Segmentation par contours actifs de séquences de vélocimétrie IRM Application aux artères carotides

Abstract

MRI Velocimetry is a useful modality to explore cardiovascular disease. The sequence of phase contrast MRI has the characteristic of providing both anatomical information and the physiological data, thus allow to measure geometric properties of vessels and blood flows. The purpose of this thesis is to automate the segmentation of vessels and velocimetry measurements, manual processing is inadequate to operate the MRI velocimetry for a diagnostic in clinical routine. The work led to propose a segmentation method based on active contours guided by an information region ("region-based" approach), unlike conventional approaches focusing only on cross-border regions ("edge-based" approach). This "region-based" approach was evaluated on data from a phantom made to provide an objective reference. A second evaluation was conducted on the basis of 28 carotid arteries (14 patients) manually segmented by an expert radiologist. The results of the "phantom" data show that the "edge-based" approach leads to an error in measuring the area of the lumen of the segmented carotid and extent linked flows, respectively 18.4 % and 3.6%. These errors are larger than those obtained using the proposed approach (respectively 2.3 % and 0.7 %). This benefit appears much higher on the database of patients with an underestimation of areas and blood flow, respectively 40.5 % and 26.5 % for the "edge-based" approach, against 14.7 and 6.4 % for the proposed approach.La vélocimétrie par IRM est une modalité intéressante pour explorer des pathologies cardiovasculaires. La séquence d'IRM en contraste de phase a la particularité de fournir à la fois des informations anatomiques et des informations physiologiques, permettant ainsi de mesurer les propriétés géométriques des vaisseaux ainsi que leurs propriétés hémodynamiques. Le but de cette thèse est d'automatiser la segmentation des vaisseaux et les mesures de vélocimétrie, un traitement manuel étant inadapté à une exploitation de la vélocimétrie IRM à des fins diagnostiques en routine clinique. Les travaux menés ont conduit à proposer une méthode de segmentation basée sur les contours actifs guidés par une information région (approche " région "), contrairement aux approches classiques se focalisant uniquement sur les frontières inter-régions (approche " contour "). Cette approche " région " a été évaluée sur des données provenant d'un fantôme réalisé afin de disposer d'une référence objective. Une seconde évaluation a été réalisée sur une base de 28 carotides (14 patients) segmentées manuellement par un radiologue expert. Les résultats obtenus sur les données " fantôme " montrent que l'approche " contour " conduit à une erreur de mesure de l'aire de la lumière de la carotide segmentée et de la mesure du flux de respectivement 18.4 % et 3.6 %. Ces erreurs sont plus importantes que celles obtenues en utilisant l'approche proposée (respectivement 2.3 % et 0.7 %). Ce bénéfice apparaît encore bien supérieur sur la base de patients avec une sous-estimation des aires et débits sanguins de respectivement 40.5 % et 26.5 % pour l'approche " contour ", contre 14,7 et 6.4 % pour l'approche proposée