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== Intitulé et adresse du laboratoire d’accueil où aura lieu le stage == 
ICube-IPB, UMR CNRS 7357, équipe « Imagerie  Multimodale  Intégrative  en Santé » (IMIS), <br />
Institut de Physique Biologique (dans l'enceinte des Hôpitaux Universitaires de Strasbourg).<br />
1, place de l'Hôpital, 67000 Strasbourg <br />
Interactions avec le Laboratoire de Mathématiques de Reims et le Laboratoire IADI, à Nancy.

== Nom, prénom et adresse email des encadrants ==
LOUREIRO DE SOUSA, Paulo, ploureiro@unistra.fr  <br />
LAMY, Julien, lamy@unistra.fr

== Titre du stage ==
Modélisation numérique des champs magnétiques de radiofréquence générés par les bobines IRM du type cage d’oiseau

== Profil du candidat ==
Scientifique ou ingénieur, avec une bonne base en physique (électromagnétisme). <br />
Le candidat devra également avoir de compétences en programmation scientifique (C++).

== Mots-clés ==
Modélisation numérique, électromagnétisme, méthode des éléments finis, IRM

== Contexte ==
Plusieurs travaux ont montré que certaines maladies provoquent des changements locaux 
des  propriétés  électriques  (PE)  des  tissus  biologiques :  des  valeurs  modifiées  de  la  conductivité 
électrique ont été rapportées dans les tumeurs cérébrales et en relation avec un accident vasculaire 
cérébral.  Étant  donné  que  la  conductivité  électrique  des  tissus  biologiques  est  principalement 
déterminée par la concentration et la mobilité des ions, elle peut être sensible aux changements des 
conditions  physiologiques  et  pathologiques  des  tissus  et  des  organes. Cartographier  in  vivo  les  PE
permettrait donc d’accéder à des informations pertinentes sur l'état de santé du tissu.
En raison de ses principes électromagnétiques sous-jacents, l’imagerie par résonance magnétique
nucléaire (IRM) est une approche logique pour cartographier les PE tissulaires in vivo, chez l’Homme
(Katscher et al., 2013 ; Zhang et al., 2014 ; Katscher et van den Berg, (2017)).

Il  existe  actuellement  deux  champs  de  recherche  distincts  pour  l’investigation  des  PE  par  IRM  : 
l’imagerie  à  basse  fréquence  (MREIT)  et  l’imagerie  à  radiofréquence  (MREPT).  MREIT  nécessite 
l’injection un courant électrique de basse fréquence (< 10 kHz) à travers des électrodes attachées à la 
surface de l'objet d’étude. MREIT utilise l’interaction des champs magnétiques de radiofréquence avec 
l'objet d’étude pour dériver les PE.

Dans le cerveau, la distribution de conductivité à radiofréquence (~ 120 MHz, pour une IRM de 3 teslas)
reflète les mobilités des porteurs de charge intracellulaires et extracellulaires ; à baisses fréquences, 
la conductivité observée reflète principalement la mobilité extracellulaire.
Récemment,  il  a  été  suggéré  qu’il  serait  possible  d’estimer  les  propriétés  électriques  à  basse 
fréquence,  à  partir  de  mesures  des  PE  obtenues  à  radiofréquence  et  de  données  d’IRMd [Lee,  et 
al.¸2020]. Le point de départ de cette nouvelle méthode (nommée MbD-LF-CPI) est la décompositionde la conductivité électrique en concentration ionique totale (estimée par MREPT) et en mobilité des 
porteurs de charge dans l'espace extracellulaire (estimée par l’IRM de diffusion). L’avantage évidente 
de cette approche est d’éviter l’injection d’un courant électrique chez les sujets.

== Objectifs du stage ==
L’objectif  principal  de  ce  stage  consiste  en  la modélisation  et  la  simulation  électromagnétique  (EM)  des  champs  de 
radiofréquence générés par les bobines du type « cage à oiseaux » d’une IRM de 3 teslas. Les bobines cage à oiseaux sont largement utilisées en IRM car elles peuvent générer 
un champ magnétique RF très homogène dans un large volume d'intérêt (Gürler and Yusuf, 2012).

L’implémentation  logicielle  sera  réalisée  à  l’aide  du  logiciel  FreeFem++,  un  logiciel  libre  dédié  à  la 
résolution  des  équations  aux  dérivées  partielles  par  la  méthode  de  type  éléments  finis. Les  codes 
seront écrits en langage C++.

== Laboratoires d'accueil ==
Ce stage de recherche M2 sera réalisée au sein du laboratoire des sciences de
l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (ICube), sur le site de l’Hôpital Civil, dans l’équipe «
Imagerie Multimodale Intégrative en Santé » en collaboration avec le Laboratoire de Mathématiques
de l’université de Reims-Champagne-Ardenne.

Le laboratoire ICube a une large expérience dans le développement de méthodologie IRM, pour des
applications   en   recherche   clinique,   principalement   en   neurologie,   mais   également   pour   des
applications en imagerie interventionnelle. Disposant de trois scanners IRM dédiés à la recherche chez
l’Homme (1.5T et 3T SIEMENS) et chez le petit animal (7T Bruker), les travaux en méthodologie du
laboratoire ICube se focalisent essentiellement sur les questions liées aux méthodes d’acquisition des
données et aux reconstructions des cartes de propriétés des tissus biologiques.
Contact :  Pour  candidater,  envoyer  une  lettre  de  candidature,  un  CV,  et  les  relevés  de  note  et
classement de licence et master à ploureiro@unistra.fr. Nous vous encourageons à nous contacter par
e-mail pour toutes questions ou pour avoir des précisions sur le sujet.

== Contact ==
Pour  candidater,  envoyez  une  lettre  de  candidature,  un  CV,  et  les  relevés  de  note  et classement de licence et master à ploureiro@unistra.fr. <br /> 
Nous vous encourageons à nous contacter par e-mail pour toutes questions ou pour avoir des précisions sur le sujet.

== Références ==
* Katscher, U., Kim, D. H., & Seo, J. K. (2013). Recent progress and future challenges in MR electric properties tomography. Computational and mathematical methods in medicine, 2013.
* Zhang, X., Liu, J., & He, B. (2014). Magnetic-resonance-based electrical properties tomography: a review. IEEE reviews in biomedical engineering, 7, 87-96.
* Katscher, U., & van den Berg, C. A. (2017). Electric properties tomography: Biochemical, physical and technical background, evaluation and clinical applications. NMR in Biomedicine, 30(8), e3729
* Gürler, Necip, and Yusuf Ziya Ider. "FEM based design and simulation tool for MRI birdcage coils including eigenfrequency analysis." (2012).