Forward and Inverse Modelling of Magnetic Induction Tomography (MIT) for Biomedical Application

Cette thèse développe un outil de simulation destiné au design d'instruments de tomographie par induction magnétique (MIT pour Magnetic Induction Tomography). Ce simulateur permet d'investiguer la possibilité d'utiliser la méthode d'imagerie par tomographie par induction magnétique afin de faire la conception d'un dispositif sans-contact capable de détecter une hémorragie à l'intérieur du crâne humain. La méthode spécifique de calcul numérique utilisée pour la simulation du dispositif de même que le calcul de la sensibilité avec la méthode directe (introduite dans cette thèse) et la résolution du problème inverse, qui construit une carte de la conductivité à partir des résultats de simulation, sont optimisés afin de simuler un dispositif opérant à 50 kHz. Ce dispositif est capable de détecter le changement de la conductivité dans une gamme se rapprochant de celle des tissus biologiques. Le fonctionnement de base de la tomographie par induction magnétique repose sur les mesures des propriétés électromagnétiques dites passives telles que la conductivité. L'utilisation d'une telle méthode pour détecter les hémorragies cérébrales se justifie par le fait que la conductivité du sang est plus élevée que la conductivité des autres tissus constituant le cerveau. Une autre application potentielle de cette méthode est le suivi en temps réel, de manière non invasive,de l'altération des tissus qui peut s'observer à partir d'un changement de conductivité, par exemple les problèmes respiratoires, la guérison de plaies ainsi que les processus ischémiques. Les bobines d'induction dans le dispositif de tomographie par induction magnétique produisent un champ magnétique primaire dans la région d'intérêt (ROI pour Region of Interest)et ce champ alternatif induit des courants alternatifs (courants de Foucault) dans les régions conductrices. Ces courants induits produisent à leur tour un champ magnétique secondaire dans la région d'intérêt. Ce champ magnétique secondaire produit un champ aux bobines de réception qui est utilisé pour reconstruire la distribution de la conductivité dans la région d'intérêt. Un défi important concernant l'état de l'art de ces dispositifs est la détection du signal secondaire en présence du signal primaire, qui est plusieurs ordres de grandeur plus fort. Le dispositif présente utilise une géométrie pour l'induction et la détection spécialement conçue pour opérer dans les basses fréquences avec un ratio signal sur bruit acceptable de même qu'une configuration du détecteur qui est moins sensible au champ primaire. La méthode directe du calcul de la matrice de sensibilité introduite dans cette thèse nous fournit une méthode numérique robuste pour la reconstruction d'images, ce qui résulte en une qualité d'image supérieure par rapport aux autres méthodes proposées dans la littérature.