1.4.1 Mat´eriel et donn´ees
1.4.1.1 Calculs
Nous avons impl´ement´e notre m´ethode sur la plateforme collaborative de d´eveloppement de recherche ”ArtiMed”, utilisant le langage C++ dans l’environnement MS Win-dows. La plateforme mat´erielle ´etait un ordinateur de bureau cadenc´e `a 2.8 Ghz, et disposant d’une m´emoire vive de 1 Go.
Le temps de calcul moyen requis pour la segmentation automatique par notre m´ethode, depuis le chargement de l’interface `a la convergence et l’affichage des contours, a ´et´e de 76s (64s `a 83 s), contre 18min en moyenne de temps de seg-mentation par un radiologue expert.
1.4.1.2 Donn´ees patients
Nous avons effectu´e nos tests sur des acquisitions IRM de patients du service de radiologie du Professeur Lemaˆıtre, `a l’hˆopital Claude Huriez du CHRU de Lille. 12 s´eries axiales pond´er´ees au T2 ont ´et´e acquises avec un syst`eme Philips Achieva 1.5T, suivant des coupes jointives distantes de 4.0mm, et dont les pixels ont une taille de 0.83x0.83mm2.
Il est important de noter que le choix de ces s´eries s’est effectu´e de mani`ere al´eatoire, afin de ne pas introduire un biais dans l’´evaluation des performances de notre m´ethode.
Les images de la figure 1.8.a montrent une vue axiale des organes pelviens avec une prostate de volume ´egal `a 52cc l´eg`erement sup´erieur `a la moyenne (de 45cc). On peut voir aussi une tumeur de taille importante au niveau du lobe droit de la zone p´eriph´erique, indiqu´ee sur les images par des fl`eches rouges. Nous observerons l’impact de la pr´esence de cette tumeur sur les r´esultats de la segmentation.
Sur les images1.8.b, on peut voir une prostate de volume relativement important (100cc), pr´esentant une hypertrophie b´enigne (BPH) de la zone centrale, et pour laquelle le mod`ele d´eformable - introduit par [Pasquier et al., 2007] - trouve des difficult´es `a converger. Nous ´evaluerons l’apport de notre m´ethode dans ce cas pr´ecis.
1.4.2 Evaluation et mesures de pr´´ ecision
Les r´esultats qui vont suivre ont ´et´e obtenus `a l’issue de tests utilisant une param´etrisation unifi´ee : les valeurs de param`etres du mod`ele Markovien ont ´et´e fix´es `a α = 0.15 et β = 0.15, et le param`etre de pond´eration dynamique λ (.) ´etait calcul´e pour a = 2.
´
Etant donn´e que l’un des objectifs de notre ´etude est d’am´eliorer les r´esultats du mod`ele d´eformable (ou ASM pour Active Shape Model) d´evelopp´e au sein de l’´equipe de recherche, nous ´evaluons l’apport de notre m´ethode par rapport `a cette technique.
Les figures1.10et1.9montrent les contours r´esultants de l’initialisation effectu´ee `a l’aide du mod`ele d´eformable (ou ASM, pour Active Shape Model) d´evelopp´e au sein de notre ´equipe [Pasquier et al.,2007]. Elles montrent ´egalement la superposition des contours obtenus par notre m´ethode de segmentation `a ceux plac´es manuellement par un radiologue expert.
Des mesures de la pr´ecision des m´ethodes ASM et MMAP sont pr´esent´ees, en d´etail, dans la table1.3et une comparaison des performances des deux m´ethodes est illustr´ee par la figure1.11. Ces outils de validation sont introduits dans le paragraphe Outils devaluation de performances de ce chapitre, et d´ecrits en d´etail dans l’annexe
B.
1.4.3 Interpr´etation
Sur les aper¸cus des r´esultats de segmentation (figures1.9 et1.10), nous pouvons constater que la segmentation automatique obtenue par notre m´ethode (MMAP) donne des r´esultats coh´erents avec la segmentation manuelle experte.
(a)
(b)
Figure 1.8 – Deux exemples illustrant quelques images des s´eries axiales d’IRM morphologique pond´er´ee au T2, utilis´ees pour l’extraction des contours de la pros-tate. Les fl`eches rouges indiquent une tumeur de la zone p´eriph´erique caract´eris´ee par un hyposignal. Les fl`eches vertes et jeunes indiquent respectivement le rectum et la vessie.
Les contours g´en´er´es d´elimitent la glande avec un degr´e de r´eussite satisfaisant, mˆeme au niveau de l’apex. Au niveau de la base, nous remarquons que la m´ethode est susceptible d’´etendre l´eg`erement les contours `a une partie des v´esicules s´eminales (e.g. figure 1.9, image en bas `a droite) qui ont des intensit´es - en IRM pond´er´ee au T2 - homog`enes `a celles de la zone centrale de la prostate.
Figure 1.9 – R´esultats des segmentations manuelle et automatique par notre m´ethode (MMAP) : superposition des contours repr´esent´es, respectivement en vert et en rouge, sur des images axiales d’une prostate de 100cc. Les contours initialis´es `a l’aide du mod`ele d´eformable (ASM) sont repr´esent´es en blanc.
Ces v´esicules peuvent, par ailleurs, ˆetre consid´er´ees comme faisant partie de la glande, et certaines m´ethodes de segmentation automatique l’incluent dans la structure recherch´ee (e.g. [Klein et al., 2008]).
L’exemple de la mˆeme figure 1.9 montre aussi que, pour une prostate atteinte d’une hyperplasie et par cons´equent de taille relativement importante, la m´ethode MMAP r´eussit `a converger vers les bons contours, en partant de ceux de l’ASM (figure 1.9) ; l’objectif d’am´eliorer les r´esultats de l’ASM est donc atteint pour ce cas.
L’exemple de la figure 1.10 montre la concordance entre les contours plac´es par l’expert et ceux de la m´ethode MMAP, pour une glande affect´ee d’une tumeur de la zone p´eriph´erique de taille cons´equente (10cc pour un volume prostatique de 52cc). Ce type de tumeurs prostatiques pr´esentent, quand il est possible de les ca-ract´eriser sur l’IRM pond´er´ee au T2, un hyposignal (par rapport aux intensit´es de la zone p´eriph´erique) qui est proche de celui de la zone centrale. Nous rappelons que le MMAP mod´elise la loi a posteriori P (Y|X) des intensit´es des tissus prostatiques en un m´elange de deux gaussiennes, et que l’amalgame entre les intensit´es de la zone centrale et la tumeur de la zone p´eriph´erique permet quand il se pr´esente -d’inclure la tumeur dans la glande.
Figure 1.10 – R´esultats des segmentations manuelle et automatique par notre m´ethode (MMAP) : superposition des contours repr´esent´es, respectivement en vert et en rouge, sur des images axiales d’une prostate pr´esentant une tumeur au niveau du lobe droit de la zone p´eriph´erique. Les contours initialis´es `a l’aide du mod`ele d´eformable (ASM) sont repr´esent´es en blanc.
que la m´ethode du MMAP a am´elior´e les r´esultats obtenus par celle du ASM dans la totalit´e des cas test´es. La diff´erence entre les performances des deux m´ethodes paraˆıt plus significative pour la distance de Hausdorff (DH) et du taux de recou-vrement (TR), qui sont les deux mesures les plus sensibles aux diff´erences entre les structures compar´ees. Cette sensibilit´e permet de rendre compte de l’importance des am´eliorations apport´ees par le MMAP.
Un DSC moyen de 0.91 (min=0.87 ; max=0.95) pour le MMAP prouve l’effica-cit´e de cette m´ethode pour la population test´ee ; ces r´esultats sont satisfaisants et prometteurs quant `a la faisabilit´e de la m´ethode dans un contexte clinique.