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La tomographie est un procédé d’imagerie utilisé dans différents secteurs tels que l’astrophysique, l’aéronautique, la médecine, la mécanique ou la biologie. C’est une approche non destructive fondée sur de multiples technologies. Le principe de la tomographie sismique et le principe de la tomographie par cohérence optique corrigé présentent toutefois une certaine disparité.
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Quel est le principe de la tomographie ?
La tomographie combine des composants matériels complexes et des algorithmes avancés pour explorer la structure interne des objets avec une grande précision.
Cette technique permet surtout de produire des images en coupe d'un objet, souvent en trois dimensions, en utilisant divers types de rayonnements tels que :
- Les rayons X
- Les électrons
- Les neutrons.
Cependant, la technologie repose sur un principe simple : analyser un objet sous différents angles pour reconstruire son image interne.
Les principaux composants d’un tomographe
Les composants principaux d'un appareil de tomographie comprennent plusieurs éléments essentiels :
- La source de rayonnement génère les rayons nécessaires pour traverser l'objet. C’est notamment le cas de la source à rayons X émettant un faisceau de photons énergétiques.
- Le système de détection inclut un ou plusieurs détecteurs sensibles au rayonnement traversant l'objet. Ces détecteurs mesurent l'intensité des rayons, réduite ou non par l'atténuation différentielle due à la densité de l'objet.
- Un système de rotation permet de faire pivoter soit l'objet, soit la source et le détecteur, afin de capturer des projections sous différents angles.
- L'unité de contrôle et les algorithmes de reconstruction pilotent l'ensemble du processus et traitent les données capturées pour générer une image tridimensionnelle.
- Au bout du processus, un ordinateur de traitement gère la visualisation et l'analyse des images reconstruites.
Le fonctionnement du système
Le processus de tomographie se divise en plusieurs étapes distinctes :
- Lors de l'acquisition des données, la source de rayonnement émet un faisceau à travers l'objet. Les détecteurs captent les projections à différents angles. L'atténuation du rayonnement se mesure pour chaque projection, permettant d'obtenir des données brutes.
- Pendant la reconstruction d'image, les projections capturées se traitent par des algorithmes tels que la transformée de Radon inversée ou la méthode de rétroprojection filtrée.
- Ces algorithmes convertissent les données brutes en coupes transversales précises assemblées par la suite lors de la visualisation. Ce qui permet de former l’image tridimensionnelle de l'objet, une image pouvant être manipulée numériquement pour être visualisée sous différents angles ou pour isoler des sections d'intérêt.
- L'analyse de l'image tridimensionnelle permet d'évaluer les propriétés physiques et structurelles de l'objet, telles que la densité, la porosité ou les dimensions. Cette étape peut être automatisée pour des mesures spécifiques.
Quels sont les différents types de tomographie existants ?
La tomographie axiale
La tomographie axiale, également appelée scanographie, fait partie des examens les plus plébiscités dans la recherche et le diagnostic. Cette méthode se déroule grâce à un cylindre ouvert de deux côtés dans lequel l’objet ou le patient est placé.
Le principe de la tomographie axiale fait généralement appel à l’émission de rayons X. En médecine, il offre des résultats détaillés des os, des organes ou des tissus. En BTP, la scanographie permet de réaliser un diagnostic structurel d’un bâti existant. Elle identifie les éléments porteurs de charges et montre les éventuels problèmes, notamment :
- Les fissures
- Les déformations
- Les délitements des matériaux.
La tomographie sismique
La technique de la tomographie sismique consiste à interpréter les mutations de vitesses des ondes émises par des modifications de la température des couches traversées. Des capteurs enregistrent les variations des ondes d’une manière régulière. Ce qui permet de mieux comparer les temps d’arrivée des ondes envoyées pour calculer la distribution des vitesses.
La tomographie sismique peut ainsi servir à cartographier la structure intérieure de la terre. Elle permet aussi de connaître ses propriétés minéralogiques et physiques.
La tomographie par cohérence optique
Le fondement du principe de la tomographie optique reste l’interférométrie au laser. Cette technologie utilise les rayonnements infrarouges à la place des rayons X. Il s'agit d'une technique permettant par exemple de générer des images du nerf optique, de la chambre antérieure de l’œil et de la rétine. Il est notamment requis en cas d’anomalie de la cornée ou lors des suivis des troubles rétiniennes chroniques.
La tomographie par émission de positrons
La tomographie par émission de positrons ou la TEP représente la technique de référence dans le domaine de la cancérologie. Cette technique aide à mesurer l’activité des cellules d’une tumeur ou d’un organe quelconque, par exemple. Le principe de la tep repose sur l’injection intraveineuse d’une substance dérivée du glucose. Les experts utilisent une matière radioactive qui émet des petites particules chargées positivement ou les positrons. Une caméra ou autre appareil spécifique enregistre ces positrons et les transforme en image.
