Type de stage
Stage de Master 2 / stage de fin d’étude d’école d’ingénieur
Date ou durée du stage
Stage de 6 mois entre Janvier et Septembre 2022
Contexte
L’imagerie photoacoustique1 (PA) est une modalité émergente qui combine excitation optique et détection ultrasonore pour cartographier l’absorption optique à quelques centimètres de profondeur dans les tissus biologiques et avec une résolution inégalée (~100μm). L’élément clé est l’effet photoacoustique: les structures optiquement absorbantes émettent des ultrasons lorsqu’elles sont illuminées par une impulsion laser. L’amplitude des ultrasons générés dépend de l’absorption optique à la longueur d’onde d’excitation. A partir d’une séquence d’images du même objet mais acquises avec différentes longueurs d’onde, il est donc possible de séparer des absorbeurs moléculaires et/ou particulaires dont le spectre est différent. Ce type d’image est dit multispectrale et permet par exemple de quantifier l’oxygénation de l’hémoglobine dans les vaisseaux sanguins, ou de cartographier la distribution d’un agent de contraste (vidéo introductive ici : https://youtu.be/2f3V0DQNLYg).
L’imagerie PA est par nature 3D en raison de la diffusion volumétrique de la lumière dans les tissus. Une information 3D permet par ailleurs une compréhension plus fine des pathologies et leur suivi au cours du temps. Un scanner combinant imagerie PA et ultrasonore 3D a récemment été développé au laboratoire. Ce scanner s’appuie sur des réseaux de capteurs ultrasonores de référence en imagerie 2D, les barrettes échographiques linéaires, et sur un balayage innovant de rotation- translation pour obtenir une grande qualité d’images 3D. Une géométrie de balayage a été initialement proposée par J. Gateau et al2 et a été transposée et validée pour imagerie ultrasonore3 au laboratoire en 2020 (cliquer sur la figure ci-dessous). Le scanner permet actuellement l’acquisition simultanée d’une image PA 3D à une longueur d’onde et d’une image ultrasonore 3D.
Le scanner développé est basé sur des instruments de pointe en recherche : un échographe programmable, des platines motorisées de haute précision et un laser nanoseconde accordable. Le laser disponible au laboratoire permet de changer la longueur d’onde d’excitation à chaque impulsion laser et donc d’envisager la programmation d’une acquisition multispectrale au cours d’un unique balayage. Nous cherchons actuellement à implémenter l’acquisition et la reconstruction d’images 3D PA multispectrales, en ajustant les paramètres du scanner actuel.
De gauche à droite : photographie du scanner basé sur un mouvement de rotation – translation; Photographie d’un filet ; Image ultrasonore 3D présentée ici avec une image de projection des maxima
- Beard, P. Biomedical photoacoustic imaging. Interface Focus 1, 602–31 (2011).
- Gateau, J., Gesnik, M., Chassot, J.-M. & Bossy, E. Single-side access, isotropic resolution, and multispectral three-dimensional photoacoustic imaging with rotate-translate scanning of ultrasonic detector array. J. Biomed. Opt. 20, 56004 (2015).
- T. Lucas, I. Quidu, S. Lori Bridal, J. Gateau . High-Contrast and -Resolution 3-D Ultrasonography with a Clinical Linear Transducer Array Scanned in a Rotate-Translate Geometry. Applied Sciences, 2021, 11(2), 493 https://doi.org/10.3390/app11020493
Objectif
L’objectif du stage est d’obtenir des images 3D photoacoustique multispectrale, de caractériser les performances du système en termes de qualité d’image et de vitesse d’acquisition sur des fantômes d’imagerie.
Mission(s)
Durant son stage, la (le) candidat-e adaptera le mouvement de balayage du réseau de capteur, la programmation des instruments ainsi que le traitement de données existant au laboratoire afin de séparer en 3D des structures absorbantes contenant des substances avec des spectres d’absorptions différents. Elle/il concevra et imprimera des pièces à l’imprimante 3D pour fabriquer le fantôme d’imagerie, préparera les échantillons, programmera le dispositif pour récupérer les données ultrasonores, fera des acquisitions expérimentales de signaux à partir d’un dispositif présent au laboratoire. Elle/il traitera les données de façon à former les images 3D (à partir de programmes disponibles au laboratoire), et analysera les images obtenues.
Compétences
Le stage proposé est à dominante expérimentale, mais utilisera également des compétences de programmation, de traitement de signal et analyse d’image. Nous recherchons principalement un-e étudiant-e motivé-e et rigoureuse. Des qualités d’expérimentateur et une bonne connaissance de la programmation sous Matlab sont fortement appréciées.
Ce stage est susceptible de déboucher sur une thèse.
Rémunération
Gratifications de stage
Contacts
Jérôme GATEAU, jerome.gateau[at]sorbonne-universite.fr
tel : 01.44.27.22.65
Lieu du stage :
Laboratoire d’Imagerie Biomédicale – Équipe Imagerie et développement de nouvelles thérapies
15 rue de l’école de médecine
75006 Paris