Contribution to the Design AND Implementation of a Microwave Tomography System for Breast Cancer Detection

Cette thèse représente une contribution à la conception et mise en œuvre d'un système de tomographie micro-onde pour la détection du cancer du sein. La tomographie micro-onde est une technique d'imagerie donc le but est de reconstruire la permittivité et la conductivité d'un objet inconnu à partir des mesures du champ diffusé par l'objet. Cette technique a été utilisée dans une variété d'applications comme le control non-destructif, la géophysique et l'imagerie biomédicale. Dans cette thèse, l'emphase sera mise sur la détection du cancer du sein, où cette technique a reçu énormément d'attention dans les années précédentes. Un système de tomographie micro-onde est normalement composé de deux parties séparées; un système de mesures capable de fournir des mesures précises du champ diffusé et une série d'algorithmes capable de retrouver la distribution spatiale de la permittivité et la conductivité de l'objet inconnu à partir des mesures du champ diffusé. Ce problème inverse est particulièrement difficile à résoudre, puisqu'il est non-linéaire et mal posé. Dans le but d'obtenir une bonne reconstruction de l'objet, il est nécessaire d'illuminer l'objet sous une série de conditions indépendantes, comme différentes positions d'antenne, des fréquences ou des polarisations. Dans cette thèse, l'emphase sera mise sur la conception d'une configuration d'illumination efficace qui essaie de maximiser la qualité des images reconstruites. Après une revue de littérature, on observe que la plupart des systèmes de mesures partagent une configuration commune o\`u les antennes sont placées sur une configuration cylindrique ou hémisphérique pour maximiser le confort de la patiente. D'un autre coté, la méthode la plus populaire pour le dépistage du cancer du sein est la mammographie, o\`u on utilise une image à rayons X du sein compressé en deux projections. En prenant compte de ce fait, on propose deux configurations alternatives basées sur la compression du sein, les configurations caméra et guide d'onde. L'hypothèse derrière cette proposition est que la compression du sein permet de placer les capteurs très près de ce dernier donc il est possible de mesurer la composante évanescente du champ diffusé, ce qui pourrait permettre l'amélioration de la qualité des images reconstruites. Afin de prouver cette hypothèse, une étude rigoureuse des configurations proposées et sa comparaison avec une configuration classique de tomographie circulaire est réalisée. Grace à cette étude on détermine les conditions qui permettent d'améliorer les images reconstruites. Le placement des capteurs très proche de l'objet sous test représente un défi pour une mesure précise des champs diffusés, puisque le capteur lui-même peut perturber le signal à mesurer. Pour cette raison, une version améliorée d'une sonde de mesure en champ proche basé sur la technique de diffusion modulée est conçue et validée. La sonde est utilisée pour la mise en œuvre de la configuration guide d'onde proposée. Un réseau d'antennes est développé pour l'excitation de différents modes avec différentes