François Varray, les premiers jalons de l’échographie 3D du futur
Maître de conférences à l’Université Claude Bernard Lyon 1, membre du Centre de recherche en acquisition et traitement de l'image pour la santé (CREATIS – CNRS/INSA Lyon/Inserm/Université Claude Bernard Lyon 1), François Varray développe de nouvelles approches d’imagerie médicale ultrasonore 3D. Lauréat d’une chaire fondamentale de l’Institut universitaire de France (IUF), il combine traitement du signal et intelligence artificielle pour améliorer la qualité des images et extraire de nouveaux marqueurs quantitatifs, en particulier pour l’étude du muscle cardiaque.
Explorer le corps humain sans bistouri ni rayons X : c’est la promesse de l’imagerie médicale ultrasonore, plus connue sous le nom d’échographie. Mais derrière les images familières sur les écrans d’hôpitaux se cachent des défis scientifiques ardus. « Ma spécialité est l’imagerie ultrasonore, depuis l’instrumentation jusqu’au traitement du signal et de l’image. Ces dernières années, je me suis concentré sur des développements amonts qui contribuent à la conception des échographes de demain », résume François Varray.
Ses recherches s’inscrivent dans la longue tradition d’innovation qui a accompagné l’échographie depuis un demi-siècle. Les verrous actuels concernent le passage à l’imagerie 3D et l’accélération des cadences d’imagerie. « On peut aujourd’hui atteindre plusieurs milliers de volumes par seconde. C’est comme observer le cœur qui bat au ralenti, avec un niveau de détail inédit. Mais cette cadence génère aussi des volumes de données immenses, difficiles à traiter en temps réel », explique le scientifique.
Pour relever ce défi, son équipe a récemment eu accès à un prototype d’échographe ouvert, capable de contrôler plus d’un millier d’éléments en parallèle. De quoi ouvrir la voie à une imagerie 3D ultrarapide et à de nouvelles explorations médicales. Parmi elles, la mesure de l’anisotropie du muscle cardiaque, c’est-à-dire l’orientation des fibres qui structurent le myocarde. « Comprendre comment ces fibres se déforment au cours du cycle cardiaque peut fournir des indicateurs précieux sur l’état du cœur, par exemple après un infarctus », précise-t-il.
Dans le cadre de sa chaire fondamentale de l’IUF, François Varray veut perfectionner ces nouveaux systèmes et ainsi les rapprocher d’applications cliniques. La première partie de son projet vise à obtenir des volumes 3D à haute cadence et de haute qualité grâce à l’intelligence artificielle. La seconde partie concerne l’extraction de marqueurs quantitatifs, comme l’évolution locale de l’anisotropie au cours du battement cardiaque. Pour cela, le projet combine traitement avancé du signal, réseaux de neurones et modélisation physique.
Si son expertise se situe en amont des applications cliniques, le lien avec la médecine reste constant. Ses travaux dialoguent étroitement avec d’autres spécialistes travaillant auprès de cardiologues et s’accompagnent de comparaisons avec l’IRM pour évaluer l’apport des nouvelles techniques ultrasonores. Et si l’imagerie cardiaque constitue l’application phare, elle n’est pas la seule. « La mesure de l’anisotropie pourrait concerner d’autres muscles ou tissus fibreux », précise-t-il. À plus long terme, les méthodes développées pourraient aussi améliorer l’imagerie du flux sanguin ou le diagnostic non invasif de diverses pathologies.
La chaire IUF de François Varray vient couronner plusieurs années d’investissements collectifs, associant étudiantes, étudiants, chercheurs et chercheuses aguerris et projets collaboratifs. Entre exploration fondamentale et horizon clinique, le projet qu’il porte incarne la conviction que c’est en bousculant les limites des systèmes actuels que l’on ouvrira la voie à l’échographie 3D du futur.