Metislab : ModEling and Theory in Image and Signal for heaLth

Introduction

METISLAB est un projet de recherche international (IRP) de l'Institut INSIS du CNRS, établi entre CREATIS, l'Université de Shanghai, l'Institut de Technologie de Harbin et l'Université Médicale de Harbin (2019-2023). L'IRP METISLAB rassemble des chercheurs chinois et français pour développer des méthodes avancées d'analyse des données d'imagerie médicale, en mettant l'accent sur les applications en imagerie cardiovasculaire

Missions et thèmes de recherche

En s'appuyant sur l'expertise et les réalisations antérieures des experts chinois et français, METISLAB vise à co-développer de nouvelles méthodes avancées d'analyse et de modélisation des images médicales, principalement axées sur l'imagerie cardiovasculaire.

Quatre thèmes de recherche sont organisés en deux axes.

• Le premier axe est plus fondamental et étudie les aspects théoriques de l'analyse d'images, notamment des méthodes avancées et génériques permettant de traiter des images de différents types et complexités (scalaire, vectoriel et tensoriel), la reconstruction de formes et structures anatomiques, ainsi que des méthodes statistiques et d'apprentissage automatique dédiées à l'analyse et au diagnostic à partir des données d'imagerie médicale.
• Le deuxième axe est consacré aux applications en imagerie cardiovasculaire.
• L'ultrastructure 3D des organes, en particulier du myocarde, est explorée à différentes échelles, et des modèles numériques sont développés.

De plus, la diffusion de l'eau dans l'ultrastructure des tissus sera simulée afin d'étudier son impact sur l'imagerie par diffusion en résonance magnétique. La relation entre l'ultrastructure et la fonction cardiaque est également analysée. Des approches de modélisation inverse sont développées pour identifier les propriétés mécaniques individualisées du myocarde et des vaisseaux.

La combinaison de ces paramètres avec d'autres mesures anatomiques et tissulaires issues des images, dans des approches statistiques multiparamétriques appliquées à de vastes collections de données cliniques, devrait permettre de nouvelles méthodes de détection et de caractérisation des maladies cardiovasculaires.

Projets de recherche

• Traitement d'images multi-types/composants : détection de la non-stationnarité locale, traitement des données tensorielles (diffusion), imagerie multiparamétrique.
• Analyse statistique intégrative des données et apprentissage automatique : réduction du bruit et apprentissage automatique, estimation automatique et précise des paramètres.
• Analyse et modélisation de l'ultrastructure du myocarde : modélisation multi-échelle des tissus cardiaques et vasculaires, relation entre ultrastructure et diffusion.
• Quantification, modélisation et analyse des fonctions cardiaques et vasculaires : estimation des indices de fonction cardiaque par apprentissage automatique, intégration des données d'imagerie et de la modélisation spécifique au patient pour la caractérisation et la prédiction du myocarde lésé, estimation des propriétés mécaniques vasculaires à partir d'images in vivo et de la modélisation spécifique au patient.

Partenaires de METISLAB

• CREATIS, Université de Lyon, France
• Shanghai University (SHU), Shanghai, Chine
• Harbin Institute of Technology (HIT), Chine
• Harbin Medical University (HMU), Chine

METISLAB est issu d'une longue tradition de programmes d'échange de recherche entre CREATIS et la Chine, mettant particulièrement l'accent sur la formation des doctorants. Le professeur Wanyu LIU a préparé et soutenu sa thèse de doctorat à l'INSA-Lyon en juillet 1994 sous la supervision de la Dr Isabelle MAGNIN. À cette époque, CREATIS était connu sous le nom de Laboratoire de Traitement du Signal et Ultrasons (LTSU). Après un long séjour au Canada en tant que scientifique et ingénieur dans l'industrie, le professeur Wanyu LIU est retourné en Chine pour occuper un poste de professeur à l'Institut de Technologie de Harbin (HIT), où il a fondé le Vision Inspection Laboratory en 2005. En 2006, la Dr MAGNIN et le professeur LIU ont créé le laboratoire commun "HIT-INSA Research Center for Biomedical Imaging".

Cette structure initiale conjointe a permis la collaboration entre les deux instituts à travers des programmes de doctorat et de recherche communs. Les discussions avec le CNRS ont conduit à sa reconnaissance en tant que Laboratoire International Associé (LIA) du CNRS en 2014.

Après quatre années de travaux fructueux, les chercheurs dans ce cadre ont cherché à poursuivre la structure conjointe. Il a fallu environ deux ans pour mettre en place un nouveau programme, période durant laquelle le professeur LIU s'est installé à Shanghai en tant que doyen de l'Université Technologique Sino-Européenne de Shanghai (UTSEUS). Sous la co-direction du professeur Wanyu LIU et du Dr Patrick CLARYSSE, cette deuxième édition de METISLAB a été accréditée par l'Institut INSIS en tant que Projet de Recherche International (IRP) pour la période 2019-2023. Ce projet bénéficie depuis son lancement du soutien de l'École d'Ingénieurs INSA-Lyon, notamment via son Coordonnateur des Affaires en Chine, le Dr Yuemin ZHU.

 

Dr Patrick CLARYSSE, directeur de recherche au CNRS, Lyon, France.

Dr Yuemin ZHU, directeur de recherche au CNRS, Lyon, France.

Kickoff meeting of IRP METISLAB on 16-17 May 2019.