Nouvelles approches pour l'imagerie photoacoustique quantitative: apport de l'imagerie ultrasonore des vaisseaux sanguins et de l'apprentissage profond pour l'amélioration des images

New approaches for quantitative photoacoustic imaging: contribution of ultrasound imaging of blood vessels and Deep Learning for image enhancement

• Auteur / Autrice : Ivana Falco
• Direction : Emmanuel Bossy
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique appliquée
• Date : Inscription en doctorat le 01/12/2021
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interdisciplinaire de Physique
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : OPTIMA: Optique et Imageries

Mots clés

Mots clés libres

Oxygénation

Photoacoustique

Doppler

Deep learning

Fluence

3d

Deep learning

Doppler

Oxygenation

Photoacoustic

Fluence

3d

Résumé

L'Imagerie Photoacoustique (PA) est une technique biomédicale émergente située à l'interface de l'imagerie optique et ultrasonore, permettant d'obtenir des contrastes optiques à des profondeurs centimétriques. Cette technique, exploitant l'omniprésence de l'hémoglobine dans les tissus vivants, offre une visualisation 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 consiste en la cartographie de la saturation en oxygène dans les vaisseaux sanguins. Cependant, l'imagerie 3D des vaisseaux avec un nombre limité de capteurs présente des limitations, tout comme la non-connaissance de la fluence optique spatiale, entravant l'obtention de mesures photoacoustiques quantitatives. A l'aide d'approches multimodales innovantes, nous repousserons ces limites à l'aide de l'imagerie de fluctuation photoacoustique et de l'apprentissage profond.

Photoacoustic Imaging (PA) is an emerging biomedical technique situated at the interface of optical and ultrasound imaging, allowing for optical contrasts at centimeter-scale depths. Thanks to the omnipresence of hemoglobin in living tissues, this technique provides visualization of vascularization. Through the use of tunable lasers, photoacoustic spectroscopy specifically identifies chromophores and quantifies their concentrations. A key application involves mapping oxygen saturation in blood vessels. However, 3D imaging of vessels with a limited number of sensors has limitations, as does the lack of knowledge about spatial optical fluence, hindering quantitative photoacoustic measurements. Employing innovative multimodal approaches, we aim to overcome these limitations using photoacoustic fluctuation imaging and deep learning.