Modèle biomécanique du sein pour l’évaluation de la compression et de la perception d’inconfort en mammographie

Contexte: La mammographie est une modalite d'imagerie medicale a faible dose permettant la detection du cancer mammaire a un stade precoce. Lors de l'examen, le sein est comprime entre deux plaques afin d'uniformiser son epaisseur et d'etaler les tissus. Cette compression ameliore la qualite clinique de l'examen mais elle est egalement source d'inconfort chez les patientes. Bien que la mammographie soit la methode de depistage la plus efficace du cancer du sein, l'inconfort ressenti peut dissuader les femmes de passer cet examen. Par consequent, une technique alternative de compression du sein prenant en compte le confort de la patiente, en plus de l'amelioration de la qualite d'image, presente un grand interet. Methodes: Dans ce travail, nous avons propose un nouvel environnement de simulation permettant l'evaluation de differentes techniques de compression du sein. La qualite de la compression a ete caracterisee en termes de confort de la patiente, de la qualite d'image et de la dose glandulaire moyenne delivree. Afin d'evaluer la deformation du sein lors de la compression, un modele biomecanique par elements finis du sein a ete developpe. Ce dernier a ete calibre et evalue en utilisant des volumes IRM d'une volontaire dans trois configurations differentes (sur le dos, le ventre et de cote). Par ailleurs, la qualite d'image a ete evaluee en utilisant un environnement de simulation d'imagerie auparavant valide pour la simulation de l'acquisition d'images en mammographie. Resultats: La capacite de notre modele biomecanique a reproduire les deformations reelles des tissus a ete evaluee. Tout d'abord, la geometrie du sein dans les trois configurations a ete estimee en utilisant des materiaux Neo-Hookeens pour la modelisation des tissus mous. Les proprietes mecaniques des differents constituants du sein ont ete estimes afin que les geometries du sein dans les positions couchee sur le ventre et couchee soient le plus proches possibles des mesures. La distance de Hausdorff entre les donnees estimees et les donnees mesurees est egale a 2.17 mm en position couche sur le ventre et 1.72 mm en position couche sur le dos. Le modele a ensuite ete evalue dans une troisieme configuration sur le cote, avec une distance de Hausdorff etant alors egale a 6.14 mm. Cependant, nous avons ete montre que le modele Neo-Hookeen ne peut pas decrire integralement le comportement mecanique riche des tissus mous. Par consequent, nous avons introduit d'autres modeles de materiaux bases sur la fonction d'energie de Gent. Cette derniere hypothese a permis de reduire l'erreur maximale dans la configuration couchee sur le ventre et dos incline d'environ 10 mm. Le couplage entre la simulation de la mecanique du sein et la simulation d'aquisition d'image nous ont permis d'effectuer deux etudes preliminaires. Dans la premiere etude, les differences entre les pelotes de compression standard rigide et flex ont ete evaluees. Selon les simulations effectuees, l'utilisation de la pelote flex pour la compression du sein a le potentiel d'ameliorer le confort de la patiente sans affecter la qualite de l'image ou la dose glandulaire moyenne. Dans la seconde etude, l'impact du positionnement du sein sur la mecanique globale de la compression mammaire a ete etudie. Nos simulations confirment que rapprocher la pelote de compression de la cage thoracique peut augmenter l'inconfort de la patiente. Selon les donnees estimees, pour une meme epaisseur du sein sous compression, la force appliqee au sein peut etre s'accroitre de 150%. Conclusion: L'estimation realiste de la geometrie du sein pour differentes configurations sous l'effet de la gravite, ainsi que les resultats conformes aux descriptions cliniques sur la compression du sein, ont confirme l'interet d'un environnement de simulation dans le cadre de nos etudes.