Type de stage
- Stage de Master 2/ dernière année d’école d’ingénieur
Date ou durée du stage
- 6 mois
Contexte
L’imagerie médicale ultrasonore est un outil de diagnostic crucial et courant pour la pratique clinique. C’est une modalité d’imagerie non-ionisante, non-invasive et qui classiquement permet de visualiser les tissus mous en temps réel en mode échographie et les flux sanguins en mode doppler. Bien qu’établi dans les pratiques de santé depuis plusieurs décennies, l’imagerie ultrasonore est un domaine de recherche très actif et de nouveaux modes d’imagerie ultrasonore émergent régulièrement pour améliorer le contraste et ouvrir l’accès à la mesure de nouveaux paramètres physiques pouvant servir de biomarqueurs. Par exemple, l’échographie de contraste, et des modalités multi-ondes telles que l’élastographie ou la photoacoustique.
Les équipes Ultrasons et imagerie pour la caractérisation de la qualité osseuse (BQ) et Développement d’imagerie et de thérapie ciblée pour le cancer et l’inflammation (IT2D) du Laboratoire d’Imagerie Biomédicale (LIB) développent des méthodes d’imagerie ultrasonore non-conventionnelles : l’imagerie ultrasonore de l’os pour l’équipe BQ et la tomographie photoacoustique 3D pour l’équipe IT2D. Ces deux modes d’imagerie innovants ont pour point commun de faire apparaitre de multiples paramètres (de l’ordre de 6-7) dans l’algorithme de reconstruction des images: les vitesses du son dans les différents tissus (peau, os) en imagerie de l’os, et des paramètres de positionnement 3D du détecteur en imagerie photoacoustique 3D. Une mauvaise estimation d’un des paramètres conduit à une dégradation de l’image notamment en terme de résolution et de contraste en plus de la distorsion de l’objet imagé.
Des méthodes basées sur le principe de l’ “autofocus” ont été implémentées [1,2] en imagerie ultrasonore pour optimiser le paramètre vitesse du son (considérée comme uniforme dans le milieu imagé) et ainsi améliorer la reconstruction d’image en mode échographique classique. L’objectif du stage est d’étendre ces méthodes aux modes d’imagerie non conventionnels implémentés au LIB. Pour ce faire, le/la stagiaire s’appuiera sur les algorithmes de reconstruction déjà développés, des données issues de simulations numériques et expérimentations disponibles au laboratoire également, ainsi que sur ses propres connaissances dans le domaine de l’optimisation.
[1] Treeby B, Varslot T, Zhang E, Laufer J and Beard P. Automatic sound speed selection in photoacoustic image reconstruction using an autofocus approach. J Biomed. Opt. 2011 [2] M. E. Anderson, M. S. McKeag and G. E. Trahey. The impact of sound speed errors on medical ultrasound imaging. J. Acoust. Soc. Am. 2000Objectif
L’objectif du stage est de développer une méthode d’optimisation pour déterminer automatiquement et finement le jeu de paramètres correspondant à la reconstruction optimisée. Ce jeu de paramètre est actuellement déterminé manuellement ou par une méthode de type « grid search », ce qui est une étape fastidieuse et limitante dans le développement des nouveaux modes d’imagerie.
Mission(s)
Après un temps d’appropriation des méthodes de reconstruction et des paramètres en jeu, le/la stagiaire mettra en place des algorithmes d’optimisation sur données simulées en augmentant progressivement le nombre de paramètre inconnus. Enfin, il/elle testera un ou deux algorithmes choisis sur des données expérimentales et comparera ses résultats au résultat de la recherche manuelle ou de type « grid search » du jeu de paramètres.
Compétences
- Bonnes connaissances en algorithmes d’optimisation et en traitement de signal et traitement d’image requises.
- Expérience de développement informatique sous Matlab ou C/C++.
Rémunération
Gratification de stage