Approche hybride "acquisition comprimée - asservissement visuel - suivi de structures déformables" : application à l 'imagerie médicale

par Bassel Haydar

Projet de thèse en Automatique

Sous la direction de Nicolas Andreff, Adrien Bartoli et de Brahim Tamadazte.

Thèses en préparation à Bourgogne Franche-Comté , dans le cadre de SPIM - Sciences Physiques pour l'Ingénieur et Microtechniques , en partenariat avec FEMTO-ST Franche Comté Electronique Mécanique Thermique et Optique - Sciences et Technologies (laboratoire) et de AS2M - Département Automatique et Systèmes Micro-Mécatroniques (equipe de recherche) depuis le 13-03-2017 .


  • Résumé

    Le but de ce travail de thèse est à la fois le développement d'outils mathématiques avancés : schémas d'acquisition comprimée, suivi de structures anatomiques déformables, caractérisation des lésions par apprentissage [5] dans les images médicales (OCT, confocale, endoscopiques). Ceci en s'appuyant sur un système OCT commercial dont l'équipe MiNaRoB a fait l'acquisition, sur un microscope confocale fibré et sur un endoscope disponible dans l'équipe ENCOV. Il faudra y apporter certaines modifications en vue de l'adaptation à notre application. À noter que le fonctionnement d'un système OCT est fondé sur un balayage, à l'aide d'un miroir de scan à deux degrés de liberté. Ainsi, chaque pixel (plus précisément chaque carotte) est acquis de manière séquentielle et indépendante. L'acquisition par balayage est totalement en phase avec les techniques de d'acquisition comprimée. Ainsi, nous chercherons non pas à faire l'acquisition de tous les pixels élémentaires mais seulement d'un certain nombre pour reconstruire une image OCT de la même résolution. Les trajectoires de balayage seront définies de manière à optimiser la qualité de l'image obtenue, la dynamique du système de balayage ainsi que le temps d'acquisition. L'exécution de ces chemins sera assurée par une commande par asservissement visuel originale. Ceci devrait permettre d'utiliser l'OCT pour réaliser une biopsie optique sous contrôle endoscopique de pathologies telles que l'endométriose [6]. La capacité de reconnaissance de ce type de lésions pourra former un des critères d'optimisation du schéma de balayage.

  • Titre traduit

    Hybrid approach "compressed acquisition - visual servoing - deformable tracking" applied to medical imaging


  • Résumé

    The aim of this PhD thesis is the development of advanced mathematical tools: compressed acquisition paradigms, tracking of deformable anatomical structures algorithms, characterization of tissue lesions by learning [5] in the medical images (OCT, confocal, endoscopic). This is based on a commercial OCT system that MINAROB has acquired, on a fiber confocal microscope and on an endoscope available in the ENCOV team. For instance, it should be noted that the functioning of an OCT system is based on a scanning scheme, using a 2 degrees of freedom (DOF) mirror. Thus, each pixel (more precisely each optical core) is acquired sequentially and independently. Scanning acquisition is totally adapted to the development of compressed acquisition techniques. Thus, it is not necessary to acquire all the elementary pixels but only a certain number to reconstruct an OCT image of the same resolution. The scanning paths will be defined so as to optimize the image quality, the scanning system dynamics as well as the acquisition time. The achievement of these paths will be ensured by an original visual servoing control law. This should make it possible to use OCT to perform an optical biopsy under endoscopic control of pathologies such as endometriosis [6]. The ability to recognize this type of lesion may be one of the criteria for optimizing the scanning scheme.