L’imagerie médicale dans le projet VistaL’imagerie ... · PDF fileEuropean...

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L’imagerie médicale dans le projet Vista L’imagerie médicale dans le projet Vista Méthodes d’analyse d’images et de fusion de Méthodes d’analyse d’images et de fusion de données en imagerie médicale appliquées : données en imagerie médicale appliquées : Aux échographies 3D : Utilisation clinique des échographies 3D (imagerie per-opératoire ) Télérobotique en échographie 3D À l’imagerie cérébrale: Méthodes statistiques d’analyse et de recalage d’images anatomiques et fonctionnelles pour : l’indexation de bases d’images médicales L’aide à la recherche l’aide à la décision Mots clés: atlas probabilistes , recalage inter-individuel , planning opératoire, imagerie interventionnelle , télé imagerie méthodes statistiques d’analyse d’images , modèles déformables, classification , segmentation , recalage déformable
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    18-Mar-2018
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  • Limagerie mdicale dans le projet VistaLimagerie mdicale dans le projet VistaMthodes danalyse dimages et de fusion de Mthodes danalyse dimages et de fusion de donnes en imagerie mdicale appliques :donnes en imagerie mdicale appliques :

    Aux chographies 3D : Utilisation clinique des chographies3D (imagerie per-opratoire)Tlrobotique en chographie 3D

    limagerie crbrale:Mthodes statistiques danalyse et de recalage dimages anatomiques et fonctionnelles pour :

    lindexation de bases dimages mdicalesLaide la recherchelaide la dcision

    Mots cls: atlas probabilistes, recalage inter-individuel, planning opratoire, imagerie interventionnelle, tl imageriemthodes statistiques danalyse dimages, modles dformables, classification, segmentation, recalage dformable

    http://www.irisa.fr/vista/Themes/Demos/Medical/GIS/projetGIS.htmlhttp://www.irisa.fr/vista/Themes/Demos/Medical/segmentation/segmentation.english.htmlhttp://www.irisa.fr/vista/Themes/Demos/Medical/segmentation/segmentation.english.htmlhttp://www.irisa.fr/vista/barillot/Presentations/IPMI01/DeformableRegistration.htmhttp://www.irisa.fr/vista/barillot/Presentations/IPMI01/DeformableRegistration.htmhttp://www.irisa.fr/vista/Themes/Demos/Medical/PageNeurobase-fr.htmlhttp://www.irisa.fr/vistaC. BarillotContact: Christian Barillot: [email protected]; Pierre Hellier: [email protected]

    cbarillo

    http://www.irisa.fr/vista/Themes/Demos/Medical/multimodal/recalage_multimod.english.htmlmailto:[email protected]:[email protected]

  • Recalage inter-sujet adaptatif:Utilisation du flot optique et des estimateurs robustesRecalage inter-sujet adaptatif:Utilisation du flot optique et des estimateurs robustes

    Formulation gnrale (Formulation gnrale (estimation du flot optiqueestimation du flot optique): ):

    Estimation robuste du champ de dformation:Estimation robuste du champ de dformation:rduit la sensibilit au bruit et prserve la discontinuit des dformations:

    Algorithme Algorithme multigrillemultigrille adaptatif :adaptatif :(Pour plus de dtails, suivre ce lien)

    ( ) ( ) ( )[ ] 22,

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    rsSs

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    1

    22

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    Pyramide Pyramide multirsolutionmultirsolution Minimisation Minimisation multigrillemultigrille

    Extensible dautres Extensible dautres fonctions de similarits fonctions de similarits ((recalage IRM fonctionnellerecalage IRM fonctionnelle) :) :

    http://www.irisa.fr/vista/Themes/Demos/Medical/multimodal/recalage_multimod.english.htmlhttp://www.irisa.fr/vista/Themes/Demos/Medical/monomodal/recalage_monomod.english.html

  • Recalage Non-Rigide: RsultatsRecalage Non-Rigide: RsultatsProjet international Projet international dvaluationdvaluation

    Epidaure Vista

    McGillTalairach

    Cible Affine

    Qua

    drat

    ique

    Robu

    ste

    Cibl

    eExprience sur une base Exprience sur une base de donne de 18 sujetsde donne de 18 sujets

    http://www.irisa.fr/vista/Themes/Demos/Medical/GIS/projetGIS-eng.html

  • RelatedRelated linkslinksNon-linear registration of MRI acquisition of different subjectsEuropean Project Roboscope - Multi Modal Image Fusion Tools

    ReferencesReferencesAcknowledgments: The 3D US image of the baby was provided by Prof. Auer and his colleagues at ISM (Austria) in the framework of the EC-funded ROBOSCOPE project (HC 4018), a collaboration between the Fraunhofer Institute (Germany), Fokker Control System (Netherlands), Imperial College (UK), INRIA (France), ISM-Salzburg and Kretz Technik(Austria). This work has been granted by INRIA within the Cooperative Action Framework which involved the Epidaure and ISA projects of INRIA. Finally, we are grateful to Xavier Pennec and Nicholas Ayache for their support in this work.

    Non-linear registration of 3D ultrasound imagesNon-linear registration of 3D ultrasound images

    MotivationMotivation : : TrackingTracking of of tissue tissue deformation during deformation during surgery using 3D ultrasound.surgery using 3D ultrasound.

    Main issues:Main issues: NonNon--linear linear registration registration considered considered as a as a motion motion

    estimation problemestimation problem in a in a multiresolutionmultiresolution//multigridmultigridframeworkframework..

    Shortcomings Shortcomings for for nonnon--linearlinear registration of 3D registration of 3D Ultrasound images :Ultrasound images :

    -- Low SNR of ultrasound images characterized by Low SNR of ultrasound images characterized by RayleighRayleigh--governed speckle noise and corrupted by governed speckle noise and corrupted by GaussianGaussian--distributed electronic noise;distributed electronic noise;

    -- Motion ambiguities which arise when there isMotion ambiguities which arise when there isinsuinsuffifficientcient representation of spatial informationrepresentation of spatial information;;

    -- Speckle Speckle decorrelationdecorrelation..

    Registered data set

    Diff. after registration

    Preoperative data set

    Simulated deformed data

    Deformation fieldDiff. Before registration

    PreliminaryPreliminary results on 3D ultrasound dataresults on 3D ultrasound data

    http://www.irisa.fr/vista/Themes/Demos/Medical/monomodal/recalage_monomod.english.htmlhttp://www-sop.inria.fr/epidaure/personnel/pennec/Demos/Roboscope/

  • Recalage non-rigide : Introduction de contraintes parses

    Recalage non-rigide : Introduction de contraintes parses

    Moyenne sans contrainte

    Moyenne avec contrainte

    Sujet de rfrence

    Mise en correspondance Mise en correspondance de sillons homologues de sillons homologues Prise en compte des Prise en compte des interruptions entre sillonsinterruptions entre sillons

    Liens utiles:Liens utiles:Rsum du travailPrsentation faite IPMI01

    Cration dun champs de contraintes (Cration dun champs de contraintes (cc) :) :

    http://www.irisa.fr/vista/Themes/Demos/Medical/Rec_Contraint_Sillons/recalage_contraint.english.htmlhttp://www.irisa.fr/vista/barillot/Presentations/IPMI01/Local&GlobalRegistration.htm

  • x X b= +

    Xm

    xii

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    1C T= ;

    Cm

    x x x x Xi iT

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    ~ ~ ; ~

    Analyse statistique des formesAnalyse statistique des formes

    =

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    0

    L

    M O M

    L m

    Amplitudes Modales

    Matrice des Modes

    Forme Moyenne de Sillon

    AnalyseAnalyse

    [ ]b1 1 12 2 + ,x X b= + 1 1

    SynthseSynthsex X bi i

    i

    m

    +=

    1

    Sillon moyen

    Mode principal de dformation du sillon central droit

    Sillo

    n R

    econ

    stru

    it

    Recalage de donnes parses interRecalage de donnes parses inter--sujetssujets (MEG)(MEG)

    Recalage non-linaire localRecalage non-linaire global

    u u uv v vw w wt t t

    i j k

    i j k

    i j k

    x y z

    0001

    uvw

    Recalage et Mise en Correspondance

    Ex. 29 sujets

    rfrentiel local

    uvw

    x0 xi xmuv

    w

    Analyse Modale

    Sillons corticaux

    Cont

    rainte

    s su

    r TPS

    Cont

    rainte

    s su

    r TPS

    rU

    (r)

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    xP

    Uw

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    fn i

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    ,(

    13

    21

    0

    Atlas probabilistes sur contraintes localesAtlas probabilistes sur contraintes locales

    http://www.irisa.fr/vista/Themes/Demos/Medical/GIS/projetGIS-eng.htmlhttp://www.irisa.fr/vista/Themes/Demos/Medical/GIS/StatSul/StatSul.htmlhttp://www.irisa.fr/vista/Themes/Demos/Medical/GIS/StatSul/Ribbon.html

  • Dispositif dacquisition chographique 3D

    Dispositif dacquisition chographique 3D

    Capteurs optiques

    Station de traitement Station de traitement ((StradxStradx))

    Sonde + localisateur 3D

    Fantme de calibration

    http://svr-www.eng.cam.ac.uk/~rwp/stradx/

  • Segmentation 3D robuste de structures anatomiques par ensembles de niveauxSegmentation 3D robuste de structures Segmentation 3D robuste de structures anatomiques par ensembles de niveauxanatomiques par ensembles de niveaux

    Analyse de la distribution des

    intensits

    modle dedistribution statistique

    Evolution de Segmentation

    courante

    Pe, Pi, i

    Segmentation Initiale

    Segmentation finale

    Stratgie de segmentationStratgie de segmentation

    Rsultats sur des IRM 3D crbrales de 2 patientsRsultats sur des IRM 3D crbrales de 2 patients Rsultats sur des donnes chographiques 3D (carotides)Rsultats sur des donnes chographiques 3D (carotides)

    initinit

    Estimation du Estimation du mlange de loismlange de lois

    Segmentation Initiale

    S.E.M.Analyse de

    lhistogramme (donnes compltes)

    (init)i0, e0

    Modle de distribution

    i, e

    Utilisation du formalisme des ensembles de niveaux:Utilisation du formalisme des ensembles de niveaux:

    Dfinition dDfinition d un modle robuste dun modle robuste d volution :volution :

    Utilisation dUtilisation d une information de type une information de type rgionrgion pour pourguider le modleguider le modle::

    : force de propagation externe:

    : terme de rgularisation (courbure)hi : terme dattache aux donnes:

    Pt(x|i) tant la probabilit de transition a posteriori

    Application en IRM crbrale et en chographie 3D.Application en IRM crbrale et en chographie 3D.

    { }0),(/)( 3 == ttS xx

    0=+ Ft

    ( ){ }Ipkexph TI '.)( xx =

    ( ) ( ){ } ( ) ( ) ( ){ }IpIpSignIpIpSign eiiiei == 1

    ( ) += ihF

    Limagerie mdicale dans le projet VistaRecalage