Terahertz radiations for breast tumour recognition - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2020

Terahertz radiations for breast tumour recognition

Applications de la spectro-imagerie Terahertz pour la détection du cancer du sein

Résumé

The failure to accurately delineate breast tumor margins during breast conserving surgeries results in a 20% re-excision rate. Consequently, there is a clear need for an operating room device that can precisely define intraoperatively breast tumor margins in a simple, fast, and inexpensive manner. This manuscript reports investigations that were conducted towards the ability of terahertz radiations to recognize breast malignant lesions among freshly excised breast volumes. Preliminary works on terahertz far-field spectroscopy have highlighted the existence of a contrast between healthy fibrous tissues and breast tumors by about 8% in refractive index over a spectral window spanning from 300 GHz to 1 THz. The origin for contrast was explored. Results seem to indicate that the dynamics of quasi-free water molecules may be a key factor for demarcation. On these basis, different methods for tissue segmentation based on refractive index map were investigated. A cancer sensitivity of 80% was reported while preserving a specificity of 82%. Eventually, these pilot studies have guided the design of a BiCMOS-compatible near-field resonator-based imager operating at 560 GHz and sensitive to permittivity changes over breast tissue surface.
La faible précision avec laquelle sont délimitées les marges d'exérèse des adénocarcinomes mammaires se traduit par un recours régulier à un second acte chirurgical. Afin d'en limiter la fréquence, la communauté scientifique tente de définir les grands axes de conception d'un système intraopératif permettant la reconnaissance des lésions mammaires malines. Ce manuscrit de thèse rapporte les investigations menées sur la capacité des ondes térahertz à fournir un contraste entre tissus mammaires sains et malins. Les premiers travaux ont montré l'existence d'un contraste sur l'indice de réfraction entre 300 GHz et 1 THz, évalué en moyenne à 8%. Ce dît contraste semble prendre origine dans la dynamique des molécules d'eau intrinsèques aux cellules cancéreuses. Différentes techniques de segmentation d'image, basées sur l'indice de réfraction des zones tissulaires, ont permis de rapporter une sensibilité au cancer jusqu'à 80% tout en maintenant un taux de spécificité de l'ordre de 82%. L'ensemble de ces études a guidé la conception d'un imageur champ-proche opérant à 560 GHz, dont la réponse des différents senseurs est sensible à la permittivité en surface des tissus du sein.
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CASSAR_QUENTIN_2020.pdf (38.89 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03053722 , version 1 (11-12-2020)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03053722 , version 1

Citer

Quentin Cassar. Terahertz radiations for breast tumour recognition. Biotechnology. Université de Bordeaux, 2020. English. ⟨NNT : 2020BORD0032⟩. ⟨tel-03053722⟩
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