Doctorant/Doctorante - tomographie par rayons X (H/F)

Sujet de thèse :
La tomographie X permet de reconstruire en 3D l’intérieur d’un objet (e.g., patient, matériaux) à partir d’une série de radiographies. Cette technique d’imagerie est très sensible aux mouvements, qui génèrent des artefacts (flou, pertes de contraste). Ce projet de thèse vise à dépasser cette limitation en développant des méthodes de reconstruction dynamiques capables d’estimer directement, depuis les projections, le champ de déplacement 4D (3D + temps) du volume. En intégrant la mesure du mouvement à la reconstruction elle-même, on obtient des images corrigées et détaillées même pour des objets en mouvement rapide.
Cette approche permettra d'imager pour la première fois des volumes en mouvements rapides, comme des poumons lors de phases de respiration non périodiques, ou des matériaux soumis à des chargements dynamiques, tout en réduisant les temps d'acquisition et les doses d'exposition. Le projet inclut des expériences sur des tomographes de laboratoire, des scanners médicaux et des synchrotrons. Les résultats attendus amélioreront les capacités d'imagerie pour des applications en science des matériaux et en imagerie médicale, avec des bénéfices pour la recherche et le diagnostic clinique

Contexte :
La tomographie à rayons X est une technique d’imagerie 3D qui permet de visualiser de manière non destructive la texture interne d’un échantillon. Très développée dans un contexte médical, elle est également utilisée couramment dans les laboratoires de recherche pour étudier des matériaux avancés, des pièces industrielles complexes ou des échantillons biologiques. La tomographie consiste à acquérir une série de projections 2D (radiographies) autour de l’échantillon grâce à une source de rayons X et d’un détecteur. Ces projections enregistrées servent ensuite à reconstruire l’absorption du volume en 3D à l’aide d’un algorithme de reconstruction. Une condition nécessaire pour obtenir une reconstruction nette est que l’échantillon reste parfaitement immobile tout au long de l’acquisition. En cas de mouvement, la qualité de la reconstruction se dégrade, avec une texture floue, des interfaces mal définies et un contraste diminué. Ces volumes de faible qualité ne peuvent pas être utilisés pour des analyses qualitatives ou quantitatives. Par conséquent, imager un échantillon en mouvement en 3D constitue un défi ambitieux, et dépasser cette limite ouvrirait une nouvelle ère d’imagerie à haute résolution temporelle et à faible dose d’exposition.