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Viguié, guillaume. Apport de la programmation graphique pour la reconstruction rapide d'images 3D en tomographie par émission monophotonique

Viguié, guillaume (2008) Apport de la programmation graphique pour la reconstruction rapide d'images 3D en tomographie par émission monophotonique.

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Résumé en francais

La Tomographie par Emission Mono-Photonique (TEMP) est une modalité d'imagerie médicale qui a pour objectif la visualisation 3D de la fixation d'une molécule marquée par un isotope radioactif administrée à un patient. Les photons émis par le radioisotope sont détectés sous forme d'images planes selon différentes incidences par une caméra tournante munie d'un collimateur. Le problème de la reconstruction tomographique consiste à calculer le volume 3D de la concentration de la molécule radiomarquée à partir d'une série d'images de projection 2D. Deux phénomènes physiques principaux perturbent les données : une résolution limitée variable avec la distance du fait du collimateur, et une atténuation par les tissus du patient des photons émis. L'objectif de cette est de contribuer à l'amélioration de la prise en compte de ces phénomènes. Au sujet de la prise en compte de la résolution limitée, plusieurs méthodes ont été proposées. Les plus performantes, basées sur la modélisation de la réponse du collimateur au sein de méthodes de reconstruction itératives, sont très coûteuses en temps de calcul, ce qui limite leur utilisation en pratique. Dans ce travail nous présentons une technique informatique, basée sur la programmation des cartes graphiques " grand public ", permettant de diviser par 100 le temps de calcul pour ce type de méthode. Au sujet de la prise en compte de l'atténuation, nous avons mis en œuvre une méthode permettant de corriger l'atténuation non uniforme à partir des seules données d'émission. Mathématiquement, il s'agit d'un problème inverse non linéaire sous déterminé. Deux méthodes ont été testées, l'une par optimisation, l'autre par méthode itérative en estimant alternativement le volume de la concentration radioactive et le volume du coefficient d'atténuation. La méthode itérative s'est révélée plus rapide et plus stable que la méthode par optimisation, et a donné, dans quelques cas, des résultats intéressants. Toutefois sur un ensemble de données cliniques réelles de patients présentant des artefacts d'atténuation suspectés, nous n'avons pas réussi à montrer que cette méthode apportait dans tous les cas une correction efficace. En conclusion, nous avons montré que la programmation des processeurs graphiques est aujourd'hui une solution très performante pour la reconstruction en tomographie par émission monophotonique, avec prise en compte de la réponse collimateur et correction d'atténuation à partir d'une carte d'atténuation connue. Quant à l'estimation de l'atténuation à partir des seules données d'émission, les quelques résultats encourageants obtenus permettent de dire que cette approche mérite d'être développée, car pour l'instant elle n'est pas encore utilisable en routine clinique.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Esquerre, Jean-Paul
Noll, Dominikus
Ecole doctorale:Génie électrique, électronique, télécommunications (GEET)
laboratoire/Unité de recherche :Unité de recherche Traceurs et Traitement de l'Image (EA3033), Laboratoire de Biophysique
Mots-clés libres :GPGPU - TEMP - reconstruction tomographique - OSEM - atténuation - résolution
Sujets :Informatique
Déposé le :08 Jul 2009 14:26