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Développement d’outils IRM « fingerprint » pour la mesure de l’oxygénation et de l’hématocrite cérébrale

Contexte
Il n’existe pas aujourd’hui de méthode d’imagerie clinique fiable pour cartographier les niveaux d’oxygénation dans le corps humain. Pourtant, dans le cerveau, une telle technique permettrait de mieux comprendre la physiologie cérébrale, d’améliorer les techniques d’étude du fonctionnement cognitif et serait d’une aide précieuse pour la prise en charge de physiopathologies telles que les tumeurs cérébrales ou les traumatismes crâniens (ref1). Nous avons récemment proposé une méthode IRM pour mesurer la saturation en oxygène du sang (SO2) dans les vaisseaux de taille moyenne ou large (>50microns) du cerveau. Cette méthode est originale par le fait qu’elle mesure également le taux local d’hématocrite (Hct, volume occupé par les globules rouges), une donnée généralement oubliée qui influe sur les résultats et qui peut renseigner sur l’état des tissus environnants. Les premiers résultats obtenus sur volontaires sains et patients atteints de maladies neurovasculaires ont été très encourageants. Mais l’implémentation technique n’est pas satisfaisante car elle ne permet d’acquérir qu’une seule coupe du cerveau en 2-3 minutes. Nous proposons ici de continuer le travail méthodologique afin d’obtenir un outil clinique fiable et efficace qui couvre l’ensemble du cerveau sur la même durée.

Sujet
Le travail proposé porte sur la mise en place d’outils IRM qui permettent la mesure du débit sanguin, de la saturation en oxygène du sang et du taux d’hématocrite en quelques minutes. Le concept utilisé sera celui d’IRM « fingerprint » ou les acquisitions in vivo (fingerprints) sont comparées à des millions de simulations numériques qui miment les tissus du cerveau (dictionnaire) (ref2). Ces simulations numériques s’appuient sur la physique de la RMN (champ magnétique, susceptibilité magnétique, diffusion, relaxations spin-spin et spin-réseau…) et sur la biophysique (dimensions cellulaire et vasculaire, flux…). Les objectifs de ce stage méthodologique sont :
-    De programmer une séquence IRM fingerprint pour la mesure des propriétés du sang (une ébauche de code est déjà installée sur certains scanners IRM de la plateforme petit animal)
-    De simuler le signal IRM du sang et de construire le dictionnaire des signaux numériques.
-    D’acquérir des données in vivo sur cerveau de rongeurs et de tester les outils lorsque le niveau d’oxygène respiré par l’animal est augmenté (hyperoxie) ou abaissé (hypoxie).
Le stagiaire mettra en œuvre les logiciels de simulations dans un environnement Matlab, manipulera du code informatique (Bruker Paravision) sur les scanners de la plateforme et participera à l’acquisition de données IRM.

Niveau/Formation : Master 2 ou Projet de fin d’étude. Formation initiale en ingénierie / physique, physique médicale, ou en mathématiques appliquées et statistiques.

Encadrement / contact : GIN/Équipe "Neuroimagerie Fonctionnelle et Perfusion Cérébrale" : Thomas Christen (thomas.christen@univ-grenoble-alpes.fr)

Lieu du stage : Institut des Neurosciences : https://neurosciences.univ-grenoble-alpes.fr

Période approximative : Début 2019

Références : [ref1] Tatum et al., Int J. Radiat Biol, 2006. [ref2] Ma et al., Nature, 2013

Mise à jour le 7 septembre 2018

Contacts

Pour une candidature spontanée, envoyez un email à gincomm[at]univ-grenoble-alpes.fr ou utilisez le formulaire de contact.

Pour les stages de licence et de 3ème, voir les modalités de demande spécifiques sur les pages correspondantes. 

Membres
Associés renforcés
Associés simples