Proposition de stage : Echographie super-résolue 3D transcrânienne

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Type de stage

Stage de Master 2 / dernière année d’école d’ingénieur

Date ou durée du stage

6 mois à partir de début 2024

Contexte

Le Laboratoire d’Imagerie Biomédicale développe l’échographie super-résolue 3D pour des applications d’imagerie intracérébrale. Cette approche se base sur l’imagerie de diffuseurs ultrasonores circulant dans les vaisseaux sanguins, leur localisation sub-longueur d’onde et leur suivi afin de reconstruire une image 3D pouvant potentiellement aider le diagnostic de nombreuses maladies impliquant la microcirculation [Chavignon et al. 2022]. Nous développons entre autres un nouveau neuroscanner portable pouvant potentiellement contribuer au diagnostic rapide des accidents vasculaires cérébraux.

Échographie super-résolue cérébrale 3D transcrânienne (ULM, tirée de la thèse d’Arthur Chavignon 2021)

Des premières études précliniques les petits modèles animaux ont permis de catégoriser les différents types d’AVC : ischémique (lors de la présence d’un caillot sanguin), et hémorragique (présence d’un épanchement de sang dans le cerveau) [Chavignon et al. 2022]. Récemment, nous avons étendu ces études précliniques sur de gros modèles animaux pour pouvoir prouver l’efficacité et la viabilité de l’ULM 3D transcrânienne lorsque l’épaisseur de l’os est de l’ordre de celle d’une tempe humaine [Coudert et al. 2023]. L’ULM 3D a permis la reconstruction du réseau microvasculaire derrière un crâne, et ce jusqu’à environ 6 cm de profondeur.

Échographie super-résolue 3D d’un cerveau de brebis en transcrânien (Coudert, IEEE 2022)

Objectif

Ce stage consiste à améliorer le traitement d’ULM 3D transcrânienne des données de brebis et de développer le traitement sur les données obtenues sur les patients ayant subi un AVC ischémique. En 2D, les algorithmes développés par notre équipe ont été partagés [Heiles, Chavignon et al. 2022] et améliorés par la communauté internationale que ce soit pour rehausser le signal des microbulles ou améliorer leur suivi/trajectoire [Leconte et al. 2023, Xing et al. 2023, Ghigo et al. 2023, Chen et al. 2022]. Ces nouvelles approches restent à implémenter en 3D et ouvriront la voie à des nouvelles méthodes de diagnostic neurovasculaire.

Missions

Le stagiaire aura les tâches suivantes :

  • Comprendre l’acquisition et le post-traitement permettant d’obtenir des ULM 3D
  • Élargir les paramètres des échos issus des bulles pris en compte dans l’ULM 3D
  • Participer à des études in-vivo

Compétences

  • Théorie et pratique en échographie et en traitement de signal
  • Théorie et pratique en ingénierie biomédicale,
  • Rédaction et échanges en anglais,
  • Volonté d’évoluer au sein de multiples environnements de recherches (laboratoire d’imagerie médicale) et de multiples domaines (acoustique, biomédical, in-vivo),
  • Intérêt pour les recherches appliquées.

Il n’est pas demandé de maîtriser parfaitement toutes ces notions mais de vouloir les appréhender et les utiliser rapidement.

Références

  1. Couture, O., Hingot, V., Heiles, B., Muleki-Seya, P., & Tanter, M. (2018). Ultrasound localization microscopy and super-resolution: A state of the art. IEEE transactions on ultrasonics, ferroelectrics, and frequency control, 65(8), 1304-1320.
  2. Chavignon, A., Hingot, V., Orset, C., Vivien, D., & Couture, O. (2022). 3D transcranial ultrasound localization microscopy for discrimination between ischemic and hemorrhagic stroke in early phase. Scientific reports, 12(1), 1-11.
  3. A. Coudert, L. Denis, A. Chavignon, C. Orset, D. Vivien, O. Couture, “Transcranial 3D Ultrasound Localization Microscopy in sheep brain”, (oral presentation, IEEE 2022), 2022
  4. Heiles, B., Chavignon, A., Hingot, V., Lopez, P., Teston, E. and Couture, O., 2022. Performance benchmarking of microbubble-localization algorithms for ultrasound localization microscopy. Nature Biomedical Engineering, 6(5), pp.605-616.
  5. Leconte, A., Porée, J., Rauby, B., Wu, A., Ghigo, N., Xing, P., … & Provost, J. (2023). A Tracking prior to Localization workflow for Ultrasound Localization Microscopy. arXiv preprint arXiv:2308.02724.
  6. P. Xing, V. Perrot, A. Ulises Dominguez-Vargas, S.Quessy, N.Dancause, J. Provost, “Imaging of the Macaque Brain Microvasculature Using 3D Ultrasound Localizatioon Microscopy” “, (oral presentation, IEEE 2023), 2023
  7. Ghigo, N., Ramos-Palacios, G., Bourquin, C., Xing, P., Wu, A., Cortés, N., … & Provost, J. (2023). Dynamic Imaging using any Ultrasound Localization Microscopy Dataset. arXiv preprint arXiv:2311.00648
  8. Chen, X., Lowerison, M.R., Dong, Z., Han, A. and Song, P., 2022. Deep learning-based microbubble localization for ultrasound localization microscopy. IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, 69(4), pp.1312-1325.

Rémunération

Gratifications de stage

Contact

Olivier Couture – olivier.couture[at]sorbonne-universite.fr

Lieu du stage

Laboratoire d’Imagerie Biomédicale (LIB) – 15 rue de l’École de Médecine 75006 Paris