Segmentation of Prostate MRI using Probabilistic Atlas and Deformable Model
Utilisation d'atlas anatomiques et de modèles déformables pour la segmentation de la prostate en IRM
Résumé
In this thesis we focus on the development of tools for the automatic segmentation of the prostate gland in Magnetic Resonance Images. In a near future, these tools will be used to help clinicians for prostate brachytherapy. Our method is based on the use of both an anatomical atlas and deformable models to achieve an automatic segmentation. We use a hierachical approach composed of three steps. In the first step, a pre-processing of input images is performed to correct the inhomogeneity of images acquired with an endorectal MRI coil. In the second step, the target patient is registered onto an anatomical atlas ; this step allows for a first segmentation of the prostate and of the rectum. In the last step, two deformable models evolve to refine segmentations obtained in the previous step. The segmentation of the rectum is executed first. In a second time, a deformable model evolves to segment the prostate. The segmentation of the rectum is used to constrain the evolution of the prostate deformable model. The anatomical atlas is built using a hybrid registration method. The later both exploits geometric and intensity-based information for mapping a population onto a standard patient. We have shown that this strategy improves the accuracy of obtained automatic segmentations.
Le principal objectif de cette thèse est le développement d'outils permettant le contourage automatique de la prostate en IRM. Dans un futur proche, ces outils s'intègreront à des systèmes informatiques permettant d'assister le clinicien dans la réalisation du geste de curiethérapie de la prostate. Notre méthode se base sur l'utilisation d'un atlas anatomique et de modèles déformables pour réaliser une segmentation automatique de la prostate. La méthode se déroule suivant une approche hiérarchique en 3 étapes permettant d'intégrer efficacement différents types de connaissances a priori. Une première étape de pré-traitements permet la correction des très fortes inhomogénéités d'intensités caractéristiques des images IRM acquises par l'intermédiaire de sondes endorectales. Dans une seconde étape, l'anatomie du patient est mise en correspondance avec un atlas anatomique ; ce qui permet d'obtenir une première segmentation du rectum et de la prostate. Enfin, dans une dernière étape, deux modèles déformables évoluent successivement pour raffiner les segmentations précédemment obtenues. Dans un premier temps, le rectum est segmenté suivi de la prostate. L'intégration du rectum dans le processus de segmentation permet de contraindre l'évolution du modèle déformable de la prostate. L'atlas anatomique utilisé est construit grâce à un algorithme de recalage hybride permettant la mise en correspondance d'une population sur une référence. L'algorithme hybride en exploitant conjointement des informations géométriques et iconiques permet la construction d'atlas qui se sont avérés plus performants que ceux construits par un recalage iconique pur.
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