Modélisation vasculaire et analyse de texture

par Johanne Bézy-Wendling

Thèse de doctorat en Traitement du signal et télécommunications

Sous la direction de Jean-Louis Coatrieux.

Soutenue en 1997

à Rennes 1 .

mots clés

Résumé

Les methodes mathematiques d'analyse de texture fournissent des parametres objectifs et quantifies, qui peuvent aider a la caracterisation tissulaire dans la demarche diagnostique. L'approche qui consiste a mesurer un grand nombre de caracteristiques de texture sur des tissus sains et pathologiques, et, par des methodes d'analyse de donnees, a mettre en evidence les plus pertinentes a donne lieu a de tres nombreuses applications. Cependant, la variabilite de la texture (avec la technique et les parametres d'acquisition des images, l'anatomie du patient. . . Etc. ), et le manque de relations entre les caracteristiques de texture mesurees et les proprietes physiologiques du tissu, empechent une utilisation de l'analyse de texture en routine clinique. Cette these propose une approche qui vise a i) reduire la variabilite de la texture en se limitant aux images sectionnelles et en choisissant la vascularisation comme element structurant de la texture, ii) ameliorer l'interpretation des caracteristiques mesurees et iii) comprendre l'influence des conditions d'acquisition sur ces caracteristiques. Cette approche necessite une etape de modelisation. Un modele 3d de la vascularisation, qui reproduit le processus de croissance d'un arbre vasculaire (angiogenese), repond a des lois physiques de l'ecoulement du sang dans les vaisseaux (poiseuille), tient compte de contraintes anatomiques et optimise une fonction cout (volume sanguin) a donc ete developpe. Il permet de simuler des modifications vasculaires et d'etudier les relations entre les proprietes de l'arbre vasculaire et les caracteristiques de texture. Les relations entre parametres d'acquisition (ex : epaisseur de coupe) et caracteristiques de texture peuvent etre etudiees grace a la modelisation de l'acquisition (scanner x). La confrontation des caracteristiques geometriques et hemodynamiques de l'arbre modelise avec des donnees de la litterature, et la comparaison visuelle de la texture des images en coupe, synthetisees a partir du modele, avec des images scanner d'arbre reel ont permis une premiere validation du modele. Des images scanner de l'arbre arteriel hepatiques (ramifie jusqu'aux arterioles), du couplage de l'arbre arteriel et de l'arbre veineux, et d'une modification vasculaire liee a la pathologie (hypervascularisation localisee) ont ete simulees. Plusieurs caracteristiques de texture, mesurees en differentes regions, ont une loi d'evolution simple avec l'epaisseur de coupe et permettent de discriminer la vascularisation normale de l'hypervascularisation. Le modele vasculaire propose presente un interet majeur dans le processus de comprehension de l'analyse de texture des images medicales. Il pourra egalement etre utile dans d'autres applications (les premiers exemples de propagation du produit de contraste utilise lors des examens vasculaires sont egalement presentes dans cette these).

Titre traduit

Vascular modelisation and texture analysis

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