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Université Rennes 1 (17/12/2009), Jean-Louis Coatrieux (Dir.)
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Segmentation de la prostate pour la thérapie par Ultrasons Haute Intensité guidée par l'image
Carole Garnier1

Ce travail traite le problème de la segmentation d'images échographiques de prostate acquises en condition per-opératoire dans le cadre de la destruction de tumeurs effectuée par une technique d'ultrasons haute intensité (HIFU). L'objectif est de délimiter précisément les tissus cible de façon à concentrer l'échauffement induit par les ultrasons tout en réduisant leur impact sur les structures voisines. L' étude bibliographique de l'état de l'art montre que toutes les méthodes de segmentation se référant aux dernières avancées méthodologiques ont été tentées sans pour autant apporter de réponses complètement satisfaisantes au problème du fait de la variabilité des situations rencontrées et surtout de la qualité toute relative des images dans le cas des HIFU. Les différentes solutions proposées dans cette thèse s'appuient sur les modèles déformables discrets enrichis de recherche de points d'ancrage basés gradient, couplés ou pas à une approche de détection de surface optimale. Ces solutions sont testées sur une trentaine de bases de données et analysées à la fois qualitativement et quantitativement par comparaison à des contours définis par des experts. Par ailleurs, une étude préliminaire est conduite sur la caractérisation de texture par différents types de moments (Zernike, Legendre, etc.). Les résultats obtenus montrent un comportement globalement correct et satisfaisant les temps de calcul imposés.
1:  LTSI - Laboratoire Traitement du Signal et de l'Image
segmentation – prostate – images échographiques – HIFU – Contour Dynamique Discret – Détection de Surface Optimale – moments orthogonaux – thérapie – cancer

Prostate segmentation for image guided high intensity ultrasound (HIFU) therapy
This work deals with the segmentation of echographic prostate images acquired intra-operatively simultaneously to the application of high intensity ultrasound (HIFU) for the destruction of tumor. The objective is to precisely delineate the target in order to concentrate the heating induced by ultrasound and to reduce as much as possible their impact on the neighboring structures. After a brief presentation of the clinical and the technical context, in particular the dosimetry, a state-of-the-art is carried out : it shows that although all the most recent and effective methods have been explored, only partial solutions have been obtained due to a large variability of situations to deal with and the relatively poor quality of the images in HIFU devices. Several solutions are then proposed based on discrete deformable contours, improved by the search of gradient based landmark points, coupled or not with optimal search detection. These solutions are tested on about thirty datasets and qualitatively and quantitatively analysed by comparison with expert-defined contours. A preliminary study is also performed for texture characterization using different types of moments (Zernike, Legendre, etc.). The results show that an overall good behaviour is obtained fulfilling the time computation constraints.
segmentation – prostate – ultrasound images – HIFU – Discrete Dynamic Contour – Optimal Surface Detection – orthogonal moments – therapy – cancer

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