Tomographie de ROI et réduction de dose – ROIdore

En tomographie, la fonction d’atténuation d’un patient est obtenue par des algorithmes de reconstruction appliqués à des projections radiologiques mesurées par un scanner. Ces projections radiologiques permettent de calculer les intégrales de la fonction d’atténuation du patient sur des droites joignant la source et les pixels du détecteur. Il s’agit d’un échantillonnage de la transformée en rayons X ou de la transformée de Radon en 2D, dont l’inversion et les algorithmes développés depuis plus de 50 ans ont fait le succès du scanner CT en imagerie médicale. Les scanners CT mesurent un champ de vue complet (FFOV), c’est-à-dire un champ de vue qui contient entièrement le support de la coupe du patient. Depuis une quinzaine d’année, de nouvelles approches mathématiques et de nouveaux algorithmes ont permis la reconstruction de régions d’intérêt (tomographie ROI) à partir d’un champ de vue réduit (RFOV) du scanner. Lorsque l’intersection du RFOV avec l’extérieur du support du patient est non vide, alors on peut reconstruire de manière stable une ROI à l’intérieur du RFOV même si la coupe du patient n’est pas entièrement contenue dans la RFOV et donc que des droites passant par le RFOV traversent des régions du patient en dehors du RFOV. De ce point de vue, les densités du patient extérieures au RFOV « contaminent » les données en vue de la reconstruction de ROI à partir du RFOV.
Le premier objectif de ce projet est de comprendre finement les différences entre une reconstruction de ROI à partir de FFOV et à partir de RFOV afin de pouvoir quantifier l’éventuelle dégradation de la qualité d’une reconstruction de ROI à partir d’un RFOV par rapport à celle à partir d’un FFOV. Nous atteindrons ce premier objectif par des développements mathématiques et algorithmiques sur la reconstruction de ROI, ainsi que des méthodes pour quantifier la qualité des reconstructions. Nous chercherons à comprendre la contamination des données en reconstruction de ROI à partir de RFOV et à affiner l’analyse de la stabilité de la reconstruction.
Le second objectif concerne la quantification de la réduction de dose en reconstruction de ROI à partir de RFOV par rapport à celle à partir de FFOV, à qualité de reconstruction équivalente. Notre approche est ici basée sur des modèles de dose, des expérimentations réelles sur des fantômes et l’exploitation d’une partie des résultats du premier objectif.
Les deux premiers partenaires du projet, TIMC-IMAG et CREATIS, sont très complémentaires : TIMC-IMAG a participé au développement des méthodes de ROI à partir de RFOV, CREATIS est expert en modélisation, en particulier dosimétrique, dans les domaines de la radiothérapie (les chercheurs sont basés au centre Léon Bérard) et plus généralement de la radiologie médicale. Ces deux partenaires incluent dans le projet des partenaires internationaux : Michel Defrise (VUB, Brussel), expert (co-fondateur de la tomographie de ROI), une entreprise Autrichienne (medPhoton) et l’hôpital d’Ottawa (TOH) qui fourniront des données scanners et pour TOH son expertise médicale, en particulier de la dosimétrie.
L’objectif ultime de ROIdoré est de quantifier précisément, à qualité d’image équivalente, la réduction de dose d’une reconstruction de ROI à partir d’une RFOV par rapport à celle d’une FFOV. Les résultats obtenus seront publiés dans les meilleures revues du domaine, les algorithmes développés seront mis à disposition dans la plateforme open-source RTK et l’objectif d’un transfert vers des scanners médicaux sera poursuivi.