LMA - Laboratoire de Mécanique et d’Acoustique

[2020] Apport de la tomographie ultrasonore quantitative en imagerie des os longs d’enfant

Les symptômes de certaines pathologies osseuses sont directement liés aux fractures et aux ruptures, résultat d’un dysfonctionnement du remodelage osseux. Le bilan anatomique des lésions ou la recherche de lésions causales de type tumorales sont réalisés par des modalités d’imagerie appropriées (rayons X, IRM) particulièrement abouties pour l’étude des structures osseuses adultes. Chez l’enfant, leur utilisation s’avère difficile voire impossible ou limitée.

Encadrement

  • Directeur de thèse : Philippe Lasaygues / lasaygues@lma.cnrs-mrs.fr
  • Organisme rémunérant : Allocation MESR

Résumé

Aujourd’hui tous les acteurs (pédiatres, chirurgiens, radiologues) s’accordent pour exprimer le peu de méthodes prédictives permettant d’apprécier l’état du squelette au cours de la croissance chez l’enfant (état structural ou morphologique). Depuis plusieurs années, l’équipe "Ondes & Imagerie" du LMA s’intéresse à la caractérisation (1D) et à l’imagerie (2D) ultrasonore des structures osseuses chez l’enfant. Le sujet de la thèse porte sur l’étude de la propagation des ultrasons suivant la section transversale d’un os long d’enfant, sur les stratégies d’inversion des données à mettre en oeuvre pour déterminer les propriétés acousto-élastiques, et pour imaginer une structure complète, sur l’expérimentation et le traitement du signal.

Articulée en trois parties, cette recherche s’appuiera essentiellement sur le prototype expérimental d’imageur des os longs d’enfant développé au LMA. 1ère partie (le problème direct) : Analyse prédictive du trajet des ondes en fonction de la fréquence (de 1 à 3 MHz) dans la diaphyse d’un os long (mesures expérimentales et simulations numériques). 2ième partie (problème inverse) : Etude des stratégies d’inversion analytiques (approximation de Born), algébriques (optimisation de l’approximation de Born par un algorithme itératif) et purement numérique (Full-Waveform Inversion). 3ième partie (signaux) : Recherche expérimental avec optimisation des algorithmes d’acquisitions de signaux, intégration de procédures innovantes de traitement du signal ("déconvolution" par traitement en ondelettes des signaux).

Profil du candidat recherché :

Le(la) candidat(e) doit avoir un intérêt marqué pour des recherches dans le domaine de l’imagerie acoustique. Il ou elle aura de très bonnes bases (théoriques, numériques et expérimentales) en acoustique au sens large incluant les ultrasons et le traitement du signal associé. Une expérience préalable dans le domaine médical est conseillée mais pas requise. Nous recherchons un(e) étudiant( e) très motivé(e)s, ayant d’excellentes capacités de communication sachant travailler en équipe.
Il ou elle sera autonome, responsable et dynamique. Une bonne connaissance du français ou de l’anglais oral et écrit est requise.

Publications sur le sujet :

  • [1] S. Bernard, V. Monteiller, D. Komatitsch, and P. Lasaygues, “Ultrasonic computed tomography based on full-waveform inversion for bone quantitative imaging,” Phys. Med. Biol., vol. 62, no. 17, pp. 7011–7035, Aug. 2017, doi : 10.1088/1361-6560/aa7e5a.
  • [2] P. Lasaygues et al., “Contrast resolution enhancement of Ultrasonic Computed Tomography using a wavelet-based method – Preliminary results in bone imaging,” in Proceedings of the Int. Workshop on Medical Ultrasound Tomography, Speyer, Germany, 2017, pp. 291–302.
  • [3] P. Lasaygues et al., “Non-linear Ultrasonic Computed Tomography (USCT) for soft and hard tissue imaging,” in Proceedings of the Int. Workshop on Medical Ultrasound Tomography, Speyer, Germany, 2017, pp. 77–88.

Insertion professionnelle après thèse : publique ou privée


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