Détection / segmentation de structures cardiaques en imagerie échocardiographiques 2D par réseaux de neurones profonds (deep learning)
Recrutement: 
Recrutement en cours/passé: 
Recrutement en cours
Periode: 
2017-2018
Contact: 
Olivier Bernard, laboratoire CREATIS (olivier.bernard@creatis.insa-lyon.fr)

Unité d'accueil

Ce stage est proposé au sein du laboratoire de recherche CREATIS (Villeurbanne – Lyon).  Ce laboratoire est une unité de recherche en imagerie médicale regroupant environ 200 personnes dont les domaines de recherche privilégiés sont au croisement de deux grands axes: l’identification des grandes questions de Santé pouvant être abordées par l'imagerie et l’identification des verrous théoriques en traitement du signal et des images, en modélisation et en simulation numérique dédiés à l’imagerie du vivant.

Description du stage

Les pathologies cardiaques constituent l’une des principales causes de mortalité dans les pays industrialisés. Le développement d’outils d’aide au diagnostic passe par une compréhension fine de la physiologie du cœur : mouvement/déformation du muscle, hémodynamique dans les différentes cavités, activation électrique etc… Plusieurs modalités d’imagerie permettent d’effectuer de telles analyses (IRM, IRM marquée, US), parmi lesquelles l’imagerie ultrasonore constitue l’une des modalités les plus utilisées. En effet, cette imagerie étant temps réel, non invasive et peu onéreuse, elle permet d’effectuer à bas coût un diagnostic rapide, efficace et ne nécessitant aucun protocole particulier. Néanmoins, les caractéristiques intrinsèques de l’imagerie échocardiographique (faible SNR, propriété de speckle...) rendent naturellement difficile la mise en œuvre de mesures fiables pour l'évaluation de la fonction cardiaque, nécessitant ainsi des innovations permanentes en analyse d’images échocardiographiques.

Objectif

L’objectif de ce stage est ainsi de développer un algorithme basé sur les techniques récentes de réseaux de neurones profonds (deep learning) afin d’améliorer de façon significative la performance des méthodes dites classiques pour la détection/segmentation simultanée de plusieurs structures cardiaques (ventricule gauche, myocarde, oreillette gauche) en imagerie échocardiographique 2D. Un exemple de segmentation manuelle effectuée par un expert est fourni en Figure 1.

Figure 1 : Exemple (a) d’une image échocardiographique 2D ainsi que (b) des contours tracés manuellement par un expert correspondant au ventricule gauche (contour vert), à l’oreillette gauche (contour bleu) et au muscle myocardique (contour rouge).

Contexte du stage

Le travail de master s’inscrit au sein d’une équipe de recherche travaillant en particulier sur ce sujet. Le/la stagiaire bénéficiera :

  • d’une base de données clinique constituée de 500 patients déjà mise en place ;
  • de codes existants de réseaux de neurones profonds à prendre en main et à approfondir afin d’améliorer les résultats courants ;
  • du materiel informatique spécifique indispensable à l’apprentissage de telles solutions à partir de bases de données volumineuses.

Méthodologie

D’un point de vu méthodologique, le stage se déroulera en deux volets :

  1. Prise en main des méthodes de réseaux de neurones profonds déja développées au sein de l'équipe.
  2. Amélioration de la méthode retenue au travers (par ordre d'importance) i) de technique d'augmentation de données; ii) l'optimisation du choix de la fonction de coût utilisée; iii) l'optimisation de l'architecture retenue; iv) l'intégration de solutions de type transfert par apprentissage pour l'initialisation du réseau. L'ensemble de ces solutions ne sera pas nécessairement traité et dépendra de l'avancement de l'étudiant(e).

Profil du stagiaire

  • Formation : troisième année d’école d’ingénieur, spécialisation en traitement du signal et de l’image.
  • Connaissances en programmation: Matlab ou Python.
  • Connaissances solides en analyse numérique et optimisation.
  • Notions de traitement d’image et motivation spécifique pour le domaine médical.

Rémunération : durée : 6 mois (début Février 2018), ~540 euros par mois.

Pour postuler, envoyer CV + courte lettre de motivation + relevé de notes à l'adresse suivante : olivier.bernard@creatis.insa-lyon.fr