Thèse soutenue

Analyse 3D de l'ultra structure ultra osseuse par nano-CT de phase

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Auteur / Autrice : Boliang Yu
Direction : Françoise Peyrin
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Traitement du signal et des images
Date : Soutenance le 13/03/2019
Etablissement(s) : Lyon
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Électronique, électrotechnique, automatique (Lyon)
Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Institut national des sciences appliquées (Lyon ; 1957-....)
Laboratoire : CREATIS - Centre de Recherche et d'Application en Traitement de l'Image pour la Santé (Lyon ; 2007-....) - Centre de Recherche en Acquisition et Traitement de l'Image pour la Santé / CREATIS
Jury : Président / Présidente : Pascal Laugier
Examinateurs / Examinatrices : Françoise Peyrin, Pascal Laugier, David Rousseau, Harry Van Lenthe, Peter Cloetens, Aurélien Gourrier, Laurence Vico
Rapporteurs / Rapporteuses : David Rousseau, Harry Van Lenthe

Résumé

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L'objectif de cette thèse était de quantifier le réseau lacuno-canaliculaire du tissu osseux à partir d’images 3D acquises en nano CT synchrotron de phase. Ceci a nécessité d’optimiser les processus d’acquisition et de reconstruction de phase, ainsi que de développer des méthodes efficaces de traitement d'images pour la segmentation et l’analyse 3D. Dans un premier temps, nous avons étudié et évalué différents algorithmes de reconstruction de phase. Nous avons étendu la méthode de Paganin pour plusieurs distances de propagation et l’avons évaluée et comparée à d’autres méthodes, théoriquement puis sur nos données expérimentales Nous avons développé une chaine d’analyse, incluant la segmentation des images et prenant en compte les gros volumes de données à traiter. Pour la segmentation des lacunes, nous avons choisi des méthodes telles que le filtre médian, le seuillage par hystérésis et l'analyse par composantes connexes. La segmentation des canalicules repose sur une méthode de croissance de région après rehaussement des structures tubulaires. Nous avons calculé des paramètres de porosité, des descripteurs morphologiques des lacunes ainsi que des nombres de canalicules par lacune. Par ailleurs, nous avons introduit des notions de paramètres locaux calculés dans le voisinage des lacunes. Nous avons obtenu des résultats sur des images acquises à différentes tailles de voxel (120nm, 50nm, 30nm) et avons également pu étudier l’impact de la taille de voxel sur les résultats. Finalement ces méthodes ont été utilisées pour analyser un ensemble de 27 échantillons acquis à 100 nm dans le cadre du projet ANR MULTIPS. Nous avons pu réaliser une analyse statistique pour étudier les différences liées au sexe et à l'âge. Nos travaux apportent de nouvelles données quantitatives sur le tissu osseux qui devraient contribuer à la recherche sur les mécanismes de fragilité osseuse en relation avec des maladies comme l’ostéoporose.