans l’étendue du nuage de bulles, et d’autre part, dans la présence de foyers secondaires de cavitation entraînant potentiellement des dommages sur les tissus en dehors de la zone ciblée.
Les équipes des laboratoires LabTau (Laboratoire d’Application des Ultrasons à la Thérapie, http://labtau.univ-lyon1.fr) et Creatis (Centre de Recherche en Acquisition et Traitement de l'Image pour la Santé, https://www.creatis.insa-lyon.fr/) ont développé une expertise dans la mise au point de dispositifs de thérapies extracorporelles s’appuyant sur le phénomène de cavitation ultrasonore, ainsi que dans le mise en oeuvre de méthodes d’imagerie passive de la cavitation pouvant être mises en oeuvre pendant des tirs ultrasonores de thérapie.
Sujet
En s’appuyant sur cette expertise, nous testerons, dans le cas de champs complexes de cavitation, les méthodes adaptatives de localisation et les comparerons aux méthodes robustes de localisation développées notamment dans nos équipes. La capacité à identifier plusieurs « spots » de cavitation et à évaluer la taille d’un nuage de cavitation spatialement étendu sera en particulier étudiée. De nouvelles stratégies de monitoring seront définies pour caractériser le plus complètement possible un champ de cavitation complexe, de structure a priori inconnue et en 3D. Finalement, notre objectif sera de développer un dispositif de cartographie de cavitation en temps réel, dans le but d’utiliser la cartographie pour réguler spatio-temporellement l’activité de cavitation lors d’un tir de thérapie.
Mise en oeuvre
Des premiers essais seront effectués sur des configurations quasi-2D de nuages de bulles ; nos efforts se concentreront notamment sur l’amélioration de la résolution axiale des mesures et l’identification de structures complexes de nuages de cavitation.
Pour prendre en compte des configurations plus réalistes, des sondes d’imagerie matricielles seront mises en oeuvre afin d'imager un volume 3D, ce qui devrait permettre de supprimer les artefacts liés à l’imagerie 2D d’un champ de cavitation intrinsèquement volumique.
Compétences requises
Les compétences recherchées pour le candidat seront :
- traitement du signal et de l’image
- instrumentation
- acoustique.
Un complément de formation, en particulier lors de stages, en imagerie médicale ou techniques du génie biomédical sera apprécié.
Les compétences en ultrasons et échographie pourront être acquises dans le laboratoire lors de la première année, notamment en suivant les cours du Master Acoustique de l’Université de Lyon.
Laboratoires d’accueil et financement
La thèse se déroulera à Lyon-Villeurbanne, conjointement au sein du Laboratoire d’Application des Ultrasons à la Thérapie (LabTau), et au sein du Centre de Recherche en Acquisition et Traitement de l'Image pour la Santé (CREATIS – site INSA).
La thèse sera financée par le LabEx CELYA (Centre Lyonnais d’Acoustique, https://celya.universitelyon.fr).
Equipe d’encadrement :
Labtau : Jean-Christophe Béra, Bruno Gilles
Creatis : Barbara Nicolas, François Varray
Candidature
Envoyer CV, lettre de motivation, relevés de notes M1/M2 ou école d’ingénieur à :
Bruno Gilles – bruno.gilles@inserm.fr
Références :
[1] Boulos, P., Varray, F., Poizat, A., Ramalli, A., Gilles, B., Bera, J. C., & Cachard, C. (2018). Weighting the passive acoustic mapping technique with the phase coherence factor for passive ultrasound imaging of ultrasound-induced cavitation. IEEE transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, 65(12), 2301-2310.
[2] Polichetti, M., Varray, F., Béra, J. C., Cachard, C., & Nicolas, B. (2018). A Nonlinear Beamformer Based on p-th Root Compression—Application to Plane Wave Ultrasound Imaging. Applied Sciences, 8(4), 599.
[3] Desjouy, C., Poizat, A., Gilles, B., Inserra, C., Bera, J.C. (2013). Control of inertial acoustic cavitation in pulsed sonication using a real-time feedback loop system. Journal of the Acoustical Society of America, 134(2), 1640-1646.