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Enhancing Nuclear Safety


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Exploitation of the concepts of optical physics and image processing methods to study acute skin irradiation syndrome: correlation with the results of biological and biophysical analyses

Odile Carvalho, thesis defended on the 27th march 2008

Document type > *Mémoire/HDR/Thesis

Keywords >

Research Unit > IRSN/DRPH/SRBE/LDB

Authors > CARVALHO Odile

Publication Date > 27/03/2008

Summary

La surexposition accidentelle aux rayonnements ionisants dans les domaines industriels ou médicaux ou encore dans le cadre d'accidents dus à un acte terroriste, est actuellement une préoccupation croissante des cliniciens. Lors d'une exposition externe, la peau est le premier tissu lésé. Or, il n’existe pas d’outil fiable qui permette de diagnostiquer l’atteinte tissulaire. L'objectif de ce travail est donc de montrer la possibilité d'utiliser une méthode optique non invasive pour l'aide, in vivo, au diagnostic et au pronostic du syndrome cutané d'irradiation aigüe.
La première partie de ce travail concerne le choix de la méthode d'investigation optique en vue d'applications en dermatologie. L’interaction entre une lumière cohérente et un milieu diffusant engendre un phénomène d’interférence appelé speckle. Une analyse fréquentielle classique sur l'échantillonnage du champ de speckle est complétée par une approche stochastique, pour en extraire des paramètres caractérisant les figures de speckle.
Dans la deuxième partie, le protocole expérimental a été testé afin de mieux comprendre le comportement des paramètres en fonction de quelques propriétés physiques connues de milieux diffusants synthétiques. Cette étude a révélé que certains des paramètres du speckle étaient plus influencés par les gros diffuseurs (Mie) alors que d’autres l’étaient parles plus petits (Rayleigh). Afin de rendre compte des capacités du protocole expérimental en termes d'aide au diagnostic, il a été appliqué, in vivo, sur une pathologie cutanée à un stade stationnaire. Cette étude a montré le succès de cette méthode puisqu’il a été possible de discriminer la zone pathologique de la zone saine.
La troisième partie constitue la majorité de ce travail et concerne l'application de cette méthode, in vivo, au syndrome cutané d'irradiation aigüe chez le porc. L'analyse des résultats acquis lors du suivi de plusieurs animaux montre la possibilité de discriminer les zones irradiées des zones saines plusieurs semaines avant l’apparition des premiers signes cliniques.
Enfin, nous avons tenté de comprendre les résultats obtenus sur la brûlure radiologique par la confrontation des résultats acquis avec des résultats histologiques. Il en ressort une corrélation entre les paramètres du speckle et les analyses histologiques effectuées. Nous avons aussi confronté ces résultats avec ceux obtenus sur les autres milieux testés. L'objectif était alors de comprendre quelles modifications biologiques étaient liées aux modifications physiques observées, ce qui a permis de conforter les hypothèses émises préalablement sur les autres milieux étudiés.
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