Approches multi résolution en reconstruction tomographique 3D : Application à l'angiographie cérébrale

= Wavelet methods for 3d tomography reconstruction. Application to cerebral angiography

• Auteur / Autrice : Stéphane Bonnet
• Direction : Françoise Peyrin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Traitement de l’image
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Informatique et Information Pour La Societe (Lyon ; 1992-2008)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CREATIS - Centre de Recherche et d'Application en Traitement de l'Image et du Son, UMR5515 (Lyon, Rhône ; 1995-2006)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Angiographie

Imagerie médicale -- Qualité de l'image

Traitement d'images

Résumé

L’angiographie rotationnelle (AR) 3d devient une aide indispensable au traitement endovasculaire des pathologies cérébrales. Elle offre au médecin la possibilité d'examiner en 3d la complexité de l'arbre vasculaire cérébral en vue d’un geste thérapeutique plus sur. Le volume visualise est le résultat d’un algorithme de reconstruction tomographique applique a un ensemble de projections rayons x acquises pendant l1njection d’un produit de contraste. Ce travail vise a proposer de nouvelles méthodes de reconstruction tomographique pour accéder a la représentation d’un objet à différents niveaux de résolution a partir de ses projections. L’idée sous-jacente est de pouvoir effectuer des traitements d’image dans cet espace intermédiaire afin d'améliorer la rapidité et la qualité de la reconstruction. Dans un premier temps, nous ayons explore les relations existant entre ondelettes et tomographie pour une géométrie d'acquisition parallèle. Nous présentons un algorithme original de reconstruction tomographique applicable à des ondelettes séparables ou quinconces. Celui-ci est valide sur des données expérimentales, acquises par rayonnement synchrotron a l’ESRF, Grenoble. La généralisation de ces méthodes de reconstruction en géométrie divergente (2d-3d) est ensuite étudiée. Le principal obstacle réside dans le calcul de la transformée de radon a partir dune telle acquisition. Nous proposons alors un algorithme de reconstruction multi résolution approchée exploitant a la fois la géométrie d'acquisition particulière en AR 3d et la non séparabilité des ondelettes. Des simulations sur fantômes mathématiques ont permis de valider notre méthode et de fixer ses limites d’utilisation. L utilisation de ces techniques en AR 3d est enfin présentée sur des données réelles acquises a l’hôpital neurologique de Lyon. La reconstruction initiale rapide de l'arbre vasculaire a basse résolution avec ajout progressif des détails dans une région d’intérêt est ainsi démontrée.

3D rotational angiography (RA) is raising increasing interest for diagnostic in the field of endovascular treatment of intracranial Aneurysms. It brings to the physician valuable 3d information of the cerebral vascular 3D reconstruction of arterial vessels is Obtained via a cone-beam reconstruction algorithm applied onto a set of contrast-enhanced x-ray images. This thesis suggests new Tomographic reconstruction methods in order to access directly the Representation of a 3d object at different resolutions from its projections. The underlying idea is to apply image processing techniques in this intermediate space to increase both image quality and Computation time. In a first step, the natural relationship between wavelets and Computerized tomography is investigated for parallel beam geometry. It provides a rigorous mathematical framework where multiresolution Analysis can be considered. We present an original tomography Reconstruction algorithm satisfying either separable or quincunx Wavelet schemes. It has been validated on experimental data, acquired Using synchrotron radiation at the ESRF, Grenoble. The generalization of these reconstruction methods for divergent geometries (2d-3d) is then studied. The main difficulty consists in the direct computation of the radon transform from a divergent data set. Nevertheless, we propose an approximate multiresolution algorithm that makes full use of the particular acquisition geometry in 3D RA and of the special Choice of non separable wavelets. Simulations on mathematical phantoms allowed validating our algorithm and fixing its conditions of Use. Lastly, these multiresolution techniques were successfully applied to 3D rotational angiography. The feasibility of our Reconstruction method w as shown on clinical data, acquired at the Neurological hospital in Lyon. A fast low-resolution reconstruction of the 3D arterial vessels with the progressive addition of details in a Region of interest w as demonstrated.