Formation d’images ultrasonore avancées : « minimum variance » et « beamforming fonctionnel »
Recrutement: 
Recrutement en cours/passé: 
Recrutement en cours
Periode: 
2018

Sujet de stage de PFE / Master

Formation d’images ultrasonore avancées : « minimum variance » et « beamforming fonctionnel »

 

L’imagerie ultrasonore (US) médicale est la modalité d’imagerie diagnostique la plus utilisée au quotidien par la présence de nombreux systèmes d’imagerie au plus proche du patient. L’image échographique est créée en enregistrant les échos rétrodiffusés par le milieu et en les convertissant en signaux électriques. Par la suite, ces signaux électriques sont focalisés en réception afin de garantir la meilleure qualité d’image. La méthode standard, le delay-and-sum (DAS), consiste à uniquement appliquer le retard adéquat à chaque signal brut afin de créer synthétiquement un point focal en réception à chaque endroit du milieu. Cette méthode, rapide, met en avant un certain nombre d’artefacts, particulièrement dans la direction latérale. Afin d’obtenir une meilleure résolution, des méthodes adaptatives ont été proposées dans la littérature [1-3] mais manque de comparaisons honnêtes entre elles.

Dans le cadre de ce stage, plusieurs méthodes de formations de voies seront à développer et à comparer entre elles. La première, le Minimum Variance également appelé méthode de Capon, consiste à optimiser la pondération des signaux bruts afin de rejeter au mieux les interférences non significatives [1-2]. En imagerie US, par souci de simplicité, cette formation de voies est classiquement réalisée dans le domaine temporel alors qu’elle bénéficierait pleinement de son formalisme mathématique dans le domaine fréquentiel. Il est donc nécessaire de la mettre en œuvre dans le domaine fréquentiel pour évaluer l’apport qu’elle propose en imagerie US. De même, des méthodes de formation de voies fonctionnelles seront à évaluer [3]. De plus, toutes ces méthodes sont couteuses en termes de calcul et une réflexion sera à mener sur leurs possibles linéarisations, tout en conservant une performance intéressante.

L’ensemble des méthodes de formation de voies sera testées et validées sur des signaux de simulation et expérimentaux provenant du challenge ultrasonore PICMUS [4]. Par la suite, des acquisitions seront réalisées sur l’échographe de recherche ULA-OP 256 ainsi qu’avec la présence d’agent de contraste ultrasonore, afin de réaliser de l’imagerie harmonique.

 

 

 

Les objectifs de ce stage sont les suivants :

·         Mettre en place une formation de voies par Minimum Variance dans le domaine fréquentiel

·         Mettre en place une formation de voies par beamforming fonctionnel

·         Réfléchir à la linéarisation du Minimum Variance

 

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

 

Profil/Compétences recherchés : Etudiant issu d’une grande école d’ingénieur (généralise ou profil EEA) Traitement d’images 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 + relevé de notes M1/M2 ou école d’ingénieur à :

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

Barbara Nicolas, chargée de recherche, barbara.nicolas@creatis.insa-lyon.fr

               

Références :

[1] Johan-fredrik Synnevag, Andreas Austeng, and Sverre Holm, Benefits of minimum-variance beamforming in medical ultrasound imaging, IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, vol 56(9), pp. 1868-1879, 2009.

[2] François Varray, Mohammad Azizian Kalkhoran, Didier Vray, Adaptive minimum variance coupled with sign and phase coherence factors in IQ domain for plane wave beamforming, IEEE International Ultrasonics Symposium, 2016.

[3] R.P. Dougherty, Functional beamforming for aeroacoustic source distributions. 20th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, 3066, 2014.

[4] https://www.creatis.insa-lyon.fr/EvaluationPlatform/picmus/