Optimisation de la qualité des images et visualisation des tissus mous en tomodensitométrie à faisceau conique

Résumé

La tomographie à faisceau conique (CBCT) est une méthode d’imagerie 3D ayant une meilleure résolution spatiale et exposant le patient à de plus faibles doses de radiation que le tomodensitomètre (CT pour Computed Tomography) conventionnel. Le spectre énergétique du faisceau de rayons X et la géométrie de son détecteur la rendent toutefois sujette à un biais spatialement dépendant qui limite sa capacité à faire de l’imagerie quantitative. La très grande majorité des logiciels de reconstruction utilise des algorithmes basés sur la rétroprojection filtrée, s’appuyant sur des corrections rudimentaires dépendantes de la physique du problème. Ces propriétés ont un impact direct sur la résolution en contraste des images reconstruites, et donc sur la visualisation des tissus mous et la capacité à les distinguer les uns des autres. Le but de ce projet est d’améliorer la résolution en contraste et de réduire la présence d’artéfacts sur les images CBCT. Pour ce faire, nous implémentons une méthode de reconstruction itérative polychromatique. Cela permettra non seulement l’intégration d’information a priori sur le système lors de la reconstruction, mais également l’élimination des artéfacts générés par le durcissement de faisceau. Nous prenons ainsi en considération le spectre de rayons-X émis par la source, la dépendance énergétique du coefficient d’atténuation des tissus et matériaux sélectionnés, ainsi que la géométrie du système à faisceau conique. La méthode est basée sur une adaptation d’IMPACT (Iterative Maximum-likelihood Polychromatic Algorithm for CT) qui définit le coefficient d’atténuation comme étant une combinaison linéaire de l’effet photoélectrique et de l’effet Compton, pondéré en fonction de l’énergie des photons et du tissu. L’algorithme implémenté est testé sur des fantômes synthétiques et expérimentaux, ainsi que sur des données cliniques. Les résultats démontrent une réduction des artéfacts de durcissement de faisceau comme le cupping, une amélioration du contraste au niveau des tissus mous, ainsi qu’un fort potentiel à la reconstruction quantitative en CBCT. Implémenté en clinique, ce projet devrait contribuer à améliorer la visualisation des tissus mous et donc ouvrir des perspectives particulièrement intéressantes en imagerie diagnostique par Cone Beam CT.

Date	16 avr. 2019
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Jacques A. de Guise (Directeur(-trice)) & Matthieu Schmittbuhl (Codirecteur(-trice))