Thèse soutenue

Détection de mouvement respiratoire en tomodensitométrie par l’utilisation des conditions de cohérence des données
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Auteur / Autrice : Mélanie Mouchet
Direction : Jean-Michel LétangSimon Rit
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Traitement du Signal et de l’Image
Date : Soutenance le 06/12/2022
Etablissement(s) : Lyon, INSA
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Électronique, électrotechnique, automatique (Lyon)
Partenaire(s) de recherche : Membre de : Université de Lyon (2015-....)
Laboratoire : CREATIS - Centre de Recherche et d'Application en Traitement de l'Image pour la Santé (Lyon ; 2007-....) - Centre de Recherche et d'Application en Traitement de l'Image et du Signal / CREATIS
Equipe de recherche : Imagerie Tomographique et Radiothérapie
Jury : Président / Présidente : Laurent Desbat
Examinateurs / Examinatrices : Jean-Michel Létang, Simon Rit, Laurent Desbat, Michel Defrise, Ane Etxebeste
Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent Desbat, Michel Defrise

Résumé

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Les images de tomodensitométrie (TDM) quadridimensionnelles (4D) sont utilisées pour la planification de la radiothérapie des tumeurs thoraciques et abdominales supérieures afin de tenir compte des mouvements respiratoires. Cette modalité repose sur l’hypothèse que le cycle respiratoire est périodique, ce qui n’est pas toujours le cas, en particulier pour les patients souffrant de maladies respiratoires, entraînant des artefacts sur les images tomographiques qui peuvent avoir un impact sur la radiothérapie. Le but de cette thèse est de détecter le mouvement en TDM hélicoïdale en utilisant des conditions de cohérence des données (CCD). Les CCD sont des équations mathématiques caractérisant la redondance dans les données de projections. Elles ont été développées pour plusieurs configurations de source et de détecteur, mais la littérature est rare sur la TDM hélicoïdale avec un détecteur cylindrique qui est la géométrie la plus utilisée en TDM 4D. La première contribution de cette thèse propose deux approches pour appliquer les CCD à des paires de projections à faisceau conique. La première approche rééchantillonne deux projections sur un détecteur virtuel dont les lignes sont parallèles à la ligne reliant les positions de source pour appliquer des CCD de faisceau en éventail le long de chaque ligne. La seconde approche calcule les CCD dans les coordonnées du détecteur cylindrique pour augmenter le nombre de CCD dans une acquisition hélicoïdale. La deuxième contribution étudie la capacité des CCD à détecter localement le mouvement. Une mesure de cohérence est introduite pour tenir compte du bruit d’acquisition dans les CCD en calculant la variance des CCD. Enfin, deux méthodes sont proposées pour détecter le mouvement lors d'une acquisition. La première construit un graphe dans lequel les sommets sont les projections et deux sommets sont connectés s'il existe des CCD entre les projections. La seconde extrait le signal respiratoire des projections en utilisant la mesure de cohérence. Toutes les contributions sont évaluées à l'aide de données simulées et réelles. Les CCD permettent la détection de mouvement pour la plupart des paires, mais pas directement pour celles dont les CCD sont fortement impactées par le bruit et pour lesquelles un filtre passe-bas a été appliqué afin de rendre la détection possible.