Proposition de stage : Développement et optimisation d’algorithmes de recalage pour l’imagerie in vivo multimodale

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Type de stage

Stage de fin d’études (Master 2 ou dernière année d’école d’ingénieur).

Date ou durée du stage

1er semestre 2026, pour une durée de 5 à 6 mois (dates flexibles).

Contexte

La Microscopie par Localisation Ultrasonore (ULM) est une technique d’imagerie qui combine l’échographie à haute cadence (dite ultrarapide) avec la localisation et le suivi au cours du temps d’agents de contraste injectables (microbulles). Elle permet d’obtenir des images super-résolues de la micro-vascularisation, avec une résolution spatiale de l’ordre de 20 µm. Cette méthode offre la possibilité de caractériser finement l’architecture vasculaire en 3D, d’en analyser la distribution et de quantifier les flux sanguins à une échelle jusque-là inaccessible en échographie [1][2]. D’autre part, un traitement additionnel des données permet d’obtenir des cartes moins résolues de la perfusion, dites de Doppler ultrarapide. Les performances de l’ULM peuvent cependant être fortement dégradées par le mouvement de la zone imagée au cours de l’acquisition.

Le dispositif PETRUS intègre la Tomographie par Émission de Positons (TEP) avec l’imagerie Doppler ultrarapide 3D. Cette plateforme multimodale permet de superposer des cartes fonctionnelles décrivant à la fois le métabolisme (via la TEP) et la perfusion sanguine (via l’échographie Doppler) [3]. Un couplage entre l’ULM et le dispositif PETRUS est actuellement à l’étude dans le cadre d’une thèse effectuée au LIB, afin d’étudier les perturbations vasculaires et métaboliques de lésions cancéreuses. Des images Doppler étant acquises par PETRUS et ULM, elles pourraient donc être replacées dans le même référentiel spatial.

Le stage s’inscrit en appui des travaux menés au LIB par deux doctorants (Léa Davenet et Jean-Baptiste Deloges). Il porte sur (1) la superposition 3D des images acquises par PETRUS et ULM, et (2) la correction des mouvements physiologiques (respiration, battements cardiaques) et des mouvements induits par l’opérateur et le patient en imagerie ULM. Le·la stagiaire utilisera, pour l’objectif (1), des données pré-cliniques acquises sur des modèles tumoraux en ULM/PETRUS pour étudier les liens entre architecture vasculaire et activité métabolique. Pour l’objectif (2), des données acquises par ULM seule chez des patients atteints d’AVC (données cliniques) ainsi que sur des reins natifs (données pré-cliniques) seront utilisées pour une évaluation translationnelle.

Objectif

Ce projet vise à concevoir et à mettre en œuvre des algorithmes de recalage spatial pour des volumes 3D, affectés par des mouvements ou issus de modalités d’imagerie distinctes. Le·la stagiaire participera au développement de ces outils, à leur validation sur des données expérimentales in vivo (chez l’humain et l’animal), et contribuera à leur intégration dans les pipelines d’analyse existants.

Missions

  • Étudier l’état de l’art et les approches existantes ;
  • Développer des outils pour la superposition d’images issues de différentes modalités ;
  • Implémenter et optimiser des algorithmes de correction du mouvement ;
  • Évaluer les méthodes développées sur des données acquises in vivo ;
  • Comparer les performances des différentes approches ;
  • Intégrer les solutions développées dans les pipelines de traitement existants.

Compétences

Nous recherchons un·e étudiant·e en Master ou en école d’ingénieur, ayant suivi une formation en traitement du signal et de l’image.
Une expérience en programmation (Python et/ou MATLAB), via un stage ou un projet académique, est attendue.
Des connaissances en imagerie médicale ou une appétence pour les applications médicales seront appréciées.

Références

  1. Christensen-Jeffries, K., Couture, O., Dayton, P. A. et al. Super-resolution Ultrasound Imaging. Ultrasound in Medicine & Biology 46, 4 (2020). https://doi.org/10.1016/j.ultrasmedbio.2019.11.013
  2. Chabouh, G., Denis, L., Abioui-Mourgues, M. et al. 3D transcranial ultrasound localization microscopy in awake mice: protocol and open-source pipeline. Commun Eng 4, 102 (2025). https://doi.org/10.1038/s44172-025-00415-4
  3. Provost, J., Garofalakis, A., Sourdon, J. et al. Simultaneous positron emission tomography and ultrafast ultrasound for hybrid molecular, anatomical and functional imaging. Nat Biomed Eng 2, 85–94 (2018). https://doi.org/10.1038/s41551-018-0188-z

Rémunération

Gratification de stage mensuelle (selon la réglementation en vigueur) + remboursement partiel du titre de transport mensuel (environ 550-600€/mois).

Contact

Les candidats sont invités à envoyer leur CV, une lettre de motivation et les bulletins de notes des deux dernières années à l’adresse des personnes suivantes :

  • Léa Davenet (lea.davenet[at]sorbonne-universite.fr)
  • Jean-Baptiste Deloges (jean-baptiste.deloges[at]sorbonne-universite.fr)
  • Jérôme Gâteau, PhD (jerome.gateau[at]sorbonne-universite.fr).

Lieu du stage

Ce stage sera réalisé au sein de l’équipe « Médecine et Ultrasons » du Laboratoire d’Imagerie Biomédicale, 15 rue de l’École de Médecine, 75006 PARIS.