L’activité de recherche BioMaps en reconstruction d’images porte principalement sur la Tomographie par Émission de Positons (TEP). L’étape de reconstruction en TEP consiste à estimer, à partir des données acquises sur une caméra TEP, une image tridimensionnelle de la densité d’émission du radiotraceur administré au patient, s’exprimant en unité de Becquerel par mL (Bq/mL), ou des quantités physiologiques dérivées, telles que le taux métabolique cérébral d’utilisation du glucose (CMRglu), s’exprimant en µmol par mL et par minute (µmol/mL/min). Ces images sont ensuite directement exploitables pour étudier divers mécanismes moléculaires impliqués notamment dans les domaines applicatifs « Imagerie en oncologie » ou « Neuroimagerie pharmacologique ». Cette étape à l’interface entre numérique et santé fait intervenir des experts en traitement du signal et des images, de la physique médicale et des applications concernées.
La reconstruction telle qu’elle est implémentée sur les systèmes TEP usuels utilise des modèles physiques pour relier la distribution d’émission du radiotraceur (Bq/mL) aux quantités mesurées : nombre de photons d’annihilation détectés en coïncidence pour chaque paire de détecteurs. L’étape de reconstruction consiste en l’inversion de ce modèle physique afin d’estimer, à partir des données mesurées, la distribution d’émission du radiotraceur qui les a générées. On parle ici d’un problème inverse de reconstruction tomographique.
Cette inversion est particulièrement sensible à de faibles variations dans les données mesurées, et à la nature stochastique de notre mesure (données de comptage). Cela implique de développer des méthodes de reconstruction innovantes pour obtenir des images quantitatives fiables et précises.
Notre équipe développe et évalue des approches itératives pour la reconstruction en TEP dans des scénarios applicatifs spécifiques, notamment :
reconstruction à partir de données dynamiques pour analyse de la cinétique du radiotraceur ;
reconstruction en présence d’une faible activité administrée au patient (imagerie basse dose) ;
reconstruction pour des nouvelles générations de caméras TEP en cours de développement.
Divers axes d’amélioration des informations apportées par la reconstruction sont ainsi explorés à BioMaps :
La quantification des incertitudes sur les paramètres reconstruits
La mise en place de reconstructions multidimensionnelles et multiparamétriques
L’utilisation de méthodes d’Intelligence Artificielles « robustes » pour la reconstruction TEP
Notre équipe participe également au développement de la plateforme logicielle open source de reconstruction CASToR depuis sa création, en l’alimentant en particulier avec les algorithmes développés dans nos activités de recherche.
Cette activité de recherche s’inscrit dans un environnement collaboratif à l’échelle :
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de Paris-Saclay :
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CEA-List (DOSEO) ;
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CentraleSupélec/Inria (Centre de Vision Numérique) ;
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ENS Paris-Saclay (centre Borelli) ;
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nationale :
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Centre de Recherche en Cancérologie et Immunologie Nantes-Angers à Nantes (CRCINA) et Laboratoire de Traitement de l’Information Médicale à Brest (LaTIM), avec le support financier du réseau France Life Imaging;
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Laboratoire de Traitement de l’Information Médicale à Brest (LaTIM), Centre de Recherche en Acquisition et Traitement de l’Image pour la Santé (CREATIS) et le Centre Hospitalier Universitaire de Poitiers (CHU Poitiers) dans le cadre du projet MultiRecon avec le support financier de l’ANR ;
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internationale, dans le cadre du projet HYBRID avec le support financier du programme du recherche et d’innovation Horizon 2020 de l’Union Européenne.
Membres de BioMaps travaillant dans la thématique reconstruction des images :
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Claude Comtat, DR CEA ;
Florent Sureau, IC CEA ;
Marion Savanier, post doctorante CEA.
Membres associés à BioMaps :
Bastien Bergère, doctorant CEA-List (direction BioMaps) ;
Alix Chazottes, doctorante CentraleSupélec CVN (co-encadrement BioMaps) ;
Ramy Merabet, doctorant ENS Borelli (co-encadrement BioMaps).
Alumni :