Thèse soutenue

Microscopie par localisation ultrasonore dans les modèles d'accidents vasculaires cérébraux
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Auteur / Autrice : Arthur Chavignon
Direction : Olivier Couture
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Acoustique
Date : Soutenance le 01/12/2021
Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences mécaniques, acoustique, électronique et robotique de Paris
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'imagerie biomédicale (Paris ; 2014-....) - Laboratoire d'Imagerie Biomédicale
établissement opérateur d'inscription : Ecole supérieure de physique et de chimie industrielles de la Ville de Paris (1882-....)
Jury : Président / Présidente : Denis Vivien
Examinateurs / Examinatrices : Olivier Couture, Denis Vivien, Jean Provost, Hervé Liebgott, Sharon Lori Bridal, Cyrille ORSET, Benoît Larrat
Rapporteurs / Rapporteuses : Jean Provost, Hervé Liebgott

Résumé

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L'accident vasculaire cérébral (AVC) est une perte subite de la vascularisation d'une partie du cerveau. Une prise en charge rapide réduit considérablement les pertes neuronales et séquelles à long terme. Les hémorragies cérébrales et infarctus cérébraux représentent les principaux types d'AVC avec des symptômes similaires mais des traitements très spécifiques. Le diagnostic précoce est primordial et nécessite une imagerie du cerveau en profondeur à travers le crâne.Le développement de la microscopie par localisation ultrasonore (ULM) a ouvert de nouvelles possibilités pour l’imagerie vasculaire en améliorant le contraste, la résolution et la profondeur de pénétration de l’échographie. Des microbulles sont injectées dans le sang et localisées pour reconstruire la microvascularisation en quelques minutes.L'objectif général de cette thèse est l'application de l’ULM 3D pour le diagnostic non invasif de l’AVC en phase précoce. Une première étude porte sur une comparaison quantitative des algorithmes de localisation ultrasonore pour l'imagerie 2D. Un ensemble de métriques normées et de jeux de données universels ont été établis pour évaluer les différents algorithmes avec des critères objectifs et reproductibles. Puis un système d’ULM 3D a été développé pour pallier à la projection en élévation de l’imagerie 2D et élargir le champ de vue. En utilisant une sonde multiplexée, une angiographie d’un cerveau de rat a été réalisée in vivo avec un système commercial. Une résolution de quelques dizaines de microns a été obtenue à travers le crâne, réduisant au minimum l’impact de l’imagerie sur la physiologie de l’animal en vue d’une étude pré-clinique. Enfin, ce système a été utilisé pour imager des AVC induits sur une cohorte de rats. Il a prouvé sa capacité à distinguer les effets d’une ischémie par rapport à une hémorragie sur la vascularisation du cerveau. Cette première étude montre la pertinence d’une telle imagerie pour le diagnostic en phase précoce de l’AVC chez l’humain par ULM volumétrique en s’affranchissant des contraintes et disponibilités de l’IRM et du scanner.