Determination de parametres structuraux de l'os trabeculaire par analyse d'images rmn a tres haute resolution

par THEOCHARIS ANTONIADIS

Thèse de doctorat en Sciences médicales

Sous la direction de Geneviève Guillot.

Soutenue en 1998

à Paris 11 .

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  • Résumé

    Ce travail de these a trois objectifs principaux : 1) la mise au point d'une methode d'acquisition d'images rmn 3d in vitro a 8,5 t d'echantillons d'os trabeculaire ; 2) le developpement d'une technique de segmentation du reseau trabeculaire sur les donnees acquises ; 3) le developpement et l'evaluation d'algorithmes pour la mesure de parametres de structure proposes dans la litterature. La sequence d'imagerie utilisee est une sequence echo de spin 3d. Les echantillons d'os sont nettoyes du tissu mou et remplis avec de l'eau pour l'obtention du signal rmn. Les temps de relaxation de l'eau pure sont incompatibles avec les conditions d'acquisition necessaires pour la visualisation de la structure trabeculaire avec une haute sensibilite et avec des temps d'acquisition relativement courts. Nous avons introduit dans l'eau un complexe paramagnetique pour raccourcir les temps de relaxation t#1, t#2. Nous avons mene une etude, en mesurant les temps de relaxation pour differentes concentrations, et nous avons trouve la plage des valeurs qui offre la sensibilite maximale. La methode de segmentation est un algorithme d'etiquetage des pixels par relaxation de probabilite, adapte au type des images. On suppose qu'il existe deux classes possibles (eau, os) et nous attribuons a chaque pixel une probabilite d'appartenance en fonction de son intensite. L'algorithme d'etiquetage est iteratif. A chaque iteration on attribue chaque pixel a un segment local, choisi parmi une liste de formes de segments possibles, selon un critere de variance minimale. La probabilite du pixel est mise a jour en fonction de la probabilite moyenne du segment, ainsi qu'en fonction du contraste du segment avec son voisinage. Les iterations se repetent jusqu'a que tous les pixels soient classes comme os ou eau. Nous etudions experimentalement la convergence de la methode et nous etablissons un schema d'evaluation de la segmentation sur une serie d'images artificielles qui simulent l'os trabeculaire et les defauts de l'acquisition irm. Sur les donnees segmentees nous avons calcule des parametres de structure, comme la fraction volumique d'os, la surface specifique, la largeur et le volume des pores, l'anisotropie du reseau trabeculaire. Pour chaque parametre une discussion qualitative est presentee et certains cas interessants sont commentes. Nous proposons egalement un nouveau parametre pour la quantification de la structure trabeculaire, le coefficient de restriction. Il s'agit de calculer par simulation des parcours aleatoires dans l'espace des pores le rapport entre le coefficient de diffusion restreinte sur le coefficient de diffusion libre. Cette mesure, inspiree par l'etude des milieux poreux, est egale a l'inverse de la tortuosite de l'espace poreux. Nous presentons les resultats de son application sur notre serie d'echantillons. Ainsi, nous montrons que pour des echantillons de meme fraction volumique d'os, le coefficient de restriction prend des valeurs differentes dues a la difference de structure entre les echantillons. Le coefficient de restriction etant l'inverse de la tortuosite, nous commentons son interet potentiel pour l'etude de l'os par des techniques ultrasonores et par des techniques de resonance magnetique quantitative a resolution conventionnelle.


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Informations

  • Détails : 130 P.
  • Annexes : 78 REF.

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  • Bibliothèque : Centre Technique du Livre de l'Enseignement supérieur (Marne-la-Vallée, Seine-et-Marne).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TH2014-013769
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