Applications de la spectro-imagerie Terahertz pour la détection du cancer du sein
Langue
en
Thèses de doctorat
Date de soutenance
2020-06-18Spécialité
Lasers, Matière et Nanosciences
École doctorale
École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde)Résumé
La faible précision avec laquelle sont délimitées les marges d'exérèse des adénocarcinomes mammaires se traduit par un recours régulier à un second acte chirurgical. Afin d'en limiter la fréquence, la communauté scientifique ...Lire la suite >
La faible précision avec laquelle sont délimitées les marges d'exérèse des adénocarcinomes mammaires se traduit par un recours régulier à un second acte chirurgical. Afin d'en limiter la fréquence, la communauté scientifique tente de définir les grands axes de conception d'un système intraopératif permettant la reconnaissance des lésions mammaires malines. Ce manuscrit de thèse rapporte les investigations menées sur la capacité des ondes térahertz à fournir un contraste entre tissus mammaires sains et malins. Les premiers travaux ont montré l'existence d'un contraste sur l'indice de réfraction entre 300 GHz et 1 THz, évalué en moyenne à 8%. Ce dît contraste semble prendre origine dans la dynamique des molécules d'eau intrinsèques aux cellules cancéreuses. Différentes techniques de segmentation d'image, basées sur l'indice de réfraction des zones tissulaires, ont permis de rapporter une sensibilité au cancer jusqu'à 80% tout en maintenant un taux de spécificité de l'ordre de 82%. L'ensemble de ces études a guidé la conception d'un imageur champ-proche opérant à 560 GHz, dont la réponse des différents senseurs est sensible à la permittivité en surface des tissus du sein.< Réduire
Résumé en anglais
The failure to accurately delineate breast tumor margins during breast conserving surgeries results in a 20% re-excision rate. Consequently, there is a clear need for an operating room device that can precisely define ...Lire la suite >
The failure to accurately delineate breast tumor margins during breast conserving surgeries results in a 20% re-excision rate. Consequently, there is a clear need for an operating room device that can precisely define intraoperatively breast tumor margins in a simple, fast, and inexpensive manner. This manuscript reports investigations that were conducted towards the ability of terahertz radiations to recognize breast malignant lesions among freshly excised breast volumes. Preliminary works on terahertz far-field spectroscopy have highlighted the existence of a contrast between healthy fibrous tissues and breast tumors by about 8% in refractive index over a spectral window spanning from 300 GHz to 1 THz. The origin for contrast was explored. Results seem to indicate that the dynamics of quasi-free water molecules may be a key factor for demarcation. On these basis, different methods for tissue segmentation based on refractive index map were investigated. A cancer sensitivity of 80% was reported while preserving a specificity of 82%. Eventually, these pilot studies have guided the design of a BiCMOS-compatible near-field resonator-based imager operating at 560 GHz and sensitive to permittivity changes over breast tissue surface.< Réduire
Mots clés
Spectro-imagerie térahertz
Ingénierie biomédicale
Cancer du sein
Science des données
Problème électromagnetique inverse
Mots clés en anglais
Terahertz spectroscopy imaging
Biomedical engineering
Breast cancer
Data science
Inverse electromagnetic problem
Origine
Importé de STAR