Nouvelles méthodes de segmentation en imagerie tomographique volumique à faisceau conique dentaire

par Timothée Evain

Thèse de doctorat en Signal et images

Sous la direction de Isabelle Bloch et de Jamal Atif.

Le président du jury était Lionel Prevost.

Le jury était composé de Xavier Ripoche, Thierry Géraud, Corinne Lagorre.

Les rapporteurs étaient Beatriz Marcotegui, Hugues Talbot.


  • Résumé

    La tomographie à faisceau conique (CBCT) est devenue la modalité de référence pour les praticiens du domaine dentaire. Sa relative nouveauté et ses spécificités impliquent que le domaine du traitement de ces images est peu développé à l’heure actuelle. En partenariat industriel avec Carestream Dental, le premier volet de la thèse a conduit à développer une méthode de segmentation semi-automatique de chaque dent, reposant sur l’utilisation de contraintes de forme et d’intensité, et formulée comme un problème de minimisation d’énergie résolu par coupure de graphe. Les résultats montrent une bonne qualité de segmentation avec un coefficient de Dice moyen de 0, 958. Une application logicielle a été réalisée pour la mise en œuvre de la méthode de segmentation auprès des praticiens, en tenant compte des contraintes techniques et temporelles imposées par le contexte clinique, ainsi que du profil des utilisateurs. Un travail préliminaire d’extension de l’approche par coupure de graphe pour segmenter simultanément plusieurs dents à été réalisé, montrant la nécessité de rendre les contraintes de formes plus adaptées aux images et de modifier la méthode d’optimisation pour atteindre des temps de calcul compatibles avec la pratique clinique. Un second volet prospectif des travaux concerne la constitution d’un modèle structurel de la région maxillo-faciale pour formaliser les connaissances a priori sur les organes et leurs interactions. Ce modèle est un graphe conceptuel où sont représentés les concepts des structures et des relations. En particulier, les relations d’alignement et “le long de” ont été modélisées en 3D dans le cadre des ensembles flous.

  • Titre traduit

    New segmentation methods for dental cone-beam computed tomography


  • Résumé

    Cone-Beam computed tomography (CBCT) is the new standard imaging method for dental practitioners. The image processing field of CBCT data is still underdeveloped due to the novelty of the method and its specificities compared to traditional CT. With Carestream Dental as industrial partner, the first part of this work is a new semi-automatic segmentation protocol for teeth, based on shape and intensity constraints, through a graph-cut optimization of an energy formulation. Results show a good quality of segmentation with an average Dice coefficient of 0.958. A fully functional implementation of the algorithm has led to a software available for dentists, taking into account the clinical context leading to temporal and technical difficulties. A preliminary extension to multi-objects segmentation showed the necessity to get more stringent shape constraints as well as a better optimization algorithm to get acceptable computation times. The second part of this thesis, more prospective, is about the creation of a structural model of the maxillo-facial space, to formalize the a priori knowledge on organs and theirs spatial relations. This model is a conceptual graph where structures and relationships are seen as concepts. In particular, the spatial relations “Along” and “Aligned”, modeled in a fuzzy set framework, have been extended to 3D objects.


Il est disponible au sein de la bibliothèque de l'établissement de soutenance.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Télécom ParisTech. Bibliothèque scientifique et technique.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.