Correction des effets du mouvement respiratoire en 4D TEP/TDM pour des applications oncologiques

par Frédéric Lamare

Thèse de doctorat en Imagerie médicale

Sous la direction de Yves Bizais.

Soutenue en 2007

à Brest .


  • Résumé

    L’objectif de cette thèse est de développer un algorithme de reconstruction 3D+t exploitant l’ensemble des contraintes spatio-temporelles connues sur le mouvement respiratoire pour aboutir à une image reconstruite en utilisant toute la statistique, compensée du mouvement respiratoire. Dans toute cette étude, les données d’émission au format list-mode ont été reconstruites en utilisant l’algorithme itératif OPL-EM (« One Pass List-Mode EM »). Deux méthodologies ont été étudiées basées sur des corrections affine ou élastique. Pour chacune des méthodes, les paramètres de transformation ont été calculés à partir des séries dynamiques TDM ou TEP reconstruites avec et sans correction d’atténuation, et appliqués ensuite directement aux données d’émission list-mode, ou intégrés pendant le processus de reconstruction. Pour évaluer les méthodes développées des simulations Monte-Carlo ont dans un premier temps été effectuées, basées sur le fantôme dynamique NCAT qui permet de modéliser le mouvement respiratoire. La phase finale de l’évaluation a reposé sur l’analyse d’acquisitions multi-modales réelles réalisées chez des patients. Les résultats de ce travail démontrent que les deux types de corrections envisagées, affine ou élastique, conduisent à d’importantes améliorations suite à la correction du mouvement respiratoire dans le champ de vue pulmonaire. Cependant, cette étude a permis de démontrer que la méthode de correction basée sur une transformation élastique permet d’obtenir une amélioration plus uniforme dans tout le champ de vue quelque soit la partie des poumons considérée.

  • Titre traduit

    Respiratory motion correction in 4D PET/CT for applications in oncology


  • Résumé

    The objective of this thesis s to develop a 3D+t reconstruction algorithm taking advantage of ail the spatiotemporal known about the respiratory movement in order to produce a reconstructed image compensated from the respiratory motion using ail the statistics. In ail this study, List-mode raw emission data were reconstructed using the iterative OPL-EM algorithm (“One Pass List Mode-EM). For both proposed methodologies based on affine or elastic correction methodologies, the transformation parameters were calculated from dynamic CT or PET images reconstructed with and without attenuation correction and were subsequently applied directly to the list-mode emission data or integrated during the reconstruction process. Three different ways to incorporate the elastic transformations matrices during the QPL-EM reconstruction algorithm have been developed and evaluated. To evaluate the developed methodologies Monte-Carlo simulations based on the dynamic NCAT phantom, including a breathing movement, have in the first instance been performed. The final phase of the evaluation was based on an analysis of actual multi-modality clinical cases. The results of this work show that the two types of proposed corrections, affine or elastic, lead to significant improvements as a result of the breathing movement compensation in the lung field of view. However, this study demonstrates that the correction method based on an elastic transformation yields a more uniform improvement in the whole field of view, whatever part of the lungs is considered.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (186 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 184-186

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Bretagne Occidentale. Service commun de la documentation. Section Santé.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TBRN2007/17
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