LMA - Laboratoire de Mécanique et d’Acoustique

Thème Ultrasons médicaux

Le thème « Ultrasons Médicaux » s’intéresse au développement de méthodes ultrasonores pour la caractérisation et l’imagerie des milieux biologiques tels que le sein, les tissus osseux et le sang. Il s’agit d’une recherche sur les problèmes inverses de diffraction d’ondes avec tous les aspects fondamentaux que cela implique : la compréhension des mécanismes d’interaction ondes-diffuseurs, la stratégie d’acquisition des données, leur inversion et la construction des images auxquelles on cherche à conférer un caractère quantitatif, caractère dont est dépourvue l’échographie usuelle.

Objectifs scientifiques

Nos actions portent sur le développement de méthodes d’inversion, basées sur des approches analytiques, numériques et expérimentales in vitro et in vivo. Pour l’imagerie, il s’agit de développer des méthodes de reconstruction (linéaires et non linéaires) et des systèmes expérimentaux (antennes multiéléments) de tomographie pour la détection du cancer du sein et des pathologies osseuses. Pour la caractérisation, les objectifs sont d’estimer des propriétés acoustiques intrinsèques (tenseurs élastiques, vitesses, absorption, porosité) et/ou structurales (histogramme de tailles, compacité et/ou concentration des diffuseurs) pour divers tissus tels que les tissus osseux, le sang et les tumeurs. Ces techniques de caractérisation nécessitent l’élaboration de modèles théoriques (théorie de milieu effectif combiné à un modèle de facteur de structure, modélisation dynamique non-linéaire) décrivant les mécanismes d’interaction ondes-milieu (ondes-milieux poreux, ondes-cellules).

  • Méthodologies  : Tomographie ultrasonore, optimisation positions source/objet, caractérisation quantitative des microstructures cellulaires, acoustique non linéaire, traitement de signal
  • Applications biomédicales : cancer du sein, pathologies osseuses, agrégation érythrocytaire, microbulles circulantes dans le sang

Études abordées

  • Détection du cancer du sein par tomographie ultrasonore morphométrique et évaluation de la réponse tumorale au traitement par caractérisation ultrasonore des microstructures cellulaires
  • Étude des désordres rhéologiques de la circulation sanguine par ultrasons en remontant à des informations sur la structure des agrégats érythrocytaires en écoulement
  • Détection et caractérisation des pathologies osseuses chez l’enfant par la tomographie ultrasonore morphométrique et paramétrique
  • Modélisation, détection et caractérisation de microbulles pour la prévention des accidents de désaturation
  • Optimisation positions source/objet et techniques de traitement de signal pour l’imagerie tomographique
  • Détection de défauts sur les arbres sur pieds par tomographie ultrasonore

Insertion dans le monde socio-économique

Développements d’applications et d’études spécifiques dans le domaine de la santé

  • Maladies circulatoires : Caractérisation ultrasonore de l’agrégation érythrocytaire (Brevet no PCT/CA2008/000673)
  • Prévention des accidents de désaturation : Détection et caractérisation de microbulles (collaboration avec l’entreprise BF Systèmes)

Collaborations

Académiques

  • nationales :
    • Sur Marseille : ISM UMR 7287, Institut Fresnel UMR 7249, CINaM UMR 7325, IRPHE UMR 7342, NORT INSERM U 1062/INRA1260, APHM Timone & Hôpital Nord
    • Hors Marseille : TIRO CEA Nice, LIP UMR 7623 Paris, IES UMR 5214 Montpellier, UR Bois Tropicaux CIRAD Montpellier, LAAS UPR 8001 Toulouse, IEMN UMR 8520 Lille, CREATIS UMR 5220 Lyon, LVA INSA Lyon, MapMo UMR 7349 Orléans, ISAE Université de Toulouse
  • internationales :
    • Laboratoire de Biorhéologie et d’Ultrasonographie Médicale - Université de Montréal (Canada), Dept. of Surgery, University of Alberta, Glenrose Rehabilitation Hospital (Canada)
    • Department of Biomedical Engineering and Radiology - University of Columbia (USA)
    • Universidad Distrital Francisco José de Caldas Bogotá (Colombia)

Industrielles

  • société VERMON dans le cadre de l’ANR TECSAN BBMUT 2012-2015 “Imagerie ultrasonore large bande à l’aide d’une sonde CMUT"
  • société BF Systèmes, Contrat DGA Rapid BORA "Bubble Occurrence and Risk Attrition", Bourse CIFRE Damien Fouan

Membres

Andrés ARCINIEGAS Romain DE MONCHY Eric DEBIEU Emilie FRANCESCHINI Régine GUILLERMIN Philippe LASAYGUES Serge MENSAH Cédric Payan