Modélisation rénale 4D par approche volumétrique séquentielle et 2D ultrarapide en IRM

Chung, Mai Taing Wendy (2016). Modélisation rénale 4D par approche volumétrique séquentielle et 2D ultrarapide en IRM. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Les techniques de ciblage de tumeurs rénales durant un traitement par ultrasons focalisés de haute intensité (HIFU) ne sont pas encore bien explorées en raison de difficultés liées aux mouvements du rein lors du traitement. L’approche expérimentale de ce projet nécessitait une acquisition d’images 3D IRM avant le traitement et une acquisition d’images 2D durant le traitement. L’objectif était de recaler les images 2D avec les acquisitions 3D afin de proposer une méthode de suivi de la tumeur et du rein lors d’un traitement par HIFU par imagerie médicale. Une étude du mouvement du rein a été effectuée et a révélé que ce mouvement se décomposait en une translation significative dans l’axe cranio-caudal (par rapport aux deux autres axes) et une rotation variable d’un individu à l’autre selon les trois axes. Par la suite, une méthode de recalage d’images 2D/3D par intensité a été proposée. Pour évaluer l’efficacité de cette méthode de recalage, deux fonctions de mérite ont été utilisées : la corrélation croisée et l’information mutuelle. En combinant chacune de ces fonctions à une fonction d’optimisation appelée Downhill Simplex, les résultats ont révélé des coefficients de corrélation plus élevés en utilisant la fonction de corrélation croisée par rapport à la fonction d’information mutuelle. La méthode de recalage a été testée avec des rotations selon les trois axes du rein pour simuler de légers déplacements. Les coefficients de corrélation ainsi obtenus étaient en moyenne de 96% avec un temps de calcul moyen de 11 secondes. Enfin, les coordonnées du centre de la tumeur ont été localisées en temps réel à partir des images 2D par rapport à un point de référence dans ces images 2D.

Titre traduit

Renal 4D modeling by sequential volumetric approach and 2D ultrafast MRI

Résumé traduit

Techniques of kidney tumor tracking during the delivery of a treatment of high intensity focused ultrasound (HIFU) are not quite explored yet because of the difficulties caused by the movements of the kidney during the treatment. The experimental approach of this project required a 3D MRI acquisition prior to treatment and 2D acquisitions during treatment. The objective was to register the 2D images with the 3D acquisition in order to propose a tracking method of a kidney and a tumor during a HIFU treatment by medical imaging with only 2D images. A kidney movement analysis has shown that the movement is decomposed into a significant translation in the cranio-caudal axis (compared to the two other axes) and a variable rotation from a subject to another. Then, a 2D/3D image registration by intensiy method has been proposed. To evaluate the efficiency of this method, two merit functions have been used : the cross correlation and the mutual information. Combining these two functions with the Downhill Simplex optimization function, the results showed that the correlation coefficients are greater with the cross correlation function compared to the mutual information function. This registration method has been tested with rotated images along the three axes to simulate small displacements of a subject during a treatment. The correlation coefficients were in average 96% with a calculating time of 11 seconds. Lastly, the coordinates of the center of the tumor have been located in real time from the 2D images by setting a reference point in these 2D images.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie concentration technologie de la santé". Bibliographie : pages 85-90.
Mots-clés libres:	Imagerie quadridimensionnelle Modèles mathématiques. Superposition d'images (Électronique numérique) Modèles mathématiques. Reins Tumeurs Traitement. Ultrasons focalisés de haute intensité. Imagerie médicale. 2D, 2-d, 3D, 3-d, deux, trois, dimension, recalage, HIFU, recalage d’images, IRM, corrélation croisée, information mutuelle, optimisation Simplex Downhill
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse de Guise, Jacques A.
Codirecteur:	Codirecteur Souteyrand, Philippe
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt:	18 mai 2017 20:36
Dernière modification:	02 nov. 2022 14:15
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1890

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