Reconstruction 3d De La Microarchitecture Osseuse Partir D Un Nombre Limit De Radiographies
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Reconstruction 3D de la microarchitecture osseuse à partir d'un nombre limité de radiographies
Le diagnostic de l'ostéoporose repose sur la mesure de la densité minérale osseuse qui ne prend pas en compte la configuration spatiale de la microarchitecture 3D pouvant conduire à un diagnostic imprécis. L'objectif de ce travail était d'explorer l'obtention de caractéristiques de la microarchitecture à partir de l'acquisition d'un faible nombre de radiographies sous différents angles de vues. Afin de compenser le manque d'information, nous avons cherché à construire un a priori sur l'organisation 3D de la micro-architecture pour régulariser la méthode de reconstruction. En considérant l'os comme une texture binaire, nous avons exploré les modèles de synthèse de texture et particulièrement le modèle Markovien d'Ising 3D. Une étude des paramètres du modèle a permis d'établir des propriétés comportementales pouvant être reliées aux caractéristiques de l'architecture osseuse. Un modèle Markovien combinant des interactions locales et éloignées et une méthode d'estimation des paramètres du modèle ont été explorés. Cet a priori a ensuite été introduit dans le processus de reconstruction à faible nombre de vues. Nous avons principalement étudié un algorithme de reconstruction algébrique itératif de type ICM. Un nouvel algorithme de reconstruction basé sur la collaboration entre un filtrage non linéaire au cours des itérations et l'ajout de l'a priori Markovien a été développé. Des acquisitions 3D d'échantillons osseux obtenues par microtomographie synchrotron ont été utilisées comme images de référence. L'approche proposée permet de reconstruire un échantillon osseux avec une bonne qualité et d'estimer les paramètres architecturaux avec moins de 20 projections en 2D (1024*1024 pixels) et en 3D (256*256*300 voxels).
RECONSTRUCTION TOMOGRAPHIQUE 3D A PARTIR D'UN NOMBRE LIMITE DE PROJECTIONS. APPLICATION A LA RECONSTRUCTION VASCULAIRE ET OSSEUSE
L'OBJECTIF DE L'ETUDE QUE NOUS PRESENTONS DANS CE DOCUMENT EST LA CONCEPTION DE METHODES DE RECONSTRUCTION TOMOGRAPHIQUE TRI-DIMENSIONNELLE ADAPTEES A UN NOMBRE LIMITE DE PROJECTIONS DE MESURE. CES METHODES, TOUT PARTICULIEREMENT DEDIEES A LA RECONSTRUCTION DE STRUCTURES VASCULAIRES ET OSSEUSES, SONT DEVELOPPEES POUR UN SCANNER 3D X DE NOUVELLE GENERATION. APRES UNE COMPARAISON DES ALGORITHMES EXISTANTS, NOUS AVONS PROPOSE UNE APPROCHE ANALYTIQUE POUR RESOUDRE CE PROBLEME, CORRESPONDANT SOIT A LA DETECTION DU SUPPORT DE RECONSTRUCTION, SOIT A L'INTERPOLATION DES PROJECTIONS DE MESURE. LES PERFORMANCES DE CES ALGORITHMES SONT ETROITEMENT LIEES A LA FORME DE L'OBJET POUR LA PREMIERE METHODE. LES METHODES PROPOSEES ONT ETE EXPERIMENTEES SUR DES IMAGES SIMULEES ET DES DONNEES REELLES
CORRELATION ENTRE LA MICROARCHITECTURE 3D ET LA PROJECTION RADIOGRAPHIQUE DE L'OS TRABECULAIRE
L'ETUDE DES MILIEUX POREUX DESORDONNES NECESSITE DE DECRIRE LA GEOMETRIE TRIDIMENSIONNELLE (3D). DES TECHNIQUES RECENTES D'IMAGERIE PERMETTENT UNE RECONSTRUCTION 3D DE CES MILIEUX. UN PROTOCOLE PLUS SOUPLE DONNE RAPIDEMENT UNE IMAGE BIDIMENSIONNELLE (2D) DE PROJECTION DU MILIEU 3D : LA RADIOGRAPHIE. IL EST CEPENDANT NECESSAIRE DE COMPRENDRE LA RELATION ENTRE LA GEOMETRIE 3D ET L'IMAGE 2D DE PROJECTION. LE CHR ET L'UNIVERSITE D'ORLEANS ONT DEVELOPPE UNE TECHNIQUE D'ANALYSE D'IMAGE RADIOGRAPHIQUE BASEE SUR LA MODELISATION MATHEMATIQUE ET DONNANT UN PARAMETRE H. PLUSIEURS ETUDES CLINIQUES ONT CONFIRME L'INTERET DU TEST H POUR L'EVALUATION DE L'OSTEOPOROSE. CEPENDANT, LE POUVOIR DISCRIMINANT DE H ENTRE UN SUJET SAIN ET UN SUJET ATTEINT D'UN DEBUT D'OSTEOPOROSE N'EST PAS CLAIREMENT ETABLI. LA CORRESPONDANCE ENTRE LES VARIATIONS DE NIVEAUX DE GRIS SUR L'IMAGE 2D ET LA MICROARCHITECTURE 3D DE L'OS TRABECULAIRE N'EST PAS DEMONTREE. LE BUT DE CE TRAVAIL EST D'APPORTER DES ELEMENTS DE REPONSE CONCERNANT LA CORRESPONDANCE 2D/3D. NOUS UTILISONS TOUT D'ABORD L'IMAGERIE PAR RESONANCE MAGNETIQUE A HAUTE RESOLUTION POUR OBTENIR DES IMAGES 3D D'ECHANTILLONS D'OS TRABECULAIRE. ENSUITE, UNE NOUVELLE TECHNIQUE BASEE SUR LE GRAPHE 3D EST DEVELOPPEE. CETTE TECHNIQUE DONNE LE PATRON DE LA MICROARCHITECTURE TRABECULAIRE OSSEUSE ET PERMET DE LOCALISER ET D'EXTRAIRE CHAQUE TRAVEE. PUIS, NOUS DEVELOPPONS UN ALGORITHME SIMULANT LA PROJECTION RADIOGRAPHIQUE ET RELIANT L'IMAGE 3D AVEC SA PROJECTION 2D. ENFIN, DES PROCESSUS D'ALTERATIONS SONT APPLIQUES SUR LES IMAGES OSSEUSES 3D. LA DENSITE ET LA CONNECTIVITE SONT PROGRESSIVEMENT MODIFIEES DE FACON A OBTENIR PLUSIEURS MODELES DE STRUCTURE OSSEUSE. LES PROJECTIONS RADIOGRAPHIQUES DE CES MODELES SONT SIMULEES ET LES PARAMETRES H SONT CALCULES. PLUSIEURS EVOLUTIONS DE H SONT ETABLIES, NOTAMMENT L'ASSOCIATION DE H AVEC LA DENSITE OSSEUSE POURRAIT ETRE EXPLOITEE EN ROUTINE CLINIQUE POUR ACCROITRE LE DIAGNOSTIC DE L'OSTEOPOROSE.