Création et utilisation d'atlas en IRM de diffusion : application à l'étude des troubles de la conscience

Creation and use of atlases in diffusion : application to the study of consciousness impairment

• Auteur / Autrice : Félix Renard
• Direction : Christian Heinrich, Stéphane Kremer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Traitement du signal et des images
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Strasbourg

Mots clés

Mots clés contrôlés

Imagerie diagnostique

Cartographie cérébrale

Substance blanche

Imagerie par résonance magnétique

Atlas

Physiopathologie

Cerveau

Résumé

Le but de cette thèse a été la création d'atlas pour l'imagerie par résonance magnétique de diffusion (IRMd). L'IRMd est une modalité permettant d'observer indirectement pour la première fois les fibres de substance blanche in vivo. Le développement de l'imagerie médicale conduit à des volumes de données de plus en plus importants, pour des groupes d'individus de plus en plus nombreux. Les atlas permettent de modéliser cette grande quantité d'information tout en rendant compte de la variabilité inter-individuelle existant au sein d'une population. L'aide au diagnostic est rendue plus performante par la prise en compte implicite d'une grande base d'images de référence. La modalité d'IRMd délivre des signaux complexes permettant d'étudier aussi bien des phénomènes locaux que des mécanismes globaux à l'échelle du cerveau. En raison de la complexité de ce type d'imagerie, il a été nécessaire de développer des outils statistiques, basés sur des atlas, permettant de quantifier ces phénomènes pathologiques, et de les différencier des phénomènes normaux. Le but de cette thèse a été la création d'atlas probabilistes dans un cadre général, et leur application en IRMd pour des patients atteints de troubles de la conscience. Plus précisément, la construction de cet atlas a consisté premièrement en la modélisation probabiliste d'une population de référence supposée saine, deuxièmement en l'identification des différences statistiquement significatives entre un nouvel individu présentant des troubles de la conscience et l'atlas probabiliste. La création de cet atlas doit permettre une meilleure compréhension des mécanismes physiopathologiques sous-tendant les troubles de la conscience.

This dissertation deals with the creation of an atlas for diffusion magnetic resonance imaging (dMRI). For the first time, diffusion MRI allows to characterize the underlying neuronal structures. The development of medical imaging leads to more and more important data, for more and more persons. This atlas allow to model this new, important quantity of information, taking into account the inter-individual variability existing in a population. The help of diagnostic is more efficient, with the implicit knowledge of a large database of reference images. The dMRI modality delivers complex signals permitting to study the brain at different scales, from the voxel to the whole brain. Due to the complexity of this kind of imaging, it has been necessary to develop some statistical tools, based on the atlas, permitting to quantify pathological phenomena, and to differentiate them from normal phenomena. The aim of this thesis is the creation of probabilistic atlas for a general case, and the application of the dMRI for persons who have consciousness impairment. More precisely, the conception of this atlas consists in one hand to elaborate a probabilistic model of a normal population supposed healthy, and on the other hand to identify significant statistical differences between a person with some consciousness impairment and the probabilistic atlas. The creation of this atlas permits a better understanding of the physio pathological mechanisms of the consciousness impairments.