Cette recherche vise à développer un système de diagnostic assisté par ordinateur pour la détection automatique et la classification des pathologies du parenchyme pulmonaire telles que les pneumonies interstitielles idiopathiques et l'emphysème, en tomodensitométrie multicoupe. L’approche proposée repose sur morphologie mathématique 3-D, analyse de texture et logique floue, et peut être divisée en quatre étapes : (1) un schéma de décomposition multi-résolution basé sur un filtre 3-D morphologique exploitée pour discriminer les régions pulmonaires selon différentes échelles d’analyse. (2) Un partitionnement spatial supplémentaire du poumon basé sur la texture du tissu pulmonaire a été introduit afin de renforcer la séparation spatiale entre les motifs extraits au même niveau résolution dans la pyramide de décomposition. Puis, (3) une structure d'arbre hiérarchique a été construite pour décrire la relation d’adjacence entre les motifs à différents niveaux de résolution, et pour chaque motif, six fonctions d'appartenance floue ont été établies pour attribuer une probabilité d'association avec un tissu normal ou une cible pathologique. Enfin, (4) une étape de décision exploite les classifications par la logique floue afin de sélectionner la classe cible de chaque motif du poumon parmi les catégories suivantes : normal, emphysème, fibrose/rayon de miel, et verre dépoli. La validation expérimentale du système développé a permis de définir des spécifications relatives aux valeurs recommandées pour le nombre de niveaux de résolution NRL = 12, et le protocole d'acquisition comportant le noyau de reconstruction “LUNG” / ”BONPLUS” et des collimations fines (1.25 mm ou moins). Elle souligne aussi la difficulté d'évaluer quantitativement la performance de l'approche proposée en l'absence d'une vérité terrain, notamment une évaluation volumétrique, la sélection large des bords de la pathologie, et la distinction entre la fibrose et les structures (vasculaires) de haute densité / This research aims at developing a computer-aided diagnosis (CAD) system for fully automatic detection and classification of pathological lung parenchyma patterns in idiopathic interstitial pneumonias (IIP) and emphysema using multi-detector computed tomography (MDCT). The proposed CAD system is based on 3-D mathematical morphology, texture and fuzzy logic analysis, and can be divided into four stages: (1) a multi-resolution decomposition scheme based on a 3-D morphological filter was exploited to discriminate the lung region patterns at different analysis scales. (2) An additional spatial lung partitioning based on the lung tissue texture was introduced to reinforce the spatial separation between patterns extracted at the same resolution level in the decomposition pyramid. Then, (3) a hierarchic tree structure was exploited to describe the relationship between patterns at different resolution levels, and for each pattern, six fuzzy membership functions were established for assigning a probability of association with a normal tissue or a pathological target. Finally, (4) a decision step exploiting the fuzzy-logic assignments selects the target class of each lung pattern among the following categories: normal (N), emphysema (EM), fibrosis/honeycombing (FHC), and ground glass (GDG). The experimental validation of the developed CAD system allowed defining some specifications related with the recommendation values for the number of the resolution levels NRL = 12, and the CT acquisition protocol including the “LUNG” / ”BONPLUS” reconstruction kernel and thin collimations (1.25 mm or less). It also stresses out the difficulty to quantitatively assess the performance of the proposed approach in the absence of a ground truth, such as a volumetric assessment, large margin selection, and distinguishability between fibrosis and high-density (vascular) regions
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2011TELE0021 |
| Date | 30 September 2011 |
| Creators | Chang Chien, Kuang Che |
| Contributors | Evry, Institut national des télécommunications, Prêteux, Françoise |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
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