Vous êtes invités à la soutenance de thèse de Muriel PERRIN dont l’intitulé est "Imagerie de diffusion à haute résolution angulaire : étude du modèle q-ball par couplage simulations-fantômes et applications au suivi de fibres et à la parcellisation du cortex".
Elle se déroulera mercredi 15 novembre à 9h30 dans la salle 104 du bâtiment des colloques (bâtiment 338) du campus d’Orsay (Université Paris Sud).
Devant les membres du jury : M. Nicholas Ayache, M. Habib Benali, M. Jacques Bittoun, M. André Constantinesco, M. Jean-François Mangin, M. Christop Segebarth et les membres invités : M. Denis Le Bihan et M. Cyril Poupon
Cette thèse, dirigée par André Constantinesco, a été encadrée par Jean-François Mangin et Cyril Poupon au SHFJ / CEA.
Un pot sera offert à l’issue de la soutenance.
Vous trouverez ci-joint le plan pour vous rendre au bâtiment 338 (encadré en rouge sur le plan). Il faut compter un quart d’heure de marche depuis la gare RER B Orsay-Ville. Les chemins possibles sont indiqués en gris clair sur le plan.
RESUME :
Au niveau microscopique, le mouvement des molécules d’eau dans la substance blanche du cerveau est principalement orienté le long des faisceaux de fibres axonales. Par la mesure de ce déplacement des molécules d’eau, l’IRM de diffusion permet d’étudier la microstructure des tissus de la matière blanche de façon non invasive.
Il existe de nombreux modèles locaux de la diffusion cérébrale. Le modèle standard du tenseur de diffusion (DTI) utilise des hypothèses trop fortes pour représenter fidèlement les géométries complexes correspondant aux croisements de fibres. L’émergence de l’imagerie de diffusion à haute résolution angulaire (HARDI) fournit l’opportunité de modéliser plus justement de telles géométries. Dans cette thèse nous exploitons le potentiel de l’imagerie q-ball. Cette méthode pousse plus loin que l’imagerie DTI l’idée selon laquelle les directions de fibres peuvent être déduites des maxima locaux de l’amplitude radiale des déplacements des molécules d’eau.
Dans ce travail de thèse, nous nous intéressons tout d’abord au problème direct soulevé par l’IRM de diffusion : connaissant une géométrie de croisement de fibre précise, quel est le signal fourni par cette technique ? Pour cela nous avons tout d’abord réalisé des fantômes physiques de diffusion, qui, à partir d’acquisitions sur IRM, vont pouvoir nous aider à valider le modèle q-ball. Nous avons également réalisé un simulateur numérique. Ce simulateur reconstruit le signal de diffusion à partir d’un modèle de marche aléatoire de particules, avec rebond élastique sur des membranes de fibres. La géométrie des croisements est identique à celle du fantôme physique ce qui nous permet de comparer les résultats acquis et simulés.
L’une des applications les plus attractives de l’IRM de diffusion est le suivi des faisceaux de fibres de la matière blanche. Pour résoudre ce problème inverse, nous proposons un algorithme de tractographie probabiliste régularisé, basé sur la fonction de distribution des orientations fournie par le modèle q-ball. La méthode est validée sur fantômes et appliquée à la détection du faisceau auditif primaire chez trois sujets. Par delà la simple reconstruction visuelle des trajectoires des faisceaux de fibres de la substance blanche, l’IRM de diffusion et les algorithmes de tractographie permettent d’inférer la connectivité anatomique cérébrale. Nous nous sommes donc, en dernier lieu intéressés à la parcellisation du manteau cortical à partir des informations de connectivité. La reproductibilité des résultats est étudiée pour trois sujets.
Les enjeux de ce travail sont multiples. D’une part, l’interprétation de la mesure fournie par l’IRM de diffusion n’est pas encore maîtrisée dans son ensemble. Il est donc nécessaire de travailler sur des fantômes physiques ou numériques pour mieux comprendre le phénomène. D’autre part, la structure du cerveau humain est encore mal connue et les outils de tractographie fournis par l’IRM de diffusion permettent de progresser utilement dans ce domaine.
Mots clés : IRM, diffusion, q-ball, fantômes, simulation, tractographie, connectivité, parcellisation, anisotropie, cerveau, matière blanche, faisceaux.