Structuration sur grilles isothétiques irrégulières dans les simulations de radiothérapie

Antoine Vacavant (LIRIS)

Résumé:

Les systèmes d'acquisition de données image en trois dimensions fournissent généralement des données organisées sur une grille régulière, appelées données discrètes. Ces objets discrets sont bien maîtrisés : que ce soit pour la visualisation ou l'extraction de mesures (volumes, etc.), la géométrie discrète définit les outils mathématiques et géométriques pour de nombreuses applications. Néanmoins, la description par grille régulière n'est pas toujours adaptée aux capteurs d'où proviennent ces données et ralentit les traitements intensifs qu'on lui impose quand cette structure devient volumineuse. Par exemple, les scanners fournissent des images anisotropes. Les simulations de phénomènes physiques de haute energie par des méthodes de Monte Carlo prennent un temps prohibitif lors de configurations complexes (jusqu'à plusieurs jours). Nous étudions l'accélération des simulations grâce à des objets géométriques plus adaptés pour modéliser le patient lors d'une séance de radiothérapie : ces objets discrets sont définis plus généralement par des voxels de taille hétérogène, mais isothétiques (les côtés sont parallèles aux axes). Nous proposons ici une étude où une image acquise par un examen scanner tomodensitométrique d'un patient est d'abord représentée par une grille régulière classique pour être ensuite insérée dans un simulateur de radiothérapie. Si l'on groupe les voxels par intensité, on peut décrire l'image par une grille irrégulière isothétique (codage par blocs uniformes) pour compresser les données de l'image, et ainsi accélérer le processus stochastique. Nous présentons finalement une expérimentation où l'on code l'image avec un algorithme simple, sans perte de données. Les temps de la simulation adaptée à cette nouvelle géométrie sont alors sensiblement réduits et nous garantissons une précision satisfaisante dans les calculs issus de cette séance d'irradiation virtuelle.

Mots-clés: Géométrie discrète, grilles irrégulières, simulations Monte Carlo, imagerie médicale.