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Chapitre 4. Vers la prédiction d’une image de dose portale transmise
Nous traiterons la modélisation du patient en deux parties. Dans la première, nous
développerons l’apport de l’imagerie TDM pour la modélisation des stuctures anatomiques
des patients. Puis, dans la seconde partie, nous présenterons les étapes de notre méthode
de modélisation du patient.
4.3.2.1
L’apport de l’imagerie tomodensitométrique
modélisation des patients
(TDM)
pour
la
Que cherchons-nous à extraire de l’imagerie scanner
? Nous voulons extraire de chaque
−3
voxel de l’image : la masse volumique ρ g.cm
et la composition
atomique, i.e les poids
P
élémentaires wi de chaque atome i du milieu imagé tel que i wi = 1.
Comment ? Nous avons besoin de relations qui lient les niveaux de gris des voxels à
la nature des matériaux imagés. Dans ce qui suit, nous développerons le cheminement
permettant de corréler les valeurs des voxels aux paramètrages des tissus pour leur
modélisation Monte Carlo.
L’image scanner est obtenue en mesurant la projection des transmissions des rayons
X pénétrant le patient selon différents angles. L’atténuation de ces rayons X, d’énergie
moyenne comprise entre 50 et 100 keV, est due à trois processus physiques distincts : l’effet
Photoélectrique, la diffusion Compton et la diffusion Rayleigh, que nous avons traité au
chapitre 1 1.2.3.
Ainsi, pour un flux initial de photons ΦE,0 (E), le flux de photons sortant du patient
est donnée par l’équation :
Z
ΦE (E) = ΦE,0 (E) exp −
s
µ (E, t) dt
(4.3)
0
avec µ (E, t) le coefficient d’atténuation linéique total à la position t le long de la ligne de
projection de longueur s.
En définitive, l’acquisition scanner revient d’une certaine manière à mesurer les coefficients d’atténuation linéique µ des tissus traversés :
µ (E) = ρNA
n X
wi
i=1
Ai
σi (E)
(4.4)
où ρ est la masse volumique (g/cm3 ), NA le nombre d’Avogadro1 , i l’index de l’élément,
wi le poids élémentaire, σi la section efficace totale (barn/atome) des trois processus
physiques pour les photons d’énergie E, et Ai la masse atomique (g/mol).
Par ailleurs, étant donné que le faisceau de rayons X est polychromatique et que
l’atténuation varie avec l’énergie, on définit un coefficient d’atténuation linéique moyen
µ qui est corrélé à une fonction spectrale de l’énergie fb(E), indépendante de la localisation des tissus, tel que :
R
µ (s) =
fb(E) µ (E, s) dE
R
fb(E) dE
(4.5)
De plus, pour obtenir des valeurs d’atténuation comparables entre différents scanners, les
valeurs des µ sont converties en unités Hounsfield (H ) ou nombres CT [[87]] :
1
Le nombre d’Avogadro, ou constante d’Avogadro, est le nombre d’entités dans une mole. Il correspond
au nombre d’atomes de Carbone dans 12 grammes de l’isotope 12 du Carbone. NA ≈ 6, 022.1023 mol−1
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