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Contexte:
En imagerie médicale ultrasonore, les méthodes Doppler permettent d'estimer les vitesses des flux sanguins. Toutefois, le mode Doppler souffre de plusieurs limitations : seule la projection de la vitesse sur l’axe d’émission est estimée, l’émission bande étroite limite la résolution spatiale et la cadence d'images est réduite lorsqu'on réalise une cartographie des vitesses. Au niveau international, plusieurs équipes de recherche travaillent actuellement sur des méthodes nouvelles permettant de lever ces limitations [1] [2] [3]. Le sujet de thèse propose de travailler au développement de méthodes dans ce domaine conjointement à l’estimation en temps réel des parois vasculaires dans le but de relier le comportement du flux avec celui des parois du vaisseau.
Méthodes et résultats attendus:
En s’appuyant sur les travaux de la littérature et ceux de notre équipe, le doctorant proposera une approche permettant d’estimer le champ de vitesse 2D à l’intérieur du vaisseau. Le travail débutera par une comparaison des méthodes possibles qui sont principalement de 2 types : méthodes basées sur la synthèse d’ouverture en émission/réception et méthodes dites spatiotemporelles (speckle tracking, filtrage spatiotemporel…). Ces méthodes s’appuieront sur le traitement des signaux RF acquis sur l’échographe de recherche de notre équipe qui permet l’émission et la réception de signaux sur les capteurs constituant la sonde échographique. La méthode développée devra être implantée sur cet échographe pour un fonctionnement en temps réel.
Parallèlement, un algorithme de détection et de suivi de la paroi vasculaire sera développé. Il devra prendre en compte la géométrie de l’acquisition en coupe du vaisseau et la nature bruitée des images ultrasonores. Une implantation en temps-réel de cet algorithme guidera le choix de la méthode.
Le résultat de l’estimation conjointe du flux dans le vaisseau et du mouvement de la paroi sera comparé aux modèles hydrodynamiques développés au laboratoire.
Applications:
Les méthodes seront évaluées sur des séquences d’images ultrasonores RF simulées, sur des fantômes de flux réalisés au laboratoire ainsi que sur des cas cliniques in vivo. Les méthodes seront appliquées à la caractérisation des flux vasculaires en imagerie de la carotide et à la détection et la caractérisation de la plaque d’athérome. Ce travail sera réalisé en collaboration avec l’équipe médicale de Creatis et s’inscrit dans les actions de recherche du projet ANR Fluocaro. Ce projet de technologies pour la santé a été déposé en février 2009 en collaboration avec le CEA et la société Vermon leader mondial des sondes échographiques. Fluocaro concerne l’imagerie bimodalité Ultrasons et optique de la paroi vasculaire.
Compétences requises :
Le candidat devra avoir de bonnes compétences en traitement du signal et des images ainsi qu'en programmation en C et/ou Matlab. Des compétences en imagerie ultrasonore seront appréciées. En fonction de l’avancement du travail un séjour doctoral pourra être réalisé dans une des équipes du Prof. Jensen ou du Prof. Tortoli avec lesquelles notre équipe entretient des collaborations.
Bibliographie :
[1] In vivo validation of a blood vector velocity estimator with MR angiography Hansen, K.L.; Udesen, J.; Thomsen, C.; Jensen, J.A.; Nielsen, M.B.;Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control, IEEE Transactions on Volume 56, Issue 1, January 2009 Page(s):91 - 100
[2] High frame-rate blood vector velocity imaging using plane waves: Simulations and preliminary experiments Udesen, J.; Gran, F.; Hansen, K.; Jensen, J.A.; Thomsen, C.; Nielsen, M.B.; Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control, IEEE Transactions on Volume 55, Issue 8, August 2008 Page(s):1729 - 1743.
[3] A simplified approach for real-time detection of arterial wall velocity and distension Tortoli, P.; Bettarini, R.; Guidi, F.; Andreuccetti, F.; Righi, D.; Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control, IEEE Transactions on Volume 48, Issue 4, July 2001 Page(s):1005 - 1012.