Date de l'annonce : jeudi 20 octobre 2016

Intitulé du poste : Thèse sur l’élastographie ultrasonore, Strasbourg

Type de structure : La thèse se déroulera essentiellement au sein de l’équipe AVR du laboratoire ICube (située dans les locaux de l’IRCAD) mais également sur la plateforme expérimentale de l’IHU Strasbourg. L’équipe de recherche sur site est composée d’environ 10 membres académiques permanents ainsi que d’une dizaine de doctorants, couvrant ainsi un grand nombre de thématiques de recherche autour de l’imagerie et de la robotique médicale. Le laboratoire est situé au coeur de l’hôpital civil de Strasbourg, en plein centre de la ville. Une vidéo présentant les principales activités du laboratoire ICube peut être trouvée en suivant ce lien. L’étudiant sera rattaché à l’Ecole Doctorale MSII (Mathématique, Science de l’Information et de l’Ingénieur) de l’Université de Strasbourg.

L’environnement pour ce projet est exceptionnel : l’Institut de Chirurgie Guidée par l’Image de Strasbourg développe des approches chirurgicales innovantes dans l’optique de soins personnalisés aux patients, en combinant les techniques minimalement invasives les plus avancées avec les toutes dernières méthodes d’imagerie médicale. Ce projet bénéficie en outre de collaborations directes avec des industriels de l’imagerie médicale (Siemens Healthcare).

Contexte et mission : Méthodes de mesure mécanique in vivo innovantes par élastographie ultrasonore pour la chirurgie assistée par ordinateur
Directeur de thèse : Jonathan Vappou, Chargé de Recherche CNRS, Laboratoire ICube
Co-encadrant de thèse : Simon Chatelin, Chargé de Recherche CNRS, Laboratoire ICube
Co-encadrant de thèse : Daniel George, Maître de Conférences, Laboratoire ICube
Début de thèse estimé: Entre Déc. 2016 et Avr. 2017 (durée 3 ans)

Les récentes avancées technologiques ont grandement contribué à la croissance rapide des Gestes Médico Chirurgicaux Assistés par Ordinateurs (GMCAO), notamment pour la réalité augmentée peropératoire et la chirurgie guidée par l’image. Malgré de nombreux progrès en termes de modélisation 3D des organes, il y a toujours à l’heure actuelle un manque critique d’outils permettant la caractérisation mécanique in vivo réaliste des organes, notamment abdominaux, pourtant essentielle à leur modélisation. Cartographier de façon robuste et précise les propriétés mécaniques des organes sains et pathologiques reste aujourd’hui un défi majeur dans le cadre des GMCAO. Au cours des dernières décennies, la cartographie non-invasive des caractéristiques mécaniques des organes in vivo (élastographie par imagerie médicale) s’est imposée comme sujet de recherche majeur dans le domaine du diagnostic médical et de l'assistance aux interventions chirurgicales. Bien que la pratique chirurgicale implique une déformation importante des tissus mous (principalement liée au comportement non linéaire), la grande majorité des outils et des méthodes actuels sont limités à la caractérisation de la réponse mécanique sous petite déformation (principalement liée au comportement linéaire).

Cette thèse de doctorat est partie intégrante d’un projet financé par l’IHU-Strasbourg (Institut Hospitalo Universitaire, Institut de Chirurgie Guidée par l'Image) (projet UNILiverS : Ultrasonic Nonlinear Indenter for Liver Surgery) visant au développement innovant de l’élastographie pour les GMCAO. Dans le cadre de ce projet, nous proposons de développer des méthodes d’imagerie pour la caractérisation des propriétés mécaniques non linéaires du tissu hépatique. En s’appuyant sur le développement de sondes innovantes couplant échographie et indentation et en fournissant ainsi des paramètres mécaniques in vivo originaux (propriétés mécaniques non linéaires), l’objectif du projet UNILiverS est double : (1) augmenter le réalisme de modèles hépatiques actuellement utilisés pour la réalité augmentée peropératoire ; (2) proposer un nouveau biomarqueur de la pression veineuse portale et, par extension, du suivi post-opératoire des résections hépatiques. Ce projet présente un très fort potentiel dans les domaines de la simulation chirurgicale et de la chirurgie hépatique.

Résumé du sujet de thèse
Les principaux objectifs de cette thèse consistent à analyser, valider et démontrer la faisabilité et le potentiel clinique de la mesure des propriétés mécaniques non linéaires du tissu hépatique in vivo pour les GMCAO à l’aide d’une nouvelle approche élastographique, et ce au travers de quatre axes principaux :
(1) Développement d’un système expérimental de sonde échographique 2D pour la caractérisation mécanique non linéaire ;
(2) Application pour l’optimisation de Modèles par Eléments Finis dédiés à la simulation numérique peropératoire pour la chirurgie hépatique. Cette étape sera effectuée en collaboration avec l’équipe MMB du laboratoire ICube (Modélisations Multi-échelles pour la Biomécanique) ;
(3) Développement d’un prototype de sonde échographique 1D pour la caractérisation mécanique non linéaire. Cette étape sera réalisée en étroite collaboration avec un ingénieur recruté dans le cadre de ce projet ainsi qu’en contact avec des industriels pour sous-traitance :
(4) Application du nouveau prototype pour la mesure de la pression veineuse portale. Cette étape sera effectuée en collaboration avec des chirurgiens et ingénieurs de l’IHU Strasbourg, pour la validation et la comparaison avec d’autres techniques par IRM et pose de cathéters.

Cette thèse, fortement multidisciplinaire, mettra en jeu les disciplines / domaines / compétences suivantes : imagerie médicale, et tout spécialement échographique (principes physiques et programmation de séquences) ; Biomécanique ; Modélisation par Eléments Finis ; Traitement d’image ; conception assistée par ordinateur. Des présentations en conférences internationales ainsi que des perspectives majeures sont attendues dans le cadre de cette thèse dans les communautés scientifiques, industrielles et médicales.

Lieu : Strasbourg, France

Rémunération :

Diplômes requis : L’étudiant(e) recherché(e) doit être titulaire d’un Master avec des compétences en ingénierie généraliste et/ou physique et/ou mathématiques appliquées, et être intéressé(e) par le biomédical.

Compétences requises : Un très bon niveau scientifique et en programmation (Matlab, Python, C++,…) sont requis, ainsi qu’un très bon niveau en anglais. Des expériences passées en imagerie médicale, biomécanique ou dans le domaine de la recherche scientifique seraient un plus.

Contact : Pour candidater, merci d’envoyer un CV, les coordonnées de 2 ou 3 référents ainsi qu’une lettre de motivation à Simon Chatelin, schatelin[at]unistra.fr