Article

Feasibility study of a new platform based on the Case-Based Reasoning principles to efficiently search and store voxel phantoms

Étude de faisabilité d’une plate-forme originale basée sur le raisonnement à partir de cas pour la recherche et le stockage de fantômes voxélisés

¹ Université de Franche-Comté, IRMA/ENISYS/FEMTO-ST, UMR 6174 CNRS, 4 place Tharradin, 25200 Montbéliard, France.
² IRSN, LEDI/SDI/DPRH, BP-17, 92262 Fontenay-aux-Roses, France
³ Université de Franche-Comté, COSMI/AS2M/FEMTO-ST, UMR 6174 CNRS, 24 rue Alain Savary, 25000 Besançon, France

Received: 25 August 2009
Accepted: 25 November 2009

Abstract

In case of accidental exposure to radiation, it is necessary to establish as soon as possible a dosimetry report for each victim. In most cases, this report is based on medical images of the victim, enabling the construction of a personalized realistic numerical model, also called a voxel phantom. Unfortunately it is not always possible to perform the medical imaging of the victim since the technology may be unavailable or to avoid additional exposure to radiation. In such cases, the commonly used method is to represent the victim with a numerical model like the “Reference Man”, a voxelized phantom representative of the average male individual. The treatment accuracy depends on the diagnosis precision and, consequently, on the similarity of the phantom and/to the victim. A precise dosimetry evaluation requires a personalised and realistic phantom whose biometric characteristics match the victim; such model is often unavailable. The Case-Based Reasoning (CBR) is a problem solving method for the conception of intelligent systems. It imitates the analysis, understanding and reconstruction of the human intelligence. The ReEPh project (Research of Equivalent Phantom) proposes to use the CBR principles to retrieve from a set of phantoms, the most adapted one to the irradiated victim. For this study, the ReEPh platform retrieves, stores and compares existing phantoms to a victim. A graphic interface enables the user to compare victim’s characteristics to the ones of the most similar phantoms available in the database. This defines a similarity index presenting the equivalence between the victim and the suggested phantom. Moreover, a confidence index is also assessed to define the uncertainty implied by the RaPC choice procedure.

Résumé

En cas d’accident radiologique il est nécessaire d’établir, le plus rapidement possible, un bilan dosimétrique de chaque victime. Dans la plupart des cas, ces bilans sont basés sur des images médicales du corps humain, permettant ainsi de construire un modèle numérique de la victime appelé fantôme voxélisé. Malheureusement, il n’est pas toujours possible de réaliser l'imagerie médicale, le matériel n’étant pas immédiatement disponible ou pour éviter une exposition supplémentaire de la victime aux radiations. L’adaptation des traitements dépend directement de la rapidité et la précision du diagnostic, et par conséquent de la ressemblance du fantôme à la victime. Le raisonnement à partir de cas (RàPC) est une méthode de résolution de problèmes imitant le raisonnement humain. Le projet ReEPh (Research of Equivalent Phantom) repose sur les principes du RàPC pour retrouver, adapter et stocker les fantômes voxélisés les plus proches des victimes. Cette première version de la plate-forme intègre le stockage de nouveaux fantômes ainsi que la recherche des fantômes connus les plus proches des caractéristiques d’une victime en se basant sur le calcul de la similarité et d’un indice de confiance, certaines caractéristiques de la victime pouvant être ignorées.