Gabarits déformables élastiques pour la segmentation et le suivi de mouvement du coeur en Imagerie par Résonance Magnétique

= Deformable elastic template for the segmentation and the motion tracking of the heart in Magnetic Resonance Imaging

• Auteur / Autrice : Fabrice Vincent
• Direction : Isabelle Magnin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Images & Systèmes
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Électronique, électrotechnique, automatique (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CREATIS - Centre de Recherche et d'Application en Traitement de l'Image et du Son, UMR5515 (Lyon, Rhône1995-2006)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitement d'images -- Techniques numériques

Élasticité

Éléments finis, Méthode des

Cardiologie

Coeur

Imagerie par résonance magnétique

Résumé

Nous proposons dans ce mémoire un gabarit déformable dont l'énergie de régulation est issue de la théorie de l'élasticité. Nous appliquons ce gabarit à la segmentation 2D/3D et au suivi du cœur en imagerie cardiaque, notamment en Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) standard et de marquage tissulaire. L'objectif médical ainsi poursuivi est la quantification de la fonction contractile du cœur, quantification qui permet d’améliorer la diagnostic de certaines pathologies cardio-vasculaires telles que l'ischémie myocardique. Dans un premier temps, nous décrivons le contexte médical et scientifique de la quantification de la fonction contractile du cœur en traitement d’images. Nous proposons ensuite une synthèse sur une classe de méthodes de segmentation, « les gabarits déformables », qui permet d'introduire des connaissances a priori dans le processus de segmentation. Nous étudions alors un gabarit déformable original dont l’énergie interne est constituée par l’énergie élastique d’un matériau isotrope linéaire. Nous effectuons tout d’abord un rappel des notions élémentaires de la théorie de l'élasticité et de la Méthode des Éléments Finis qui permet la résolution numérique des problèmes d'élasticité. Nous exposons ensuite les principes théoriques d'un gabarit déformable reposant dur l'énergie élastique. Nous proposons également une amélioration de celui-ci par l'ajout d'un terme régularisant les interfaces du gabarit. Nous exposons enfin des résultats de l'application de notre gabarit à la segmentation et au suivi du cœur en IRM standard d'une part, et en IRM de marquage tissulaire, d'autre part.

We propose in this report an original deformable template whose regularisation energy comes from the theory of elasticity. We apply this template to the 2D/3D segmentation and the motion tracking of the heart in Magnetic Resonance (MR) Imaging, with and without tagging. The medical purpose of such image processing techniques is to quantify the contractile function of the heart and detect abnormalities related to cardiovascular diseases such as ischaemia. We first show that a template whose energy is composed of a data term and the elastic energy, gives good segmentation results on 2D/3D MR standard images. We the propose an improvement of this template by adding an energy component that regularizes the interfaces and a pixel based matching criterion. We illustrate the good behaviour of the proposed template by tracking the heart motion in tagged MRI.