Segmentation d'images scanner X du foie par Max-Flow/Min-Cut

Dans le contexte d'une application médicale spécifique, le traitement mini-invasif des cancers primitifs du foie par ultrasons à haute intensités, notre étude porte sur une méthode de segmentation 3D semi-automatique rapide qui permet d'isoler le foie et les différents réseaux vasculaires hépatiques à partir de volumes acquis en scanner X. Cette méthode est caractérisée par une description du volume sous la forme d'un graphe où les poids des liens entre noeuds décrivent soit des degrés de similarité entre voxels de la même classe (approche région), soit des degrés de discontinuité d'un voxel par rapport à un voisin (approche contours). Ces différents poids sont définis après une première phase d'apprentissage interactive. L'algorithme de Max-Flow/Min-Cut est ensuite utilisé pour partitionner le volume en deux sous-ensembles représentatifs des classes

Planning pour la thérapie de tumeur du foie par ultrasons haute intensité

Within the general scope of minimal invasive therapies, the presented works addresses some problems related with the planning of a percutaneous high intensity ultrasound therapy for the primary liver cancer. First, based on the analysis of some clinical CT scan dataset, the characterization of the liver anatomical structures is proposed with two graph cut-based methods: a fast and semi-interactive one allows extracting the liver and its eventual tumors; the other one extracts automatically the hepatic vascularization by help of a 3D geometrical moments-based local shape estimator. The second part is devoted to the 3D modeling of the thermal effect induced by an interstitial ultrasound therapy. The model allows simulating a multi-elements ultrasound probe. The power and delay of each element can be independently controlled. This model also takes the local vascularization into account. Three different points have been developed: 1) a fast analytical solving of the BHTE under some assumptions 2) some preliminary results of a 64 elements dynamically focused probe modeling and 3) the simulation based geometrical design of a 256 endocavitar probe.Dans le contexte général des thérapies minimalement invasives, les travaux de cette thèse portent sur le planning d'une thérapie interstitielle de tumeurs du foie par ultrasons haute intensité. Dans un premier temps, une caractérisation des structures anatomiques hépatiques à partir de données scanner X est proposée selon deux méthodes de segmentation basée sur le graph cut : l'une semi-interactive et rapide pour extraire le foie et les éventuelles tumeurs ; et l'autre automatique et spécifique à la segmentation de la vascularisation hépatique par l'introduction d'un a priori local de forme estimé à partir de moments géométriques 3D. La seconde partie de cette étude est consacrée à la modélisation des effets de la thérapie sur les tissus. Le modèle proposé offre la possibilité de simuler différents types de sonde composée d'une matrice d'éléments contrôlables en phase et intensité. La description de la vascularisation locale dans le milieu peut également être intégrée dans le modèle. Les travaux et résultats obtenus portent sur trois aspects et/ou applications de ce modèle : 1) une méthode pour accélérer la résolution de la BHTE sous certaines hypothèses, 2) des résultats préliminaires de modélisation d'une sonde 64 éléments à focalisation dynamique et 3) le design géométrique d'une sonde endocavitaire 256 éléments

Fast FFT-based bioheat transfer equation computation.

International audienceThis paper describes a modeling method of the tissue temperature evolution over time in hyper or hypothermia. The tissue temperature evolution over time is classically described by Pennes' bioheat transfer equation which is generally solved by a finite difference method. In this paper we will present a method where the bioheat transfer equation can be algebraically solved after a Fourier transformation over the space coordinates. As an example, we implemented this method for the simulation of a percutaneous high intensity ultrasound hepatocellular carcinoma curative treatment and compared it with the finite difference method and experimental data

FFT-based computation of the bioheat transfer equation for the HCC ultrasound surgery therapy modeling.

International audienceThis paper describes a modeling method of the tissue temperature evolution over time in hyperthermia. More precisely, this approach is used to simulate the hepatocellular carcinoma curative treatment by a percutaneous high intensity ultrasound surgery. The tissue temperature evolution over time is classically described by Pennes' bioheat transfer equation which is generally solved by a finite difference method. In this paper we will present a method where the bioheat transfer equation can be algebraically solved after a Fourier transformation over the space coordinates. The implementation and boundary conditions of this method will be shown and compared with the finite difference method

Segmentation De La Vascularisation Hépatique Par Une Approche Mixte Moments/Graph-Cut.

International audienc

Modélisation spécifique patient des effets d'une thérapie interstitielle par une sonde multi-éléments : résultats préliminaires

National audienceCette communication porte sur la modélisation de traitement du carcinome hépatocellulaire (tumeur primaire du foie - CHC) par ultrasons haute intensité. Des travaux précédents ont montré la faisabilité d'un traitement interstitiel du CHC. Dans ces travaux, un transducteur plan mono-élément a été implémenté dans un applicateur tubulaire. Ces travaux ont été validés par modélisation et également par des essais in vitro et in vivo. Plus récemment, il a été envisagé de développer des sondes multi-éléments pouvant s'insérer dans ce contexte de thérapie interstitielle dont une sonde plane matricielle constituée de 64 éléments pouvant être pilotés indépendamment en intensité et en phase. Cette communication présentera les résultats préliminaires de la modélisation des effets thérapeutiques de cette sonde. La modélisation a porté sur deux aspects : - la faisabilité et le contrôle de la focalisation dynamique d'une telle sonde ; - l'intégration de données spécifiques à un patient dans le modèle et en particulier la description anatomique des vaisseaux environnant la tumeur et pouvant contrarier les effets de la thérapie. Ces résultats préliminaires illustrent la capacité du modèle à intégrer ces deux aspects. À terme, un tel modèle permettra de proposer et d'élaborer un planning thérapeutique parfaitement adapté à un cas clinique précis

Planning pour la thérapie de tumeur du foie par ultrasons haute intensité

Dans le contexte général des thérapies minimalement invasives, les travaux de cette thèse portent sur le planning d une thérapie interstitielle de tumeurs du foie par ultrasons haute intensité. Dans un premier temps, une caractérisation des structures anatomiques hépatiques à partir de données scanner X est proposée selon deux méthodes de segmentation basée sur le graph cut : l une semi-interactive et rapide pour extraire le foie et les éventuelles tumeurs ; et l autre automatique et spécifique à la segmentation de la vascularisation hépatique par l introduction d un a priori local de forme estimé à partir de moments géométriques 3D. La seconde partie de cette étude est consacrée à la modélisation des effets de la thérapie sur les tissus. Le modèle proposé offre la possibilité de simuler différents types de sonde composée d une matrice d éléments contrôlables en phase et intensité. La description de la vascularisation locale dans le milieu peut également être intégrée dans le modèle. Les travaux et résultats obtenus portent sur trois aspects et/ou applications de ce modèle : 1) une méthode pour accélérer la résolution de la BHTE sous certaines hypothèses, 2) des résultats préliminaires de modélisation d une sonde 64 éléments à focalisation dynamique et 3) le design géométrique d une sonde endocavitaire 256 éléments.Within the general scope of minimal invasive therapies, the presented works addresses some problems related with the planning of a percutaneous high intensity ultrasound therapy for the primary liver cancer. First, based on the analysis of some clinical CT scan dataset, the characterization of the liver anatomical structures is proposed with two graph cut-based methods : a fast and semi-interactive one allows extracting the liver and its eventual tumors ; the other one extracts automatically the hepatic vascularization by help of a 3D geometrical moments-based local shape estimator. The second part is devoted to the 3D modeling of the thermal effect induced by an interstitial ultrasound therapy. The model allows simulating a multi-elements ultrasound probe. The power and delay of each element can be independently controlled. This model also takes the local vascularization into account. Three different points have been developed : 1) a fast analytical solving of the BHTE undersome assumptions ; 2) some preliminary results of a 64 elements dynamically focused probe modeling and 3) the simulation based geometrical design of a 256 endocavitar probe.RENNES1-BU Sciences Philo (352382102) / SudocSudocFranceF

Liver vessels segmentation using a hybrid geometrical moments/graph cuts method.

International audienceThis paper describes a fast and fully automatic method for liver vessel segmentation on computerized tomography scan preoperative images. The basis of this method is the introduction of a 3-D geometrical moment-based detector of cylindrical shapes within the minimum-cut/maximum-flow energy minimization framework. This method represents an original way to introduce a data term as a constraint into the widely used Boykov's graph cuts algorithm, and hence, to automate the segmentation. The method is evaluated and compared with others on a synthetic dataset. Finally, the relevancy of our method regarding the planning of a necessarily accurate percutaneous high-intensity focused ultrasound surgical operation is demonstrated with some examples

Graph cut liver segmentation for interstitial ultrasound therapy

International audienceWithin a specific medical application, the primary liver cancer curative treatment by a percutaneous high intensity ultrasound surgery, our study was designed to propose a fast 3D semi-automatic segmentation method of the liver, the tumor and the hepatic vascular networks. This method is characterized by a graph description of contrast medium injected CT volume where the links between the nodes describe either the degrees of similarity between voxels of the same class (region based approach) or the class changes between two neighboring voxels (boundary based approaches). The various weights describing these two properties are defined after a first interactive training phase. A Max-Flow/Min-Cut graph cut algorithm allowed partitioning the volume in two representative subsets of the segmented classes