(stage de fin d’étude d’école d’ingénieur)
Date ou durée du stage
- 6 mois à partir de janvier 2019
Contexte
Les maladies cardiovasculaires constituent, malgré les progrès thérapeutiques majeurs, une des premières causes de mortalité et de handicap physique et/ou mental. A leur origine, on identifie une atteinte des grosses artères et en particulier de l’aorte, qui se trouve en sortie directe du cœur et est en charge de véhiculer le sang oxygéné vers tout l’organisme. Ces atteintes artérielles incluent l’athérosclérose ainsi qu’une dégradation des fibres élastiques de leur paroi, soumise aux contraintes mécaniques et hémodynamiques récurrentes au cours du vieillissement, qui sont accentuées et/ou altérées par l’hypertension artérielle, le diabète, le syndrome métabolique ou l’obésité, maladies très prévalentes dans la population générale.
Outre l’examen clinique, l’imagerie médicale, avec ses incessantes avancées, joue un rôle majeur dans la caractérisation et le suivi des maladies cardiovasculaires constitutionnelles ou acquises. L’IRM, de par son caractère non-invasif, non-irradiant et grâce à son excellente qualité d’image et couverture anatomique, se positionne déjà comme la modalité de choix pour l’évaluation de la géométrie et fonction cardiaque, et offre par ailleurs une caractérisation tissulaire et hémodynamique au niveau du cœur et des grosses artères. En particulier, la technique d’IRM « 4D flow » permet de visualiser dans un volume 3D et au cours du temps l’écoulement tri-directionnel des flux sanguins cardiaques et vasculaires, ainsi que de quantifier rétrospectivement, en tout point du volume acquis, des indices de vitesse, de débit et au-delà. Cependant, l’utilisation de l’IRM 4D flow en routine clinique est toujours limitée par un temps d’acquisition trop long, ainsi qu’une analyse fastidieuse du fait du grand nombre et de la complexité des images qu’elle génère (volume 3D + vitesses dans les 3 directions spatiales + au cours du temps, soumises à du bruit et à de l’aliasing).
Objectif
L’objectif du stage est de développer un outil rapide et intuitif pour visualiser les images d’IRM 4D flow cardiaques et aortiques et en extraire différentes représentations basiques du champ de vitesses.
Mission(s)
Le/La candidat(e) implémentera dans une interface fluide et conviviale (probablement développée en Python) des fonctionnalités permettant, à partir de données d’IRM 4D flow, en priorité de :
- Naviguer dans le volume acquis et visualiser les cartes de magnitudes et les vecteurs des vitesses 3D superposés aux images anatomiques de magnitude, pour chaque temps du cycle cardiaque
- Calculer et visualiser : les « pathlines » qui permettent de retracer, à partir du champ de vitesses 3D, la trajectoire spatiale parcourue par une particule virtuelle de l’écoulement sanguin émise à une position donnée, dans le temps au cours d’un cycle cardiaque ; les « streamlines », qui sont une représentation instantanée, à un temps donné du cycle cardiaque, de l’écoulement sanguin dans le volume 3D
Si le temps le permet, d’autres fonctionnalités pourront être envisagées, telles que :
- Le tracé manuel d’un chemin en 3D, son interpolation par une spline si nécessaire, et la définition puis exportation automatiques des plans de coupe 2D perpendiculaires à celui-ci
- L’importation d’une segmentation pour masquer les vitesses
- L’intégration de la correction des courants de Foucault (« eddy current ») et du repliement des vitesses (« aliasing ») (algorithmes déjà disponibles en Matlab)
Le stagiaire aura accès pour tester ses développements à des images acquises chez des volontaires sains sur des scanners de différents constructeurs (Siemens à l’Hôpital Pitié-Salpêtrière et General Electric à l’Hôpital Européen Georges Pompidou).
Compétences
- Imagerie, traitement d’image
- Développement : Matlab, Python
- Connaissance de ParaView est un plus
Rémunération
- Gratifications de stage
