Contact: Marie-Odile Berger
- Aspects informatiques et traitement d'images: Marie-Odile Berger, LORIA
- Aspects médicaux: Jean Paul Lethor, CHU Brabois, Nancy
Ce projet rassemble le CHU de nancy brabois pour les aspects médicaux et le LORIA-INRIA Lorraine pour les aspects informatique et traitements d'images
Objectif
Le but de ce projet est de développer un système complet pour l'acquisition et la reconstruction du coeur humain dans un environnement clinique. Le système utilise un échographe 2D couplé avec un robot qui permet à la sonde de tourner autour de son axe. La rotation de la sonde s'effectue automatiquement à la fin de chaque cycle cardiaque grâce au couplage avec le signal ECG.
Pour chaque angulation de la sonde, une séquence d'images correspondant à un cycle cardiaque est acquise. Les donnés acquises forment donc une matrice d'images indexée par l'angle de la rotation et le temps du cycle cardiaque.
Nous présentons d'abord le capteur échographique 3D puis le système d'anayse d'images qui est cours d'étude. Il permet d'extraire les contours du ventricule dans les séqunces acquises et donc de reconstruire automatiquement le ventricule en 3D au cours du temps.
Le capteur ultrasonore en rotation
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On utilise une sonde echographique classique en rotation autou de son axe. La rotation de la sonde est effectuée automatiquement à la fin de chaque cycle cardiaque. |
et la matrice d'images acquise
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Description du capteur : vous trouverez dans cette page des précisions sur le robot faisant tourner la sonde et son couplage avec l'ECG. Vous trouverez aussi des informations sur la construction de la matrice d'images à partir de la sonde en rotation.
Détection automatique des contours du ventricule
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Schéma général de la méthode
Nous utilisons une méthode alliant suivi temporel des contours du ventricule dans chaque plan de coupe et régularisation 3D du ventricule.
Le ventricule est détouré par le médecin dans la première image de la séquence acquise dans chacun des plans de coupe. Chaque contour du ventricule est ensuite suivi dans l'image suivante correspondant au même plan de coupe. Ceci fournit généralement une bonne estimation de la position du ventricule et donc une bonne prédiction de la forme tridimensionnelle du ventricule. Cependant, des erreurs de suivi, principalement dues à l'ombrage des cotes, peuvent apparaitre. Elles se mainfestent par des artéfacts et des plis au niveau sur la surface reconstruite. Nous utilisons donc ensuite une méthode de régularisation 3D qui permet de trouver, à partir de la prédiction obtenue par suivi, la surface la plus régulière possible, compatible avec l'ensemble des images.
Quelques précisions sur la méthode de suivi
La méthode utilise d'abord une phase de prédiction du ventricule basée sur un modèle analytique de déformation. A partir de cette prédiction un ajustement local des déformations est réalisé à l'aide des modèles actifs de contour. Le modèle global dedéformation du contour est une affinité, ce qui décrit assez bien la déformation du ventricule. L'estimation des paramètres de l'affinité est réalisée itérativement à partir du flot normal calculé sur les contours.
Quelques exemples de suivi
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| Cliquer sur l'image pour visualiser la sequence mpeg de suivi |
Reconstruction 3D dynamique du ventricule
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| Séquence acquise dans un des plans de coupe. (cliquer pour visualiser la sequence mpeg). | Volume ventriculaire calculé en fonction du temps | Reconstruction temporelle (cliquer pour visualiser la sequence mpeg). |
Papers
"A new and fast automated System for Four Dimensional Reconstruction of the left Ventricle Using Transthoracic Echographic Images", JP. Lethor, G. Winterfeldt, M. Berger, M. Handschuhmacher, I. Marcon, Computers in Cardiology, Sept. 1997, Lund
"Automatic 3D Reconstruction of the Beating Left Ventricle Using Transthoracic Echographic Images", M.O. Berger, G. Winterfeldt, J.P. Lethor, Computers in Cardiology, Sept. 1998, Cleveland.
"Contour tracking in echocardiographic Sequences without learning stage: Application to the 3D reconstruction of the beating left ventricle", M.O. Berger, G. Winterfeldt, J.P. Lethor, MICCAI'99 (Medical Image Computing and Computer-assidted Intervention), Cambridge, 1999.
"Using Motion Estimatiom and Regularization for Recovering the 3D Shape of the Beating Left Ventricle from Echographic Images", M.O. Berger, G. Winterfeldt, J.P. Lethor, Computers in Cardiology, Sept. 1999, Hanovre.
