Imagerie et indexation bio-médicale

La thermothérapie guidée par IRM permet d’obtenir en temps réel la carte de température d’un organe ciblé afin de contrôler l’ablation d’une tumeur par hyperthermie locale. L’information spatiale de température obtenue au cours du temps doit être recalée sur une même postion afin de permettre le calcul de la dose thermique, critère permettant d’evaluer la nécrose tissulaire provoquée par l’hyperthermie appliquée sur la tumeur. Afin de compenser les mouvements qui sont principalement dus à la respiration (dans le cas d’organes abdominaux), des algorithmes d’estimation de mouvement basés flot-optique sont utilisés. Mais ces algorithmes doivent prendre en compte les artefacts Radio-Fréquence de l’outils de chauffage qui entraîne des changements globaux d’intensité, ou encore les changements de temps de relaxation des tissus dus au à l’hyperthermie appliquée qui eux entraînent des changement locaux d’intensité. Lorsque l’un de ces phénomènes se produit, les méthodes purement basées flot-optique amènent à une mauvaise estimation du mouvement, et donc à une mauvaise estimation de la nécrose tissulaire. La méthode d’estimation de mouvement par Analyse en Composantes Principales proposée apporte une meilleure robustesse face aux changements locaux et globaux d’intensité, et permet donc d’obtenir des cartes de nécroses tissulaire de meilleure précision.
Cette méthode d’estimation se décompose en 2 étapes:

  • un modèle de mouvement paramétrique est calculé à l’aide de l’ACP pendant une étape d’apprentissage (notre postulat étant que le mouvement induit par le cycle respiratoire est périodique et donc reproductible).
  • durant l’intervention, le mouvement est caractérisé à l’aide de la “base” de mouvement calculée pendant l’étape d’apprentissage. Il suffit de caculer seulement un petit jeux de paramètres, puisque l’ACP nous a permis de réduire la dimensionnalité de notre problème.

Chaîne de traitement proposée


Reconstruction du champ de déplacement à partir de la base du modèle de mouvement caclulé pendant l’étape d’apprentissage.


A&B: Distribution de la température après 40 secondes de chauffage par Radio-Fréquence.
A - Méthode basée flot optique
B - Méthode proposée
La déformation du point de chauffage marqué par la flèche rouge est présente en A et absente en B: le changement local d’intensité provoqué par le chauffage induit une mauvaise estimation de mouvement de la part des algorithmes basés flot optique. Cet artefact de déformation est absent avec la méthode proposée


C&D: Carte de dose thermique correspondante. Seule la carte obtenue avec la méthode proposée permet d’obtenir une estimation correcte de la nécrose tissulaire induite par l’hyperthermie locale.


Image anonymée d’un patient sain en respiration libre.
A gauche, image originale, à droite image corrigée avec la méthode proposée.
Travail effectué en collaboration avec le Laboratoire IMF (Directeur Prof. Chrit Moonen)


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