Segmentation et suivi de structures par modèle déformable élastique non-linéaire : application à l'analyse automatisée de séquences d'IRM cardiaques

= Segmentation and tracking of structures by Non-linear deforma ble elastic template : Application to the analysis of 40 cardiac MR sequences

• Auteur / Autrice : Joël Schaerer
• Direction : Isabelle Magnin, Patrick Clarysse
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Images et systèmes
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Lyon, INSA

Mots clés

Mots clés contrôlés

Maladies cardiovasculaires

Coeur

Imagerie par résonance magnétique

Imagerie médicale

Résumé

. . . Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes focalisés sur l'évolution de la méthode du Gabarit Déformable Élastique (GDE) pour l'extraction automatique de l'anatomie cardiaque (cavités ventriculaires et enveloppe péricardique), développée au laboratoire Creatis-LRMN. Le GDE consiste à représenter le myocarde par un modèle de forme a priori que l'on déforme élastiquement pour l'adapter à la forme spécifique du coeur du patient. Au cours de cette thèse, un nouvel algorithme non-linéaire, permettant une meilleure prise en compte de la variabilité de la forme du coeur, a été développé en collaboration avec l'Institut Camille Jordan de Mathématiques Appliquées à Lyon. La collaboration avec des mathématiciens permet d'asseoir nos travaux sur des bases théoriques solides : une preuve de convergence de l'algorithme a été proposée [1). Nous proposons en outre une méthode de multirésolution sur le maillage qui permet une accélération significative de l'algorithme, ainsi qu'une méthode de perturbation singulière permettant de s'assurer que le modèle est parfaitement adapté aux données [2]. Parallèlement, un travail a été réalisé pour l'amélioration de l'attache aux données [3] et en particulier du champ de force qui guide la déformation du gabarit, de manière à améliorer la robustesse de la méthode, notamment avec les données issues des imageurs modernes. Nous proposons également plusieurs contributions pour le positionnement initial du modèle dans les images. En particulier, l'utilisation d'un recalage par fonctions splines de plaque mince a été proposé [4], en collaboration avec le Professeur L. Axel à New York. Enfin, nous proposons d'étendre le GDE pour une modélisation dynamique et non plus statique du coeur, en s'appuyant sur une représentation harmonique du mouvement sur l'ensemble du cycle cardiaque et en proposant un algorithme original de résolution [5, 6]. Cette dernière proposition constitue sans doute la principale contribution de notre travail. Elle s'appuie là-aussi sur des résultats théoriques. Les méthodes proposées sont évaluées sur des données de synthèse et des données réelles acquises chez l'homme et le petit animal.

Towards an automated interpretation of medical images of the heart The development of imaging techniques can now collect inside the human body and also to characterize the functional status of organs of a patient. Thus, the anatomy and movement of a heart patient can be studied in Magnetic Resonance lmaging (MRI). However, this result aIso result in an increase of information (several hundreds or even thousands of images) that the doctor must understand and synthesize to establish his diagnosis. Lt is therefore essential to develop new software capable of 'digest' this wealth of information in order to highligt the useful result. The proposed development in this thesis falls within this framework. The method being developed aims to quickly generale 30 maps detailed the normality of movement of the heart from the analysis of all the images acquired by the radiologist during an examination in the patient. Il exploits the knowledge available at present on the anatomy and physiology and heart based on a priori model of the anatomy and dynamics cardiac called Elastic deformation gauge. This multidisciplinary work was conducted in collaboration with mathematicians, among others. The theory was developed and translated into a program.