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29 mars 2017

Sujet de thèse SL-DRT-17-0656 au CEA/LETI/DTBS à Grenoble : Analyse multimodale non-invasive de composés du sang à partir de l’air exhalé


Catégorie : Doctorant


Résumé : L’objectif de la thèse est de concevoir un système multimodal associant un nez électronique, une ceinture thoracique et un bracelet pour réaliser une analyse non-invasive de la concentration de composés dissouts dans le sang. Le nez électronique délivrera les signaux pour analyser les vapeurs dans l’air exhalé. La ceinture thoracique et le bracelet permettront de contrôler les échanges gazeux pulmonaires entre le sang et l’air. Une première application concernera le syndrome d’apnée du sommeil obstructive (OSAS). La méthodologie étudiée pourra être étendue à d’autres maladies chroniques. Cette thèse s’inscrit dans la thématique du DTBS sur les dispositifs médicaux embarqués sur la personne et dans les actions conduites au LETI en santé connectée. Les recherches à réaliser porteront sur l’analyse système, les méthodes de traitement du signal et les preuves de concept numériques, expérimentales et cliniques. D’un point de vue traitement du signal, le problème est alors de fusionner les informations délivrées par chacun de ces dispositifs pour estimer les concentrations dans le sang et détecter si une personne est malade. Le candidat recherché relèvera du domaine du traitement du signal. Il aura des compétences en électronique, en physique, et en instrumentation et sera intéressé par l’expérimentation physique et l’ingénierie biomédicale.

Mots clés : Problèmes inverses, modélisation, estimation, séparation de source, fusion d’information, méthodes statistiques de traitement du signal, nez électronique, capteurs gaz, analyse des gaz respiratoires, dispositifs médicaux, santé connectée.

Laboratoire d’accueil :

CEA, Leti, MINATEC Campus,
Département Microtechnologies pour la Biologie et la Santé (DTBS)
Service Technologies pour la Détection (STD)
Laboratoire Electronique et Systèmes pour la Santé (LE2S)
17, rue des Martyrs
38054 GRENOBLE cedex 9 - France

Web : http://www.leti.fr/ ; http://www.minatec.org/ ;
http://www.leti-cea.fr/cea-tech/leti/Pages/recherche-appliquee/axes-de-recherche/medecine-futur.aspx

Responsable de la thèse au CEA et co-directeur de thèse :

Pierre GRANGEAT

CEA/DRT/DTBS/STD/LE2S
CEA Leti, MINATEC Campus
Département microTechnologies pour la Biologie et la Santé
17, Rue de Martyrs,
38054 GRENOBLE cedex 9, FRANCE

Courriel : pierre.grangeat@cea.fr
Téléphone : 04 38 78 43 73

Co-directeurs de thèse au GIPSA-lab :

Christian JUTTEN – Bertrand RIVET

INPG / UJF / CNRS / GIPSA-Lab Département Images-Signal
Gipsa-lab/DIS
ENSE3
11, rue des Mathématiques
BP 46
38042 SAINT MARTIN D'HERES cedex, FRANCE

Courriel : christian.jutten@gipsa-lab.grenoble-inp.fr, bertrand.rivet@gipsa-lab.grenoble-inp.fr
Téléphone : 04 76 57 43 51/06 72 97 22 27

Web : http://www.gipsa-lab.grenoble-inp.fr/

Université / Ecole Doctorale : Université Grenoble Alpes / Electronique, Electrotechnique, Automatique, Traitement du Signal (EEATS)

 

Contexte

L’objectif de la thèse est de concevoir un système multimodal associant un nez électronique, une ceinture thoracique et un bracelet pour réaliser une mesure non-invasive de la concentration de composés du sang grâce à des tests respiratoires robustes aux variations sur la ventilation et la perfusion. Un tel dispositif permettrait de suivre l’état de santé d’un patient à risque ou soumis à un traitement. D’un point de vue traitement du signal, le problème est alors de fusionner les informations délivrées par chacun de ces dispositifs pour estimer les concentrations dans le sang. La fusion doit s’appuyer sur un modèle d’échange entre les gaz de l’air et les composés du sang au niveau du poumon, en tenant compte de la ventilation et de la perfusion.

Les recherches à réaliser porteront sur trois points :

Comme exemple de domaine applicatif, nous proposons de considérer le syndrome d’apnée du sommeil obstructive (OSAS) correspondant à des obstructions temporaires des voies respiratoires dans la gorge. Dans les pays développés, l’apnée du sommeil affecte 3 à 7% des hommes d’âge moyen et 2 à 5% des femmes. Elle est souvent associée à l’obésité. C’est un facteur de risque pour les accidents au volant, le diabète, les maladies cardiovasculaires ou les maladies neurodégénératives. Nous proposons de comparer les profils de l’air exhalé avant et après le sommeil, comme marqueurs des séquelles potentielles.

La méthodologie étudiée sur cette thèse pourrait être étendue à d’autres maladies chroniques.

Ce travail de thèse sera mené en étroite collaboration avec le Pr. Ch. Jutten et le Dr. Bertrand Rivet du GIPSA-lab qui en seront les co-directeurs. Le GIPSA travaille notamment au développement de méthodes pour la séparation de sources que ce soit pour des mélanges non-linéaires ou pour des signaux multimodaux, appliquées à différents problèmes tels que les signaux cérébraux, cardiaques ou encore audiovisuels. Ch. Jutten a démarré en mars 2013 et pour 5 ans une bourse ERC Advanced sur la séparation et l’extraction de sources intitulée CHESS : Challenges in Extraction and Separation of Sources. Les travaux portent notamment sur la recherche de variables latentes (sources) dans des approches multi-capteurs et sur l’analyse de mélanges associée à des modèles non-linéaires.

Profil du candidat

Le candidat recherché relèvera du domaine du traitement du signal. Il aura des compétences en électronique, en physique, et en instrumentation. Il sera intéressé par l’expérimentation physique et l’ingénierie biomédicale.

Débouchés

Ce sujet apportera au doctorant une formation approfondie en traitement du signal, et des connaissances en électronique, en physique et en dispositifs médicaux.

Les débouchés professionnels concernent notamment le traitement de l’information appliqué aux systèmes multi-capteurs, le génie biomédical, les dispositifs de contrôle pour l’environnement et la sécurité.

Informations complémentaires

Une version détaillée du sujet incluant un plan de travail prévisionnel sera envoyée sur demande adressée à Pierre Grangeat aux candidats intéressés.

Les informations générales concernant les thèses au CEA sont disponibles sur le site web de l’INSTN à l’adresse suivante.

http://www-instn.cea.fr/formations/formation-par-la-recherche/doctorat.html

Dossier de candidature

Les personnes intéressées sont invitées à contacter Pierre Grangeat (pierre.grangeat@cea.fr) ou Christian Jutten (christian.jutten@gipsa-lab.grenoble-inp.fr) ou Bertrand Rivet (bertrand.rivet@gipsa-lab.grenoble-inp.fr). Les candidatures seront analysées au fur et à mesure des soumissions. Une première sélection des candidatures sera réalisée à partir du 24 avril 2017.

Le dossier de candidature comprendra un CV détaillé décrivant notamment le parcours suivi, les mentions et les classements, les relevés de note de licence, master ou école d’ingénieur, une lettre de motivation, 2 lettres de recommandation ou les coordonnées de 2 personnes de référence.

L’âge limite pour pouvoir candidater est fixé à 25 ans.

 

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