Segmentation de l'os cortical pour la prédiction des fractures ostéoporotiques. Application à l'imagerie in vivo (HRpQCT).

Cortical bone segmentation for the prediction of osteoporotic fractures. Application in vivo (HRpQCT)

• Auteur / Autrice : Mohamed Hafri
• Direction : Rachid Jennane, Eric Lespessailles
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Traitement du Signal et des Images
• Date : Soutenance le 23/11/2017
• Etablissement(s) : Orléans
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant (Centre-Val de Loire ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Imagerie multimodale multiéchelle et modélisation du tissu osseux et articulaire (Orléans ; 2012-2022)
• Jury : Président / Présidente : Eva Jakab-Toth
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Rachid Jennane, Eric Lespessailles, Eva Jakab-Toth, Hervé Delingette, Clovis Tauber, Julien Paccou
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hervé Delingette, Clovis Tauber

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fractures ostéoporotiques

Méthode des contours actifs

Traitement d'images -- Techniques numériques

Mots clés libres

Segmentation

Contours actifs

Ostéoporose

Os cortical

Fracture

Segmentation

Active contours

Osteoporosis

Cortical bone

Fracture

Résumé

Cette thèse concerne la segmentation d’images HRpQCT et l’évaluation d’indices morphologiques de l’os cortical pour le diagnostic de l’ostéoporose et la prédiction des fractures osseuses. Dans un premier temps,deux méthodes sont proposées pour la segmentation de l’os cortical. La première utilise une nouvelle approche des contours actifs basée sur la logique floue suivie d’une nouvelle technique de remplissage développée pour imiter le comportement des opérateurs pour séparer l’os cortical de l’os trabéculaire. La deuxième approche est une technique 3D à double contours actifs combinant à la fois les informations locales le long et entre les deux contours. Les deux approches de segmentation sont comparées à celles de l’état de l’art afin de valider leurs performances. Dans un second temps, différents indices extraits de l’os cortical sont utilisés pour déterminer leur potentiel de prédiction des fractures ostéoporotiques. Les résultats obtenus montent que l’analyse globale de l’os cortical masque des variations potentiellement importantes.Par conséquent, une décomposition régionale de l’enveloppe corticale est proposée afin d’améliorer la prédiction du risque fracturaire.

This thesis concerns the segmentation of HRpQCT images and the evaluation of the cortical bone parameters for the osteoporosis characterization and the fracture prediction. Firstly, two approaches were proposed to segment the cortical bone. The first uses a new fuzzy energy active contours approach followed by a new filling technique designed to mimic the behaviour of clinicians while extracting the cortical bone from the trabecularone. The second approach is a local based 3D dual active contours approach proposed to separate between three regions constituting the image. To move, this approach combines the local information along each point in the two contours conjointly with the information between them. The segmentation results of these approaches were confronted to the state of the art methods to validate their performance. Secondly,different parameters were extracted from the segmented cortical bone to monitor the association of these parameters with the osteoporotic fracture prediction. Global analysis of the cortical bone obscures potentially important regional variations. Therefore, regional cortical decomposition was proposed to illustrate that cortical sub-regions could improve the evaluation of fracture risk than the global analysis of the cortical bone.