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Développement d’un modèle numérique d’imagerie par rayons x en contraste de phase et dark field

Défis technologiques Simulation numérique Technologies pour la santé et l’environnement, dispositifs médicaux

Résumé du sujet

Depuis 2013, le CEA List (Université Paris Saclay), développe des méthodes d’imagerie par rayons X en contraste de phase, notamment par interférométrie à décalage multi latéral. En complément de l’information en absorption, le déphasage des rayons X apporte un contraste et une sensibilité supplémentaire sur l’image, notamment pour les matériaux de faible numéro atomique ou peu dense.
Diverses techniques ont été mises au point pour générer un contraste de phase, basées notamment sur l’ajout d’un modulateur d’intensité aléatoire ou régulier (grille d’interférence). En outre, l'imagerie dark field est apparue comme un signal complémentaire précieux en imagerie par contraste de phase. Le signal de dark field provient de la diffusion aux petits angles de structure fines de l'échantillon. Le signal dark field a notamment prouvé sa capacité à dévoiler des caractéristiques de l'échantillon qui restent invisibles par des moyens conventionnels. Il peut, par exemple, révéler les propriétés microstructurelles du poumon dans les cas de maladie pulmonaires obstructives chroniques.
La poursuite de ces développements passe par la mise en œuvre d’un modèle numérique produisant des images suffisamment précises et représentatives d’un système expérimental.
Le but de la thèse est le développement d’un modèle numérique prenant en compte les phénomènes de contraste de phase et de diffusion, notamment en s’abstenant d’une hypothèse classique de modélisation qui est la considération d’un objet infiniment fin (projected thickness). La non prise en compte de cette hypothèse sera à traiter pour pouvoir aller vers une imagerie de phase sur objet épais (par exemple un thorax). En règle générale, la modélisation d’une imagerie en contraste de phase s'appuie sur une description ondulatoire. En revanche, les phénomènes de diffusion sont habituellement simulés à l'aide d'une description particulaire, souvent en utilisant des techniques Monte Carlo. Dans cette étude, le développement d’un modèle combiné sera produit et validé expérimentalement.
La thèse s’effectuera au CEA List à Saclay dans un environnement comportant de fortes compétences numériques et expérimentales.

Laboratoire

Département d’Instrumentation Numérique
Service Monitoring, Contrôle et Diagnostic
Laboratoire Instrumentation Multi TEChniques
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