Mesure automatique de la fonction cardiaque à partir d’IRM par méthodes d’apprentissage

When:
31/03/2020 – 01/04/2020 all-day
2020-03-31T02:00:00+02:00
2020-04-01T02:00:00+02:00

Annonce en lien avec l’Action/le Réseau : aucun

Laboratoire/Entreprise : Laboratoire d’Informatique et Systèmes, Université de Toulon
Durée : 4 à 6 mois
Contact : adeline.paiement@univ-tln.fr
Date limite de publication : 2020-03-31

Contexte :
Le stage se situe dans un contexte de partenariat multidisciplinaire avec le Bristol Heart Institute (BHI, Royaume-Uni). Le but de ce partenariat est d’améliorer l’évaluation de la fonction cardiaque à l’aide d’une nouvelle mesure, plus directe, de la qualité des battements du cœur. Cette nouvelle mesure devra être totalement automatisée afin de libérer du temps pour les spécialistes. Elle devra aussi être précise et robuste.

Les mesures proxy utilisées actuellement pour évaluer la fonction cardiaque (volume des ventricules, fraction d’éjection, etc.) sont obtenues après reconstruction 3D dynamique du cœur, laquelle est ensuite utilisée pour calculer divers volumes et les mesures proxy qui en découlent. Cette reconstruction est une étape contraignante qui demande beaucoup de temps aux radiologues et cardiologues.

De plus les mesures proxy étant par définition indirectes, elles ne sont pas totalement satisfaisantes pour évaluer la mobilité du muscle cardiaque.

Le stage s’inscrit donc dans un projet de développement d’une nouvelle mesure de la fonction cardiaque, basée directement sur la modélisation de la déformation du cœur.

Sujet :
Des travaux préliminaires ont permis de :

1) développer une méthodologie de quantification de la qualité de certains mouvements : http://www.bmva.org/bmvc/2014/files/paper058.pdf

2) faire un premier pas vers l’application de cette méthode au mouvement de battement du cœur, en démontrant qu’il est possible de produire un modèle de déformation du cœur adapté à cette méthodologie : https://miua2018.soton.ac.uk/documents/papers/MIUA2018_026.pdf

Pendant le stage, nous continuerons ces travaux afin d’obtenir une méthode de quantification de la qualité de battement du cœur.

Le stage comprendra les étapes suivantes :
1) Reconstruction du cœur de patients du BHI en 3D et 4D à partir d’IRMs déjà segmentées au BHI.

2) Construction d’une représentation simplifiée de la déformation du cœur (‘manifold learning’) selon la méthode présentée ici : https://miua2018.soton.ac.uk/documents/papers/MIUA2018_026.pdf . Les diagnostiques des patients du BHI étant connus, il sera possible de vérifier que cette représentation permet bien de distinguer les différentes pathologies.

puis au choix :

3a) Suppression de l’étape de reconstruction en apprenant un mapping direct entre l’image IRM et la représentation de l’étape 2 : entrainement d’un réseau de neurones profond comme dans : http://openaccess.thecvf.com/content_iccv_2015_workshops/w11/papers/Crabbe_Skeleton-Free_Body_Pose_ICCV_2015_paper.pdf .

ou

3b) Construction d’un modèle de mouvement normal du cœur selon la méthode de : http://www.bmva.org/bmvc/2014/files/paper058.pdf , et utilisation de ce modèle pour calculer un score de qualité du battement du cœur.

Profil du candidat :
Ce stage est principalement destiné à un étudiant de niveau Master 2, dans un cursus informatique, mathématiques appliquées, ou école d’ingénieur.

Formation et compétences requises :
Pendant ce stage, des méthodes de modélisation markovienne, d’apprentissage de manifold, et de deep learning seront utilisées. Il n’est pas attendu du stagiaire qu’il soit un utilisateur chevronné de ces techniques, mais il devra avoir envie d’apprendre. Des bases solides en mathématiques et statistique seront nécessaires pour cet apprentissage.
Il est fortement recommandé de lire les articles cités ci-dessus pour vous assurer que vous souhaitez bien travailler avec ces méthodes.

Une bonne maîtrise de la programmation python est absolument nécessaire.

Adresse d’emploi :
Laboratoire d’Informatique et Systèmes, équipe DYNamiques de l’Information (DYNI)

Université de Toulon, Campus de La Garde – La Valette, Avenue de l’Université, 83130 LA GARDE

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