Note ABES Tomographie optique diffuse et de fluorescence pour la détection de tumeurs Diffuse optical tomography and fluorescence for tumour detection Tomographie Diffusion Fluorescence Reconstruction Feel++ Tomography Diffusion Fluorescence Reconstruction Feel++ 530.7 616.075 Tomographie en cohérence optique Appareils et matériel Imagerie médicale Tumeurs Imagerie La tomographie optique diffuse et de fluorescence résolue en temps (TR-TODF) est une méthode qui permet de fournir une information sur les propriétés optiques de diffusion et d’absorption des tissus biologiques. Ce manuscrit de thèse fait l’état de l’art de la méthode et propose des pistes pour reconstruire des images multidimensionnelles 2D/3D des cartes optiques du milieu. L’objectif ultime du projet présenté dans ce document est de concevoir un appareil de mesure (tomographe), éventuellement portatif, pour détecter la présence de tumeurs. Le défi est de pouvoir obtenir des images avec une ré- solution suffisante pour être utilisée en milieu hospitalier à des fins de diagnostic préclinique. Hors le caractère naturellement mal posé du problème inverse rend la tâche complexe. La première partie du document est consacrée à la modélisation du problème physique. En particulier nous nous intéressons à l’approximation de diffusion de l’équation du transfert radiatif dans un milieu quelconque. Dans une deuxième partie, nous traitons le problème du point de vue mathématiques en considérant le problème direct de diffusion couplé avec de la fluorescence pour deux type de mesures: en mode contact et non-contact. Puis nous nous intéressons au problème inverse comme un problème de minimisation d’une fonctionnelle que nous traitons par une méthode de l’adjoint. Enfin et pour finir, la troisième partie du document détaille les différents aspects numérique pour parvenir à un code de reconstruction efficace à l’aide de techniques issues du calcul haute performance. The Time-Resolved Diffuse Optical Tomography and Fluorescence (TR-DOTF) is a method to obtain optical properties information on diffusion and asbsorption of biological tissues. This Phd manuscript details this method state of the art and highlight the different possible path to reconstruct multidimensionnal 2D/3D images for the optical maps of the turbid medium. The project ultimate goal is to build a measurement instrument (tomograph), eventually portative, in order to detect tumours presence. The challenge is to obtain images with sufficient resolution to be used in medical environment for preclinical diagnosis. However the inverse problem ill-posedness makes the situation more difficult. The first part of this document is devoted to the problem modelization. In particular, we are interested to the diffusion approximation for the radiative transfer equation in a turbid medium. In a second part, we treat this problem from a mathematical point of view considering the diffusion problem coupled with fluorescence for two measurement types: contact and non-contact. Then we focus on the inverse prob- lem as a minimization problem for cost objective function solved by an adjoint method. Last, but not least, the third part of this document details the different numerical aspects involved to achieve an efficient reconstruction code using advanced technics from the high performance computing world. Electronic Thesis or Dissertation Text en PDF 5794286 Université de Strasbourg Strasbourg 2019-12-31 https://theses.hal.science/tel-01875748 application/pdf 5654877 https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2018/dolle_guillaume_2018_ED269.pdf http://www.theses.fr/2018STRAD029/abes https://theses.hal.science/tel-01875748 https://theses.hal.science/tel-01875748 Dollé Guillaume 1986-09-25 FR 236648047 https://theses.fr/2018STRAD029 2018STRAD029 https://doi.org/10.70675/e6d9ecb2z4841z4e02z9292ze547de1c21f1 2018-09-24 Mathématiques appliquées Strasbourg 131056549 Doctorat Docteur es non oui Prud'homme Christophe MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 162551118 Belhachmi Zakaria MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2 116840943 Ben Belgacem Faker MADS_PRESIDENT_DU_JURY 113183135 Prud'homme Christophe MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 162551118 Belhachmi Zakaria MADS_MEMBRE_DU_JURY_2 116840943 Ben Belgacem Faker MADS_MEMBRE_DU_JURY_3 113183135 Hecht Frédéric MADS_MEMBRE_DU_JURY_4 070388555 Salmon Stéphanie MADS_MEMBRE_DU_JURY_5 187873224 Torregrossa Murielle MADS_MEMBRE_DU_JURY_6 077748387 Hecht Frédéric MADS_RAPPORTEUR_1 070388555 Salmon Stéphanie MADS_RAPPORTEUR_2 187873224 École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 156504863 Institut de recherche mathématique avancée (Strasbourg) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 026571641 93707 ddc:530 ddc:610 Prud'homme Christophe Belhachmi Zakaria Ben Belgacem Faker Prud'homme Christophe Belhachmi Zakaria Ben Belgacem Faker Hecht Frédéric Salmon Stéphanie Torregrossa Murielle Hecht Frédéric Salmon Stéphanie École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....) Institut de recherche mathématique avancée (Strasbourg) PDF 5794286