Génération de populations de modèles du thorax et du coeur

Contexte

Les outils de simulation sont de plus en plus utilisés dans de nombreux domaines et en particulier dans le domaine Biomédical. Ils permettent notamment d’anticiper l’impact d’un geste chirurgical ou l’effet d’un médicament. Dans ce contexte, le projet ANR VIP (Virtual Imaging Platform, [1]) piloté par le laboratoire porte sur le développement d’une plateforme de simulation de modalités d’imagerie médicale. De manière simplifiée, on pourra conduire avec VIP le même type d’examens que ceux réalisés sur des patients à l’aide de système d’imagerie mais entièrement à partir du calcul. En particulier, nous proposons de créer une base de données d’images simulées du thorax et du cœur en mouvement qui servira de base à l’évaluation de méthodes de traitement d’images. Pour cela, il faut tout d’abord générer des modèles réalistes du thorax et du coeur. L’équipe a développé le modèle ADAM (A Dynamic Anthropomorphic Model of the thorax and heart) d’un thorax respirant et d’un cœur battant [2]. Ce modèle a été construit à partir d’images par Résonance Magnétique (IRM) acquises sur un volontaire sain.

Objectifs

ADAM correspond à une anatomie et une dynamique spécifique. Dans le but de la construction de la base de données, il nous faut disposer de modèles de géométries et de dynamiques variées : modèles de différentes tailles, mouvements de diverses amplitudes normaux ou pathologiques. L’objectif du stage consiste à étudier les solutions possibles de génération de populations de modèles à partir de ADAM ou d’autres modèles. Puis, nous mettrons en œuvre une solution et l’exploiterons pour la génération d’images simulées (IRM et échographiques) à partir de la plateforme du projet VIP.

Matériel et méthodes

Le modèle ADAM est constitué d’une collection de maillages définissant les structures thoraciques et cardiaques associée à un modèle de mouvement respiratoire et cardiaque. Données anatomiques et de mouvement sont issues d’images par RM acquises chez un sujet sain. Le mouvement a été estimé par un opérateur de recalage d’images et modélisé de façon continue par des fonctions de formes libres (ang. Free Form Deformations, FFD). Le modèle permet d’avoir certaines actions élémentaires sur la chronologie du mouvement (synchronisation respiration/cycle cardiaque, anomalies éventuelles dans la respiration).

Compétences souhaitées

  • Traitement du signal et de l’image, infographie et modélisation de formes et de mouvement
  • Programmation C++, VTK
  • Capacité d’intégration rapide dans un contexte pluridisciplinaire

Références

[1] VIP, a Virtual Imaging Platform, Projet ANR du programme COSINUS, piloté par T. Glatard, CREATIS

[2] R. Haddad, "Un modèle numérique anthropomorphique et dynamique du thorax respirant et du coeur battant," CREATIS CNRS UMR 5220, Inserm U630: INSA de Lyon, 2007, p. 163.