Imagerie tissulaire locale : impact du multiplexage de la sonde d’imagerie

Le cœur est un organe complexe qui assure la fonction essentielle de mettre en circulation le sang dans le corps humain. Cette fonction est essentielle à la vie et les pathologies cardiaques restent une cause extrêmement importante de mortalité dans les pays industrialisés.

 

Le développement d’outils de diagnostic ou de méthodes thérapeutiques passe par une compréhension fine de la physiologie du cœur : mouvement/déformation du muscle, hémodynamique dans les différentes cavités, activation électrique etc… Par ailleurs le cœur étant constitué de fibres musculaires il semble également très pertinent d’essayer d’imager le plus finement possible la structure fibreuse locale du tissu afin d’établir un lien entre cette structure locale et la fonction cardiaque et plus généralement avec le développement des différentes pathologies.

 

A partir de l’imagerie par IRM de la diffusion libre de l’eau dans le tissu, CREATIS fait partie des leaders mondiaux de l’imagerie des fibres cardiaques. Ce type d’imagerie est rendu très complexe en particulier à cause du mouvement rapide et important du cœur au cours de l’acquisition IRM. Par ailleurs, grâce à l’émergence de l’imagerie échographique ultra-rapide par onde plane, une première technique d’imagerie de la structure tissulaire par ultrasons a pu être récemment développée [1-2]. L’échographie compte un nombre important d’avantages par rapport à l’IRM parmi lesquels son cout bien plus faible, sa portabilité et, pour l’application qui nous concerne, sa grande vitesse d’acquisition en particulier en imagerie ultra-rapide.

 

 

 

Système d’imagerie avec la sonde 2D multiplexée. Chaque carré bleu représente 256 éléments

Illustration du multiplexeur et des éléments connectés entre eux (couleurs identiques)

 

Dans le cadre de travaux menés au laboratoire [3], la technique a été mise au point et validée sur divers milieux expérimentaux. Pour réaliser les acquisitions, la synchronisation de 4 équipements Verasonics Vantage 256 est nécessaire. Cette procédure est très chronophage à mettre en place, la synchronisation est capricieuse et le temps de manip se retrouve fortement réduit du fait de la disponibilité rare des 4 systèmes Verasonics. Pour alléger  cela, une nouvelle sonde ultrasonore 3D multiplexée (256, 512 ou 1024 éléments) a été acquise, et permettrait, moyennant certaines adaptations, de mettre en œuvre la technique d’imagerie que nous avons proposée à partir d’un seul ou de deux systèmes Verasonics.

 

Le but de ce stage est de proposer, développer et mettre en œuvre l’imagerie de la structure fibreuse des tissus par ultrasons à l’aide de cette sonde multiplexée  et d’un seul ou de deux systèmes : transmission/réception des signaux, formation des images/volumes et mesure de l’anisotropie. La validation finale du stage sera effectuée à l’aide du système complet des 4 équipements synchronisés.

 

Les objectifs de ce stage sont les suivants

  • Mettre en place l’acquisition des signaux ultrasonores en simulation et sur un/deux systèmes expérimentaux
  • Proposer un schéma d’utilisation de la sonde multiplexée permettant une mesure correcte de la cohérence
  • Valider l’approche sur des données in vitro : utilisation de 1, 2 ou 4 systèmes Verasonics

 

En fonction des résultats, suite à ces premiers travaux, une poursuite en thèse sera envisagée.

 

Profil/Compétences recherchées : Etudiant issu d’une grande école d’ingénieur (généraliste ou profil EEA) Traitement d’image et du signal, imagerie ultrasonore, mathématiques

 

Début et durée du stage : Février/mars 2017 pour une durée de 6 mois

 

Candidature 

Envoyer CV + lettre de motivation + relevés de notes M1/M2 ou école d’ingénieur à :

François Varray, maître de conférences, francois.varray@creatis.insa-lyon.fr

               

Références 

[1] C. Papadacci, M. Tanter, M. Pernot and M. Fink, "Ultrasound backscatter tensor imaging (BTI): analysis of the spatial coherence of ultrasonic speckle in anisotropic soft tissues," in IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, vol. 61, no. 6, pp. 986-996, 2014.

[2] C. Papadacci, V. Finel, J. Provost, O. Villemain, P. Bruneval, J.-L. Gennisson, M. Tanter, M. Fink and M. Pernot, "Imaging the dynamics of cardiac fiber orientation in vivo using 3D Ultrasound Backscatter Tensor Imaging", in Scientific Reports, 7, no. 830, 2017.

[3] E. Turquin, L. Petrusca, O. Bernard, M. Viallon, H. Liebgott, F. Varray, "Local Orientation Imaging for Tissue Structure Using Ultrasound Imaging", in Innovation and Research in BioMedical engineering (IRBM), vol. 38, no. 5, pp. 298-303, 2017.