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Doctorat en imagerie photoacoustique de la vascularisation. H/F

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : mardi 10 août 2021

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Informations générales

Référence : UMR5588-BASARN-001
Lieu de travail : ST MARTIN D HERES
Date de publication : mardi 20 juillet 2021
Nom du responsable scientifique : Bastien Arnal
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2021
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

L'Imagerie Photoacoustique (PA) est une technique d'imagerie biomédicale émergente, qui se situe à l'interface de l'imagerie optique et de l'imagerie ultrasonore. Elle permet l'obtention de contrastes optiques à des profondeurs centimétriques. Grâce à l'omniprésence de l'hémoglobine dans les tissus vivants, elle permet notamment l'imagerie de la vascularisation. En utilisant des lasers accordables, la technique de spectroscopie photoacoustique permet alors d'identifier spécifiquement des chromophores et de quantifier leurs concentrations. Une application phare de cette technique est de mesurer la saturation en oxygène des vaisseaux sanguins.
Les systèmes d'imagerie PA conventionnels sont limités par des problèmes de visibilité qui limitent la détection à des vaisseaux quasi-horizontaux ainsi qu'à des vaisseaux d'une certaine gamme de taille. Notre groupe a établi une technique dynamique qui permet de retrouve la visibilité totale des vaisseaux à partir d'une pile d'images. Une autre solution que nous avons explorée est d'utiliser des réseaux de neurones pour améliorer les images à visibilité limitée en images à visibilité totale. Ceci peut être fait à l'aide d'un jeu de données d'apprentissage simulées mais l'établissement d'une procédure expérimentale pour acquérir un jeu de données d'apprentissage expérimental permettrait l'application de ces réseaux de neurones à des cas concrets, par exemple in vivo, où les conditions peuvent être variables. A ce jour, il n'existe pas de moyens expérimentaux d'acquérir une donnée quantitative de bonne qualité comme vérité de terrain. Nous apporterons une solution à ce problème. Ainsi, ce projet réside dans l'utilisation conjointe de la technique dynamique et d'algorithmes d'apprentissage profonds pour aboutir à l'imagerie quantitative 3D de la vascularisation et de leur oxygénation à l'aide d'images à tirs uniques.
Une autre problématique concernant les effets de coloration de spectre des tissus doivent être abordés pour aboutir à une imagerie PA quantitative en absorption optique. Pour cela, nous élaborerons une nouvelle méthode nous permettant d'imager et de prédire la répartition de la lumière en profondeur dans le tissu. Nous étudierons comment cette méthode peut améliorer la prédiction de la fluence à n'importe quelle longueur d'onde pour une imagerie quantitative d'oxygénation in vivo ainsi que pour d'autres applications quantitatives.
Le candidat ou la candidate devra avoir des connaissances en imagerie biomédicale et en traitement d'image. Des connaissances dans les techniques de deep learning sont un plus. Le ou la candidate devra naviguer dans les interfaces entre la physique des ondes, la biologie et le traitement de signal. Une grande adaptabilité ainsi qu'une grande curiosité est attendue.

Contexte de travail

Le Laboratoire Interdisciplinaire de Physique (LiPhy) se situe sur le campus universitaire de l'Université Grenoble Alpes à St Martin d'Hères, à 5 min de Grenoble. Au LiPhy, de nombreuses équipes développent de nouveaux instruments de pointe en imagerie optique, notamment à l'interface avec le vivant. Au cours des 5 dernières années, l'équipe Optiques et Imagerie a élaboré un dispositif d'imagerie photoacoustique 3D ainsi que de nouvelles méthodes d'imagerie à fort potentiel. C'est dans cet environnement que peut avoir lieu la thèse, qui comportera une partie modélisation assurée à l'aide des calculateurs disponibles au laboratoire ainsi qu'à la cellule Gricad de l'UGA. Ce projet bénéficie d'un financement propre ANR.

Contraintes et risques

L'étudiant sera formé aux risques et à la manipulation de laser de classe IV.

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