Offre de thèse 2015-2018 Développement de méthodes de quantification du signal en Tomographie par Emission de Positons (TEP) pour l’imagerie cardio-vasculaire et apport de l’imagerie combinée TEP-IRM Laboratoire d’accueil : Unité Imagerie Moléculaire In Vivo (IMIV), UMR 1023 Inserm/CEA/Université Paris Sud – ERL 9218 CNRS, CEA-Service Hospitalier Frédéric Joliot, Orsay Directeur de thèse : Irène Buvat, DR CNRS Ecole Doctorale : EOBE, Université Paris Sud Programme de thèse : L’imagerie moléculaire in vivo est actuellement en pleine expansion pour l’identification précoce d’anomalies préfigurant l’apparition d’une pathologie. Parmi les techniques d’imagerie moléculaire, l’imagerie par Tomographie d’Emission de Positons (TEP) permet, en utilisant des radioligands adaptés, de cibler des processus moléculaires associés à la présence d’une pathologie. L’imagerie TEP associée à la tomodensitométrie a ainsi révolutionné le diagnostic et la prise en charge des cancers, en ciblant, au moyen du Fluorodéoxyglucose marqué au Fluor 18 (FDG), l’hypermétabolisme glucidique associé à l’activité tumorale. L’imagerie moléculaire est également extrêmement prometteuse pour l’exploration de pathologies vasculaires (par exemple athérosclérose, anévrysme de l’aorte abdominale, maladie de Takayasu). Cette application reste cependant un défi pour la TEP du fait de la petite taille des anomalies recherchées (de l’ordre du mm pour les anomalies liées à la présence de plaque d’athéromes) en regard de la résolution spatiale des imageurs (> 5 mm). L’objectif principal de cette thèse sera donc de développer et de valider des méthodes permettant l’évaluation et le suivi de l’intensité du signal dans les lésions vasculaires par tomographie par émission de positons (TEP) couplée à la tomodensitométrie (TEP-TDM) ou couplée à l’IRM (TEP-IRM, disponible au CEA-SHFJ à partir de juillet 2015). Ce travail a été initié dans le cadre d’une première thèse (Huet 2015), qui a abouti à des recommandations en matière de protocoles d’acquisition des images, à la caractérisation de la justesse des mesures réalisables et à l’identification des paramètres les plus pertinents et de l’information qu’ils reflètent (Huet et al 2015). Sur la base de ces travaux initiaux, le travail de thèse consistera à dépasser les limites de quantification atteintes actuellement en TEP-TDM en faisant usage de nouvelles stratégies de correction de volume partiel et en développant de nouveaux index caractérisant les atteintes vasculaires. En outre, l’apport de la TEP-IRM pour la caractérisation quantitative des lésions sera exploré, avec trois objectifs : 1) réaliser des images TEP dépourvues de flous cardiaque et respiratoire en introduisant une correction du mouvement à partir des informations IRM acquises simultanément à la TEP, ce qui devrait améliorer significativement la justesse des mesures réalisées pour caractériser les anomalies vasculaires ; 2) mettre au point une méthode de correction de volume partiel des images TEP tirant parti des informations émanant de l’IRM pour réduire les erreurs affectant les mesures ; 3) caractériser les lésions par une signature incluant des informations TEP et IRM pour identifier les lésions à risque de complications (eg plaque vulnérable), et pour prédire et suivre leur évolution naturelle ou sous traitement. Les développements méthodologiques seront validés par des approches in silico (simulations Monte Carlo très réalistes) et in vivo (modèles précliniques et acquisitions cliniques). Leur intérêt sera évalué dans le cadre de protocoles cliniques, en collaboration avec l’Unité 1148 Inserm (équipe 4 : Imagerie Cardiovasculaire) située à l’Hôpital Bichat. Les méthodes développées pourront être intégrées à un logiciel dédié à la quantification des lésions vasculaires, en partenariat avec un industriel. Prérequis - Master en traitement du signal et des images, physique médicale, imagerie médicale - Programmation en C ou C++ - Intérêt pour la recherche dans un contexte fortement multidisciplinaire - Maîtrise de l’anglais Lieu de thèse : CEA-Service Hospitalier Frédéric Joliot, Orsay Références du laboratoire d’accueil sur le sujet : - Huet P, Burg S, Le Guludec D, Hyafil F, Buvat I. Variability and uncertainty of FDG PET imaging protocols for assessing inflammation in atherosclerosis: suggestions for improvement. J. Nucl. Med. sous presse, 2015. - Burg S, Dupas A, Stute S, Dieudonné A, Huet P, Le Guludec D, Buvat I. Partial volume effect estimation and correction in aortic vascular wall in PET imaging. Phys. Med. Biol. 58: 7527-7542, 2013. - Huet P. Modélisation, simulation et quantification de lésions athéromateuses en tomographie par émission ? Thèse de Sciences. 2015. Contact : Irène Buvat : [email protected]