Traitement sémantique et flexible de requêtes d'images médicales en utilisant une ontologie

Semantic and flexible query processing of medical images using ontologies

• Auteur / Autrice : Yahia Chabane
• Direction : Farouk Toumani
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 19/12/2016
• Etablissement(s) : Clermont-Ferrand 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences pour l'ingénieur (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Informatique, de Modélisation et d'Optimisation des Systèmes
• Jury : Président / Présidente : Ladjel Bellatreche
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mohand Saïd Hacid, Hélène Jaudoin, Christophe Rey
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ladjel Bellatreche, Mohand Saïd Hacid

Mots clés

Mots clés contrôlés

Informatique

Imagerie médicale

Mots clés libres

Requêtes ontologiques

Raisonnement de relaxation

Recherche sémantique d’images médicales

Ontologie de polype

Ontological queries

Relaxation reasoning

Semantic medical image retrieval

Polyp ontology

Résumé

L’interrogation efficace d’images en utilisant un système de recherche d’image est un problème qui a attiré l’attention de la communauté de recherche depuis une longue période. Dans le domaine médical, les images sont de plus en plus produites en grandes quantités en raison de leur intérêt croissant pour de nombreuses pratiques médicales comme le diagnostic, la rédaction de rapports et l’enseignement. Cette thèse propose un système d’annotation et recherche sémantique d’images gastroentérologiques basé sur une nouvelle ontologie des polypes qui peut être utilisée pour aider les médecins à décider comment traiter un polype. La solution proposée utilise une ontologie de polype et se base sur une adaptation des raisonnements standard des logiques de description pour permettre une construction semi-automatique de requêtes et d’annotation d’images. Une deuxième contribution de ce travail consiste dans la proposition d’une nouvelle approche pour le calcul de réponses relaxées des requêtes ontologiques basée sur une notion de distance entre un individu donné et une requête donnée. Cette distance est calculée en comptant le nombre d’opérations élémentaires à appliquer à une ABox afin de rendre un individu donné x, une réponse correcte à une requête. Ces opérations élémentaires sont l’ajout à ou la suppression d’une ABox, d’assertions sur des concepts atomiques (ou leur négation) et/ou des rôles atomiques. La thèse propose plusieurs sémantiques formelles pour la relaxation de requêtes et étudie les problèmes de décision et d’optimisation sous-jacents.

Querying efficiently images using an image retrieval system is a long standing and challenging research problem.In the medical domain, images are increasingly produced in large quantities due their increasing interests for many medical practices such as diagnosis, report writing and teaching. This thesis proposes a semantic-based gastroenterological images annotation and retrieval system based on a new polyp ontology that can be used to support physicians to decide how to deal with a polyp. The proposed solution uses a polyp ontology and rests on an adaptation of standard reasonings in description logic to enable semi automatic construction of queries and image annotation.A second contribution of this work lies in the proposition of a new approach for computing relaxed answers of ontological queries based on a notion of an edit distance of a given individual w.r.t. a given query. Such a distance is computed by counting the number of elementary operations needed to be applied to an ABox in order to make a given individual a correct answer to a given query. The considered elementary operations are adding to or removing from an ABox, assertions on atomic concept, a negation of an atomic concept or an atomic role. The thesis proposes several formal semantics for such query approximation and investigates the underlying decision and optimisation problems.