Recalage iconique multimodal

Les applications concernant le recalage multimodal sont plus rares que les application monomodales. Elles concernent principalement la fusion d’informations anatomo-fonctionnelles provenant de diverses modalités.

Dey et al. proposent de reconstruire des cartes d’atténuation à partir d’images CT et de les utiliser comme point commun entre les images CT originales et des images SPECT au99mTc. La validation est faite sur un fantôme. Ces images sont recalées en utilisant l’erreur absolue et une transformation affine [Dey et al., 1999]. Aladl et al. utilisent l’information mutuelle et une transformation rigide pour mettre

FIG. 3.9 – Résultat de recalage SPECT-MR d’après [Aladl et al., 2004].

en seuillant la carte de variance des pixels pour la séquence d’images considérée [Aladl et al., 2004]. Un exemple de résultat est présenté sur la figure (Fig. 3.9).

La nature physique des images rend ce type d’approche plus compliquée. En effet, dans un cas multimodal, il n’est pas aisé de faire des suppositions sur la correspondance entre les niveaux de gris de deux images provenant de modalités différentes. En particulier, la méthode de Chandrashekara reposant sur l’information mutuelle normalisée et les FFD n’a pas, à notre connaissance, été utilisée dans le cadre du recalage cardiaque multimodal.

3.3 Conclusion

Le problème du recalage cardiaque a été source de nombreux développements théoriques et appli-catifs au cours des quinzes dernières années. Les méthodes géométriques alliées à des transformations rigides voire affines permettent de bons résultats globaux mais ne peuvent, par nature, tenir compte de la complexité des mouvements cardiaques. Toutefois ces approches semblent intéressantes pour initialiser une application de recalage afin de permettre, ensuite, un recalage local fondée sur une transformation comportant un nombre plus élevé de degrés de liberté et un critère de similarité reposant sur l’information de luminance.

L’émergence de nouveaux appareils tels que le TEP-Scan doit permettre d’exploiter au mieux les images. Notre objectif est donc de présenter un système de recalage de séquences cardiaques multimo-dales synchronisées à l’ECG et prenant en compte les spécificités de chaque type d’images.

Protocole et processus de recalage

développé

du processus de recalage que nous avons mis en œuvre pour fusionner au mieux les informa-tions complémentaires provenant de séquences car-diaques IRM, CT et TEP synchronisées à l’ECG. Ce processus se veut être un outil non opérateur dépendant et utilisable en routine clinique pour une aide au diagnostic fiable et reproductible des patho-logies cardiaques. Le processus développé intègre : – un recalage global associé à une approche par modèle inspirée des travaux de Vincent et Pham [Vincent, 2001; Pham, 2002] ; – un recalage local par approche iconique

pour affiner le recalage global. L’algorithme implanté permettra un recalage multimo-dal pour répondre à notre problématique de base : le recalage d’images IRM, CT et TEP ; mais également un recalage monomo-dal pour permettre l’étude du mouvement cardiaque comme vu dans la partie précé-dente (cf. section 3.2.1) ;

– une initialisation appropriée de la transfor-mation permettant un recalage optimal en terme de temps de calcul pour chaque phase de la séquence, excepté pour la première phase dont le traitement est présenté ci-après.

tats seront présentés dans le dernier chapitre. Alors que le recalage de la phase t_ipeut se ba-ser entre autre sur l’analyse faite à la phase t_i−1, aucune connaissance a priori n’est disponible pour la première phase. De plus l’orientation des coupes diffère en IRM et en CT/TEP, comme explicité en première partie (cf. section 1.3.1). Les images de la première phase nécessitent donc une approche spécifique et complète que nous représentons sur le synoptique de la figure (Fig. 0.1)

Dans un premier temps, toutes les données TEP et CT, pour toutes les phases, sont reconstruites en vue petit axe afin de permettre le recalage des images (cf. section 4.1.4). Un modèle cardiaque 3D est alors ajusté sur les volumes cardiaques 3D d’IRM et de CT (à la phase 0). Ces modèles sont re-calés fournissant une première transformation met-tant globalement les structures de l’image en cor-respondance (cf. section 1). Le choix des images CT a été implicite du fait que seules ces images (issues de l’acquisition TEP/CT) apportent une in-formation anatomique. La transin-formation globale est ensuite appliquée aux données TEP et CT avec pour résultat des données globalement recalées. Le recalage local fondé sur une approche iconique liée à l’information mutuelle et une transformation à base de fonctions B-splines permet la mise en cor-respondance locale des images (cf. section 2). Au final, les images TEP comme CT peuvent être su-perposées aux images IRM (cf. section 4).

est réalisé pour tous les volumes et toutes les phases des données TEP et CT. Le recalage global est uniquement effectué sur les volumes IRM et CT à la phase 0.

Recalage global et approche modèle

pour recaler de manière globale les données IRM et les données CT comme présenté dans l’intro-duction de cette partie (Fig. 0.1). L’intérêt de l’ap-proche modèle est double car cette apl’ap-proche :

– permet de disposer d’un outil formel pour segmenter les images. En effet, cet outil pourra être utilisé ultérieurement pour la dé-finition et le calcul de paramètres cliniques (épaisseur pariétale, masse, volume du myo-carde...) pouvant mettre en évidence des ano-malies localisées du mouvement des parois du VG ;

– permet un recalage global entre un modèle ajusté aux données IRM et un modèle ajusté aux données CT. Ce recalage global pourra être ensuite affiné par un recalage local.

Afin de prendre en compte l’information 3D, nous utilisons un modèle 3D du myocarde. Dans la lit-térature, il existe différentes méthodes basées sur des modèles déformables 3-D et présentées en pre-mière partie (cf. section 3.1.2). Notre étude est principalement fondée sur les travaux de Vincent, Pham et Haddad réalisés au Creatis [Vincent, 2001; Pham, 2002; Haddad et al., 2005].

Avant d’aborder la construction du modèle, nous rappelons des notions de la théorie de l’élas-ticité et nous présentons les méthodes de calcul par éléments finis (cf. section 1.1) qui sont à la base de notre processus de construction et de définition de notre modèle 3D. Puis nous développons le calcul des champs de force utilisés pour déformer le mo-dèle (cf. section 1.2). Enfin le recalage rigide global est présenté (cf. section 1.4.3).