Letteratura scientifica selezionata sul tema "Traitement d'images – Médecine"

Cette thèse présente en neuf chapitres et deux annexes l'analyse détaillée, la formalisation et l'amélioration des principales étapes de l'analyse factorielle des séquences d'images (Asfi). Le chapitre I définit le but de cette analyse: estimer les cinétiques et les images fondamentales d'une séquence. Les hypothèses de travail et le formalisme sont présents. Le chapitre II décrit les trois étapes de l'Asfi: regroupement des pixels des images, réduction de l'espace de travail, recherche des éléments fondamentaux. Le chapitre III décrit les précédentes applications, en chimie et en imagerie. Le chapitre iv analyse les principales insuffisances des algorithmes classiquement utilises en Asfi. Le chapitre v présente plusieurs méthodes originales de regroupement des pixels: indice d'agrégation stochastique, algorithmes local et global d'agrégation stochastique et par méthode des nuées dynamiques. Le chapitre vi étudie les méthodes de réduction de l'espace de travail et propose une méthode optimale originale. Le chapitre vii présente quatre algorithmes originaux pour la recherche des cinétiques fondamentales: pole fixe, coordonnées négatives, facettes, indicatrice et polyèdre minimal. Le chapitre viii montre des résultats obtenus sur fantômes numériques et physiques. Le chapitre ix montre les limites théoriques de ce groupe de méthodes. Les annexes traitent de la construction des fantômes et de l'implantation sur micro-ordinateur

Apres une presentation succinte de la situation de l'imagerie numerique en general et de ses applications medicales en particulier, l'accent est mis sur les modes de formation des images en medecine nucleaire, et plus specialement sur certains defauts des gamma-cameras. La correction de ces defauts est abordee, d'une part a travers une phase d'evaluation d'un correcteur en ligne des distorsions geometriques developpe par le laboratoire de physique nucleaire des hautes energie de l'ecole polytechnique, et, d'autre part, a travers l'etude de la fonction de transfert du detecteur. L'utilite de la connaissance de la ftm pour le choix d'un collimateur et pour restaurer les images acquises est mise en evidence. Partant de la, diverses techniques sont proposees pour extraire des parametres d'interet clinique concernant la cinetique cardiaque a partir de ventriculographies isotopiques et de tomographies des cavites cardiaques synchronisees sur le signal electrocardiographique

La biologie des organismes et du développement nécessite l'observation de modèles biologiques en grand nombre. Les processus d'experimentation doivent être automatisés, et interactifs entre les environnements observé et observateur. L'analyse d'images et la robotique de laboratoire permettent de traiter l'information par des processus à intelligence artificielle sensori-motrice, ne faisant intervenir que des formes, dans des images réelles, ou des images multiparamétriques de mesures ou d'action. Dans leur intégralité, ces processus seront capables de s'adapter à l'environnement et de prendre les décisions adéquates dans le déroulement des protocoles, pour atteindre un but de reconnaissance, d'identification ou d'action sur l'environnement. La texture des images sont des représentations fondamentales des connaissances dans ces processus. La modélisation, dans des espaces de textures prétopologiques, permet des mesures quantitatives ou qualitatives. La classification multihiérarchie en donne la structure d'organisation. La texture pretopologique permet d'effectuer des mesures dans des ensembles d'elements, ou les relations ne sont pas toutes transitives (classes d'équivalence et d'ordres), et provoquent des interferences de propriètés generant la texture

Cette étude traite de la reconstruction 3D automatique d'arborescences spatiales, avec application à la neurochirurgie stéréotaxique. Sont abordées toutes les étapes de calibration, de filtrage et de reconstruction aboutissant à la connaissance précise des réseaux vasculaires en général et du réseau vasculaire cérébral en particulier. Les problèmes de correction des déformations et de calibration optique sont tout d'abord étudiés. Une méthode générale de correction des déformations géométriques provoquées par le système d'acquisition est proposée. La localisation 3D du patient est ensuite réalisée par une méthode originale utilisant quatre plots de référence. Les paramètres intrinsèques ayant été déterminés à partir d'un fantôme spécifique, le changement de repère est déterminé au moyen de quatre points de référence de coordonnées relatives connues. La reconstruction 3d des structures vasculaires est basée sur l'appariement de l'axe central des vaisseaux a partir de trois projections. Le squelette a reconstruire est extrait à l'aide de différents filtres morphologiques et itératifs. Un segment étant défini entre deux croisements, l'algorithme de reconstruction réalise l'appariement de chaque segment sur les trois vues simultanément en respectant des critères d'épipolarité et de connectivite 2D et 3D. L'utilisation de marges d'erreurs, définies empiriquement, empêche l'algorithme de converger vers des impasses. Chaque segment 3D est décrit par une suite de points de coordonnées connues. Enfin, des méthodes précises de quantification des structures vasculaires à partir de deux projections (diamètre, volume) sont proposées afin de compléter les informations sur l'arbre reconstruit. Les résultats de reconstruction obtenus sur des fantômes et des réseaux vasculaires cérébraux réels sont finalement présentés

Une etape de segmentation de l'image echographique s'avere necessaire pour en extraire les informations quantitatives utiles pour l'etude de la fonction cardiaque comme: la fraction d'ejection ventriculaire, les variations de volume myocardique pendant un cycle,. . . Nous proposons de caracteriser chaque region de l'image par ses attributs optimaux de texture que l'on determine par une etude statistique (analyse en composantes principales) des proprietes de structure locale des pixels dans un voisinage donne. Le choix d'une formulation statistique de l'analyse de texture permet un traitement unifie des micro et macrotextures. La pertinence des attributs est verifiee par une analyse factorielle discriminante sur des textures de synthese naturelles et echographiques. Une procedure de classement automatique par apprentissage effectue la segmentation par regroupement des pixels de caracteristiques homogenes. L'hypothese d'une distribution gaussienne multivariee conduit a la definition d'une regle d'affectation optimale des individus (critere de bayes) fondee sur la distance de mahalanobis. Des solutions algorithmiques rapides sont proposees pour le calcul des attributs et de la distance de mahalanobis. Ce travail presente aussi une etude des differents problemes lies a l'acquisition et la formation des images echographiques sectorielles, et propose des solutions pour adapter un certain nombre d'operateurs classiques de traitement d'images, en coordonnees polaires: operateurs de derivation du gradient directionnel et laplacien, operateurs de sobel et de prewitt ainsi que des operateurs d'amelioration d'images comme le filtre median et moyenneur

L'objectif principal de ce travail est la mise au point et l'experimentation de nouveaux outils informatiques destines a donner au praticien les moyens d'ameliorer son efficacite, definie ici comme la resultante d'une connaissance operationnelle basee sur une evaluation permanente des efficacites globales et relatives des moyens mis en uvre. Nous montrons que si l'ordinateur a permis d'ameliorer la gestion du dossier medical, ses potentialites comme moyen d'evaluation permanente et continue des efficacites restent sous-utilisees. Le developpement d'un logiciel de gestion du dossier medical dans un service de cancerologie nous a permis de mieux comprendre les potentialites et les limites de l'informatique. Parallelement, nous avons prolonge une reflexion sur la representation graphique des donnees issues de la litterature medicale en etudiant la meta-analyse, et en conduisant plusieurs etudes dans ce domaine. Nous avons enfin collabore a la maquette d'un logiciel de traitement graphique des donnees cliniques et biologiques. Les graphiques issus de ce logiciel sont des profils chronologiques offrant la possibilite d'etudier soit un malade unique, soit une population de malades, soit le profil d'un nouveau malade projete sur un profil de reference choisi par l'utilisateur. L'efficacite de ces graphiques est analysee en tant qu'aide pour le praticien dans une demarche de type evaluation-innovation. Nous estimons avoir atteint les principaux objectifs et demontre que la methodologie suivie permet de depasser le cloisonnement habituel entre une pratique quotidienne ou l'information est recue sous forme litteraire, ou sous la forme de tableaux de donnees numeriques, et une recherche scientifique utilisant des representations graphiques rarement directement exploitables. De futurs developpements sont en vue, necessitant la collaboration active d'autres acteurs du secteur de la sante, medecins et non medecins

Une methode originale basee sur la classification automatique est proposee pour segmenter les images des series dynamiques. Un test rigoureux et original est propose pour determiner le nombre de facteurs independants statistiquement significatifs contenus dans une serie d'images scintigraphiques. En microscopie electronique les methodes d'analyse multivariee peuvent etre utilisees pour la classification de series d'images de macromolecules et pour la reconstruction en 3 dimensions

Ce travail concerne l'évaluation des approches orientées « système à base de connaissances » pour l'interprétation des images médicales, en application à l'échoendoscopie oesophagienne et le développement d'un système d'aide au « staging » des tumeurs. Il est montré comment les approches intelligentes (systèmes experts et fusion d'information) peuvent permettre de rationaliser l'utilisation de l'ensemble de connaissances à priori. L'extraction pertinente de structures anatomiques, dans notre cas, la structure oesophagienne, devient une application naturelle de l'ingénierie des connaissances. Cette extraction s'appuie sur une segmentation des images. La robustesse requise pour ces algorithmes impose le développement d'architectures avancées de traitement permettant de compenser le faible contenu numérique de ces images. Trois exemples concrets sont détaillés : l'extraction 2D de l'interface oesophagienne interne, l'extraction 3D des interfaces oesophagiennes et , le suivi spatial avec la reconstruction 3D de l'artère aorte. Les connaissances sont représentées par des modèles statiques ou dynamiques (modèles flous, géométriques ou évidentiels). Nous avons examiné une approche qui exploite la complémentarité des probabilités et de la logique floue pour obtenir une représentation « fidèle » des connaissances à priori. Modèles flous et réalité statistique sont mis en adéquation dans une base d'apprentissage. Il est montré comment toutes ces composantes peuvent être intégrées dans une architecture cohérente et hiérarchiquement organisée
This work concerns the approach evaluations, which are oriented « knowledge based system » for medical images interpretation applied to esophagus echoendoscopy and the development of aid system for tumor staging. It's shown how the intelligent approaches (expert system and information fusion) can allow rationalizing the using of a priori knowledge. The pertinent extraction of anatomic structures, in our case, esophagus structure, becomes a natural application in the knowledge engineering. This extraction is based on the image segmentation. The required robustness for these algorithms impose the advanced architectures development allowing the compensation of low numerical content of these images. Three concrete examples are detailed : 2D extraction of the esophagus' interface, 3D extraction of the esophagus' interfaces and spatial following with 3D reconstruction of the aorta. Knowledge is represented by static or dynamical model (fuzzy, geometric or evidential models). The approach using the complementarities of probabilities and fuzzy logic to obtain presentation « exact » of knowledge a priori. Fuzzy models and statistic reality are synchronized by a knowledge base. It's shown that all components can be integrated in a coherent architecture hierarchically organized

La nécéssité actuelle de la fusion de données en traitement d'images est directement issue de la multiplication des données disponibles à partir de ou des système(s) d'imagerie médicale qui sont utilisés conjointement pour observer un même phénomène sous des aspects différents. Le problème que l'on se pose en fusion de données peut s'exprimer comme un problème de décision sur la vérité ou la vraisemblance d'une proposition étant donnée une ou plusieurs informations issues d'un même capteur ou de capteurs différents. En ce qui concerne les applications, il s'agit de prendre en compte l'aspect imprécis, incomplet et incertain des données apprises sur chaque capteur et l'aspect redondant, complémentaire et conflictuel de l'ensemble des informations. Les caractéristiques complexes des systèmes informatifs doivent être introduites dans toutes les étapes d'un processus de fusion, depuis les hypothèses jusqu'à la décision. Le but général de la thèse est une contribution à la segmentation 2D d'images par la théorie des croyances appliquée aux séquences d'images IRM du rachis lombaire. L'objectif médical, à terme, est l'analyse globale et locale des courbures de la colonne vertébrale pour l'étude de ses déformations 3D à partir de séquences obtenues par l'Imagerie par Résonance Magnétique (IRM). Dans le carde de ce travail, nous nous sommes intéressées à la première étape : la segmentation des vertèbres. L'utilisation des méthodes classiques de segmentation ne nous a pas permis d'obtenir le contour des vertèbres sur les images IRM recueillies. Nous avons alors décidé d'exploiter l'apport des méthodes de fusion de données pour nous aider dans la validation des points issus de la segmentation par contour actif. Pour cela, nous proposons un schéma générique de fusion de données dans le cadre de notre application. Ce schéma doit permettre d'exploiter les données issues de différents niveaux d'analyse (au niveau des pixels, au niveau des contours) pour extraire l'information la plus fiable et la plus exacte dans un but d'aide à la segmentation, afin de prendre en compte les effets de volume partiel lié au protocole de l'acquisition IRM. Pour l'architecture de fusion proposée, basée sur la théorie des croyances, nous avons essayé de justifier le choix : des connaissances a priori ; de l'espace de discernement ; du modèle de représentation ; des paramètres indispensables à la discrimination des hypothèses de départs ; de la stratégie de fusion, distribuée ou globale ; des critères de décision. Nous discutons de la validité des résultats trouvés, des perspectives envisagées et nous terminons par un exemple de résultat de calcul de déformation 3D
The current need for the fusion of data in image processing results directly from the multiplication of the data available starting from or of the systems of medical imagery which are used jointly to observe a same phenomenon under different aspects. The problem, which we pose in fusion data, can be expressed like a problem of decision on the truth or the probability of a proposal being given one or more information resulting from a same sensor or sensors different. With regard to the applications, it is a question of taking into account the vague, incomplete and dubious aspect of the data learned on each sensor and the redundant, complementary and conflict aspect of the whole of information. The complex characteristics of the informative systems must be introduced into all the stages of a process of fusion, from the assumptions the decision. The general goal of the thesis is a contribution to the segmentation 2D of images by belief theory applied to the sequences of images by Magnetic Resonance Imagery (MRI) of the lumbar rachis. The medical objective, in the long term, is the total and local analysis curve of the spinal column for the study of its deformations 3D starting from sequences obtained by MRI. Within the framework of this work, we were interested at the first stage : the segmentation of the vertebrae. The use of the traditional methods of segmentation did not enable us to obtain the contour of the vertebrae on images MRI acquisited. We then decided to exploit the contribution of the methods of data fusion to help us in the validation of the points resulting from the segmentation by active contour. For that, we propose a generic diagram of fusion data within the framework of our application. It diagram must allow of exploit the data exit of different level of analyze (at level of pixel, at level of contour) for extract the information the more reliable and the more exact in a goal of assistance with segmentation, in order to take in account the effect of partial volume dependent with protocol of acquisition MRI. For the architecture of fusion suggested, based on the theory of beliefs, we tried to justify the choice : a priori knowledge ; frame of discernement ; model of representation ; parameters essential to the discrimination of the starting assumptions ; strategy of fusion, distributed or global ; decision criteria. We discuss the validity of the found results, of the prospects considered and we finish for example of computation result of deformation 3D spinal column and vertebra