Offre de thèse : Imagerie photoacoustique endoscopique de la vascularisation de ménisque in vivo

Contexte

L’équipe OPTIMA (OPTique et IMAgerie) du LIPhy dans lequel se déroulera cette thèse a acquis depuis une dizaine d’années une expertise en imagerie laser et plus récemment dans en imagerie photoacoustiques, activité financée depuis 2016 par un projet ERC. Cette thèse s’intègre dans le projet MenisCare qui rassemble les laboratoires Liphy (Université Grenoble-Alpes) et Creatis (Université Lyon 1), le CIC-IT (Centre d’Investigation Clinique- Innovation Technologique) du CHU Grenoble Alpes et deux PME, Cartimage Medical (La Tronche) et ACS Biotech (Lyon). Ce projet vise à proposer une nouvelle approche de la chirurgie du ménisque du genou, en favorisant la réparation des lésions méniscales plutôt que l’ablation (méniscectomie).

Description

L’objectif de cette thèse est de réaliser un système d’imagerie photoacoustique endoscopique permettant de mesurer la densité de vascularisation d’un ménisque in vivo sur animal. En effet, à l’heure actuelle, la littérature montre un taux d’échec de la réparation méniscale entre 5% et 43%. Un des critères majeurs pour l’établissement d’un pronostic de succès de la réparation du ménisque est la présence de capillaires sanguins (micro-vascularisation) dans la zone lésée à suturer. Or cette micro-vascularisation est à l’heure actuelle détectable uniquement par des techniques invasives comme l’immuno-histologie. Il est donc essentiel d’apporter une technique non invasive de mesure qui permette de déterminer, avec un niveau de certitude suffisant, si une suture peut être réalisée avec succès sur un ménisque.

D’autres d’informations sont disponibles dans ce document. (source: www-liphy.ujf-grenoble.fr)

Contact

Eric LACOT (Pr UGA)
eric.lacot@univ-grenoble-alpes.fr
Tel: (33)4.76.51.43.58
Fax: (33)4.76 63 54 95

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PhD offer: Minimally-invasive photoacoustic microendoscopy

Context

The PhD work will take place at the Laboratoire Interdisciplinaire de Physique, which is located on the campus of the University Grenoble Alpes. Grenoble is an extremely dynamic and academic global city, with low rents.

In the context of the ERC-funded COHERENCE project, our group develops new methods for photoacoustic imaging and innovative approaches to perform photoacoustic microendoscopy in biological tissue at the minimal possible invasiveness. At the core of the endoscopy project is the demonstration in recent years that multimode optical waveguides may be used to perform high-resolution optical imaging, with a footprint much smaller than conventional approaches based on fiber bundles or scanning-based devices, for comparable imaging performances.

Description

The general objective of the PhD project will be to design a prototype of minimally invasive photoacoustic microendoscopy. In terms of instrumentation, one challenge will be to develop novel methods to build a fast-imaging device: the approaches implemented to date are too slow to be used for biomedical purposes, as they not only require very long calibration steps but also very long acquisition times. Another general challenge for optical microendoscopy with multimode waveguides is the sensitivity of multimode propagation to the fiber conformation, which to date has limited the approach to rigid devices. One objective of the PhD project will be to develop and implement innovative methods to perform microendoscopy with a flexible device. The PhD project will involve both experimental and methodological developments.

More information and details in this document. (source: www-liphy.ujf-grenoble.fr)

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PhD offer: EMERALD – ElectroMagnetic imaging for a novel genERation of medicAL Devices

Context

This PhD position is part of the Marie Skłodowska-Curie Innovative Training Network “EMERALD – ElectroMagnetic imaging for a novel genERation of medicAL Devices”, funded by the European Union’s Horizon 2020 Research and Innovation Program.

EMERALD is the coherent action of leading European engineering groups involved in electromagnetic (EM) technology for medical imaging to form a cohort of highly-skilled researchers capable of accelerating the translation of this technology “from research bench to patient bedside”. EM imaging technology involves the illumination of the portion of the body under investigation with low-power non-ionizing EM waves in the microwave spectrum and the use of the resultant backscattered signals to generate images of the internal structure of the body.

The objective pursued by EMERALD is to accelerate translation of research in EM medical imaging into clinical prototypes. To this end, EMERALD will establish a group of 13 outstanding early stage researchers (ESRs) who will be the European leaders in this field, through a unique scientific and training program. The EMERALD consortium involves academic institutions, industrial partners, hospitals and university medical centers.

The EMERALD trained researchers will drive the future developments of EM imaging technology, thanks to the targeted skills they will attain, and their established connections with clinicians and stakeholders.

Description

The main research topic of the offered PhD position, available at  will be the design and realization of breast and head phantoms adapted to the geometry of the devices developed in the framework of the EMERALD project and their use for the development of microwave imaging algorithms. The main objectives of the planned research activities will be:

  • Design and production of 3-D printed breast and head phantoms;
  • Production and dielectric characterization of mixtures that mimic different biological tissues in the microwave frequency range;
  • Computation of the electromagnetic field inside the phantom with and without tumor or infarcted tissue mimicking anomaly;
  • Extension of the existing microwave imaging algorithms from the 2D case to the 3D case;
  • Use of the phantoms STL (STereoLithography) files to include a priori information in the microwave imaging algorithms.

This work will include a close collaboration with clinicians involved in the project, particularly those from Lariboisière University Hospital, in France.

More informations:

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PhD offer: Compact Antennas with Radiation Constraints Manufactured using Additive Technologies for UAV and Nanosatellites Applications

Context

The interest in small-size autonomous platforms is growing rapidly. UAVs are for instance more and more used in the domains of media, agriculture and industry. Another example concerns the space industry where nanosatellites could yield a significant reduction in the launching and operation costs. These two domains share the common constraint of embedding complex systems on autonomous small-size platforms. This integration constraint is notably important for one of the key-elements of the system, i.e. the telecommunication antennas. These antennas have to be compact and of small weight in order to optimize the UAV airworthiness or the nanosatellite performances. Besides, they radiation pattern must be controlled.

Description

The main objective of this PhD thesis, available at two University labs. (ENAC and ISAE-Supaéro) is to design antennas integrated on small-size platforms, i.e. UAVs and nanosatellites, with strong constraints both in terms of size and radiation performances (radiation pattern and polarization). To do so, we will analyze the capabilities of 3D printed structures to obtain dielectric resonator antennas. The 3D printing will be used to locally control the material index of refraction. The design of such antennas is an innovation which may offer new degrees of freedom to optimize RF properties.

Others informations can be found in this document.

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Offre de thèse : Mise en oeuvre d’une plateforme de mesure aéroportée pour la préparation de la mission altimétrique spatiale EU/US SWOT (projet SWALIS)

Contexte

La télédétection spatiale utilisant des radars microondes a de nombreuses applications dans les domaines scientifiques, commerciaux et stratégiques. Ces radars fournissent, entre autres, des données de radiométrie, de distance et de vitesse. L’exploitation de ces données exige une bonne connaissance de la physique de la mesure pour la conversion des paramètres de mesures en produits pour l’application concernée. Pour l’étude de thèse proposée, on s’intéressera plus particulièrement au cas de l’hydrologie qui utilise des observations à faible incidence (proche du nadir).

Description

Le travail de thèse, proposé par le laboratoire de l’IETR (site de l’INSA), campus de Beaulieu, Rennes, se divise en 2 grandes parties : partie traitement et partie acquisition dont le but final est de fournir des informations de rétrodiffusion pour les modèles de simulation et permettant de recaler les données SWOT.

Plus d’informations à propos des connaissances requises et du profil recherché sont disponibles dans ce document.

Contact

stephane.meric@insa-rennes.fr
eric.pottier@univ-rennes1.fr
Tél. (0)2 23 23 87 28
Tél. (0)2 23 23 57 63

 

Les étudiants intéressés par le sujet doivent envoyer :

  1. CV mettant en avant une bonne connaissance des domaines qui seront abordés durant le travail de thèse
  2. lettre de motivation
  3. bulletins de notes (au moins de l’année d’équivalence M1 et au mieux M2)
  4. lettres ou références de recommandation.

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PhD offer: Design of a very high-resolution imaging radar in W band for crowd monitoring: hardware and software issues

Context

Nowadays, mm-wave scanners already installed in some airports and used during the checking before boarding, only control one person at a time with a protocol which is not compatible with the monitoring a flow of moving people. Optical cameras cannot perform this control and a systematic body check is not really feasible. Such a system requires the design of very high-resolution millimeter wave radar that does not exist yet.

Description

The goal of this PhD thesis, available at the Laboratoire d’Electronique, Antennes et Télécommunications (LEAT, UMR7248, CNRS – Université Nice Sophia Antipolis)  , is to design very high-resolution imaging radar, which could be used for a wide range of monitoring issues. Among possible applications, we give a focus on the real-time monitoring of a flow of people crossing an access point (i.e. entrance of a public establishment, a concert hall, a stadium, …).

Others informations can be found in this document.

More details will be provided during the interview of the candidate.

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Offre de thèse : Codage par métasurfaces pour la manipulation de faisceaux

Contexte

Proposé au début du 21 ème siècle, le concept de métamatériau a introduit de nouvelles perspectives pour le contrôle de la propagation des ondes1. Basés sur l’utilisation de motifs résonants sous longueur d’onde, les métamatériaux peuvent être appréhendés comme des milieux effectifs caractérisés par des paramètres constitutifs (permittivité et perméabilité) pouvant prendre des valeurs très supérieures ou très inférieures à l’unité, voire négatives. Cette propriété s’est avérée prometteuse pour plusieurs domaines d’application dont l’imagerie, le contrôle de la polarisation et du rayonnement d’antenne et l’absorption des ondes électromagnétiques. Plus récemment, l’intérêt s’est focalisé sur les métasurfaces pour lesquelles la structuration sous-longueur d’onde est agencée suivant un plan. À fonctionnalité équivalente, les métasurfaces offrent plusieurs avantages par rapport aux métamatériaux volumiques. Sur le plan physique, en limitant la pénétration de l’onde électromagnétique à de faibles épaisseurs, il est possible de diminuer l’influence des pertes inhérente à l’interaction avec des inclusions résonantes. Sur le plan pratique, les métasurfaces sont basées sur des arrangements planaires de motifs, ce qui est compatible avec les procédés de fabrication utilisés à la fois dans les technologies optiques (couches minces) et radiofréquences (circuits imprimés). Le contrôle de la réfraction d’une onde au moyen d’une métasurface exploite la loi de Snell-Descartes généralisée qui relie le chemin
électromagnétique à une variation de phase dans le plan de la structure2. De nombreux auteurs ont proposé des ingénieries de cette variation de phase sous forme de gradients pour les domaines de l’optique3et des micro-ondes4.

Une autre alternative consiste à agencer la métasurface sous la forme d’une matrice de pixels à deux dimensions. Dans le contexte d’une logique binaire, les états logiques « 1 » et « 0 » se distinguent par deux valeurs de phase à la réflexion qui diffèrent de 180°. Les prémices de cette approche sont décrites dès 2007 avec une structuration sous forme d’échiquier5qui a connu des améliorations récentes6. La notion de codage par métasurfaces a été généralisée par T. J Cui7 et constitue une concrétisation importante des métamatériaux numériques conceptualisés par N. Engheta8.

Description

Le principal objectif de cette thèse est de tirer parti de ces nouvelles perspectives du codage par métasurfaces pour la réduction de la Section Équivalente Radar (SER) dans le domaine des ondes décimétriques et centimétriques. À l’occasion de précédents travaux, nous nous sommes concentrés sur la conception et la caractérisation expérimentale de métasurfaces absorbantes en configurations périodique9 ou désordonnée10 exploitant des modes de résonance magnétique. Pour cette nouvelle étude, l’approche est différente car l’agencement de pixels dans le plan est destiné à réorienter le faisceau incident dans une ou plusieurs directions hors menace. Pour cette application, il peut être pertinent de considérer non seulement des structurations périodiques mais également apériodiques11. Cette possibilité de réorientation d’un faisceau incident présente également un intérêt dans le domaine des télécommunications militaires tactiques. Cette seconde application pourra également être considérée dans le cadre de cette thèse en mettant notamment l’accent sur les possibilités de configurabilité par programmation offertes par ces métasurfaces numériques.

1 E. Lheurette, Metamaterials and Wave Control, ISTE-Wiley (2013).
2 N. Yu, P. Genevet, M.A. Kats, F. Aieta, J.-P. Tetienne, F. Capasso, and Z. Gaburro, Science 334, 333 (2011).
3 Z. Li, Z. Palacios, E, S. Butun, and K. Aydin, Nano Lett. 15, 1615 (2015).
4 S. Maci, G. Minatti, M. Casaletti, and M. Bosiljevac, IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett. 10, 1499 (2011).
5 M. Paquay, J.-C. Iriarte, I. Ederra, R. Gonzalo, and P. de Maagt, IEEE Trans. Antennas Propag. 55, 3630 (2007).
6 A.Y. Modi, C.A. Balanis, C.R. Birtcher, and H.N. Shaman, IEEE Trans. Antennas Propag. 65, 5406 (2017).
7 T.J. Cui, S. Liu, and L. Zhang, J. Mater. Chem. C 5, 3644 (2017).
8 C. Della Giovampaola and N. Engheta, Nat. Mater. 13, 1115 (2014).
9 N. Fernez, L. Burgnies, J. Hao, C. Mismer, G. Ducournau, D. Lippens, and E. Lheurette, IEEE Trans. Microvave Theory Tech. (To be published).
10 J. Hao, R. Niemiec, L. Burgnies, E. Lheurette, and D. Lippens, J. Appl. Phys. 119, (2016).
11 T.-J. Cui, S. Liu, and L.-L. Li, Light Sci. Appl. 5, e16172 (2016).

Établissement

Université de Lille, IEMN (Villeneuve d’Ascq)

Type de financement

Allocation DGA

Profil du candidat

Le candidat devra être titulaire d’un master en physiques appliquées ou diplômé d’une école d’ingénieur et posséder des compétences théoriques et expérimentales dans le domaine des
ondes électromagnétiques. La nature du financement restreint les candidatures aux nationalités de l’Union Européenne.

Le dossier de candidature doit être transmis à la DGA avant le 27 avril 2018.

Contact

Éric LHEURETTE
eric.lheurette@iemn.univ-lille1.fr
+33 3 20 19 79 03

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Offre de thèse : Méthode de détection et de reconnaissance d’attaques cybernétiques par une surveillance multi-couches

Contexte

Les évolutions en cours dans le domaine des transports accordent un rôle de plus en plus important aux communications sans fils. Ces communications sans fils peuvent s’établir entre les véhicules, entre les véhicules et les infrastructures ou encore pour des services aux usagers. De nombreux projets s’appuient sur ces technologies sans fils pour optimiser les transports de demain et améliorer le confort et les services aux usagers. Parallèlement, la présence de terminaux au cœur des véhicules peut constituer des points de pénétration dans les systèmes de transport pour y mener des actions malveillantes et nuire à leur fonctionnement.

Ce travail s’inscrit ainsi dans la surveillance des signaux en présence pour y déceler des actions critiques. Les signaux auxquels nous nous intéressons peuvent être des signaux EM échangés entre les terminaux de communication et des flux de données circulant sur la couche liaison de données. L’idée est d’identifier des indicateurs d’attaques pertinents, construits à partir de la surveillance simultanée de ces deux couches et d’élaborer des techniques de classification permettant de qualifier les attaques en présence.

Ce sujet met en jeux plusieurs compétences (interférences et environnement EM, techniques d’acquisition, traitement du signal, méthodes de classification, systèmes de communication, informatique et systèmes adaptatifs). Ainsi, l’équipe encadrante est composée de 3 personnes présentant des compétences complémentaires pour couvrir les différents domaines cités.

Description

Ce travail de thèse, proposé par le Laboratoire Électronique Ondes et Signaux pour les Transports (LÉOST, Université de Lille) s’inscrit dans la suite ou la complémentarité des travaux menés par l’IFSTTAR dans les projets SECRET (EU), X2Rail (EU) et SECOURT (ELSAT2020). Il s’agit de renforcer notre place dans ce domaine et de consolider nos collaborations autour de ce sujet.

Vous trouverez d’autres informations complémentaires :

Contact

Directeur de thèse
Anthony FLEURY (IMT Douai, Département Informatique et Automatique)
anthony.fleury@mines-douai.fr
 
Co-directeur de thèse
Virginie DENIAU (Ifsttar, COSYS-LEOST)
virginie.deniau@ifsttar.fr

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Offre de thèse : Diffusion de la lumière induite par des nano-hétérogénéités dans les fibres optiques

Contexte

Ce projet de thèse DGA-Inria s’inscrit dans le cadre d’une collaboration entre l’équipe-projet Nachos du centre de recherche Inria Sophia Antipolis-Méditerranée et l’équipe Fibres optiques de l’Institut de Physique de Nice.

Description

L’objectif général de ce projet de thèse est l’étude des phénomènes de diffusion de la lumière induits par des nano-hétérogénéités dans les fibres optiques, et plus particulièrement de l’influence du degré d’hétérogénéité. La mesure expérimentale ne permettant d’accéder qu’à une information partielle sur ces phénomènes, le recours à la modélisation et la simulation numérique s’impose pour caractériser de façon plus détaillée la propagation d’une onde électromagnétique dans un cœur de fibre optique nanostructuré, le but ultime étant d’obtenir des informations quantitatives permettant d’adapter la procédure de fabrication de ce type de fibre optique pour optimiser leur efficacité en transmission de l’information. Ce projet de thèse comportera donc un volet principal portant sur la théorie et la simulation numérique des phénomènes d’interaction lumière/matière dans un cœur de fibre nanostructuré. Plus précisément, il s’agira de mettre au point une nouvelle méthodologie numérique permettant de rendre compte des effets de diffusion de lumière induite par la présence de nanoparticules dans le cœur de fibres optiques en considérant deux régimes de nano-hétérogénéité :

  1. Dans un premier temps, on considérera le cas de fibres modérément hétérogènes et on adaptera et exploitera une méthodologie numérique existante, du type Galerkin discontinu, pour étudier les pertes par diffusion de la lumière, en lien avec différents paramètres de caractérisation (comme la polydispersité en taille). On évaluera notamment la pertinence (et donc, les limites d’applicabilité) de cette approche méthodologique suivant le degré d’hétérogénéité.
  2. Dans un second temps, on étudiera plus précisément le cas des fibres très hétérogènes avec en point de mire les fibres aléatoires. Il s’agira ici d’étudier les conditions menant à l’amplification du signal, là encore en fonction de paramètres de caractérisation. Pour modéliser et simuler avec précision et efficacement ce type de configuration, on cherchera à mettre au point une nouvelle variante de la méthodologie considérée pour le cas de fibres modérément hétérogènes, afin de prendre en compte le caractère multiéchelles prononcé du fait de l’hétérogénéité.

Cette méthodologie sera alors exploitée pour étudier des questions telles que l’influence de la fraction volumique des nanoparticules et de la polydispersité en taille sur les pertes optiques. Des études paramétriques seront réalisées nécessitant la réalisation de simulations numériques mettant en jeu une diversité de configurations géométriques de fibres. Pour cela, un outil de génération automatique de configurations géométriques sera développé qui permettra notamment d’explorer des intervalles de valeurs de la fraction volumique des nanoparticules d’une part, et de diamètre des nanoparticules (polydispersité en taille) d’autre part.

Vous trouverez d’autres informations complémentaires dans ce document.

Contact

Stéphane LANTERI
stephane.lanteri@inria.fr

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PhD offer: Mechanobiology assisted by Surface Acoustic Wave (SAW) for medical diagnosis assistance

Context

Mechanobiology is an emerging field of science at the interface of biology and engineering. A major challenge in this field is the understanding of mechanotransduction, i.e. the molecular mechanisms by which cells sense and respond to mechanical signals. This physical interaction will modify the mechanical properties of cells and tissues, which contribute to the development of the cell, its differentiation and to the development of the disease. Hence, cell’s viscosity and elasticity are important parameters that must be characterized.

S.U. Senveli et al. conducted the most recent work in the field of surface acoustic wave (SAW) biosensors for the characterization of tumour cells. They also managed to differentiate tumour cells in terms of elasticity modulus. Moreover, we can note, the work of Stamp et al. which demonstrated that dynamic stimulation of bone tumour cells (SaOs-2) with 159 MHz (Rayleigh-SAW) ultrasound accelerates the tissue healing process by stimulating cell migration and growth.

SAW appear to be a relevant and promising characterization method for the field of mechanobiology and for future medical treatments.

Description

This PhD offer is available at the Institut Jean LAMOUR (UMR 7198), University of Lorraine – CNRS, Micro et Nanosystems Team – Campus ARTEM, NANCY (ijl.univ-lorraine.fr).

All information about objectives and required skills can be found in this document.

Contact

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