Spécificité de la mise en oeuvre de la tomographie dans le domaine de l'arc électrique : validité en imagerie médicale

Specificity of the tomography implementation in electric arc domain : validity in medical imaging

• Auteur / Autrice : Julie Benech
• Direction : Jean-Jacques Gonzalez, Pierre Freton
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Radiophysique et imagerie médicales
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Imagerie tridimensionnelle en médecine

Spectroscopie d'émission

Arc électrique

Plasmas chauds

Mots clés libres

Plasma thermique

Tomographie

3d

Emissivité

Température

Caractérisation expérimentale

Spectroscopie d'émission

Algorithme algébrique itératif

Imagerie médicale

Résumé

Ce travail est consacré à la mise en œuvre expérimentale de la reconstruction tomographique d'un plasma thermique 3D créé par arc électrique. Le principal objectif consistait à développer une méthode de caractérisation expérimentale de plasmas non axisymétriques basée sur la spectroscopie d'émission, permettant en outre la validation de modèles 3D de plasma en écoulement. La technique de tomographie que nous employons est empruntée au domaine de l'imagerie médicale. La spécificité de la tomographie appliquée à l'arc électrique réside dans le nombre d'angles de projection accessibles qui est très réduits : 4 angles dans notre cas contre typiquement 64 projections en imagerie médicale. L'originalité de notre méthode réside dans le fait que nous effectuons, grâce à notre dispositif expérimental, des acquisitions expérimentales résolues à la fois spectralement, pour la détermination de la température à partir de techniques basées sur l'intensité d'une raie atomique, et spatialement afin d'effectuer une acquisition simultanée du rayonnement émis par le plasma sur toute sa largeur et donc de reconstruire entièrement une section transversale du plasma. Un dispositif expérimental de tomographie à quatre vues d'un plasma thermique a été développé et mis en œuvre. Nous démontrons la possibilité, grâce à ce dispositif, de caractériser un plasma non axisymétrique en reconstruisant une cartographie 3D des valeurs de la température. Finalement, notre méthode tomographique est testée à partir de données d'imagerie médicale acquises en tomographie par émission mono-photonique (TEMP). Les résultats ainsi obtenus nous ont permis de valider notre méthode sous certaines conditions d'utilisation.

The aim of these works was to implement a new experimental method to characterize 3D thermal plasmas by emission spectroscopy. The method used is based on tomographic technique which is widely used in medical imaging nowadays. However, tomography that we have developed and applied to electric arc is specific as the number of accessible projections angles is strongly limited: 4 projections our case against basically 64 in medical imaging. The particularity of our experimental tomographic system is that measurements are resolved both spectrally and spatially. The spectral resolution is necessary to determine the temperature values from method based on atomic line intensity. The spatial resolution is needed to simultaneously acquire the whole width of the plasma and so to reconstruct a whole cross-section in only one acquisition. One of the principal objective was to realize the experimental system of four-view tomography for thermal plasmas. Thanks to this device, we showed that the characterization of non-axisymmetric plasma is possible and that it enables to reconstruct 3D temperature maps. Finally, our tomographic method is applied with medical imaging data acquired in SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography). These tests allowed validating the use of our tomographic reconstruction technique in SPECT, particularly the used iterative algebraic algorithm and the limited-view configuration.