Sujet de thèse de Benazouz Bradai

Génération de DRR pour le recalage 2D/3D -- application au positionnement de patient en radiothérapie

Domaine

Cette thèse s'insère dans le cadre des tâches 1 et 4 du projet région CATRIM. Le but est de concevoir des techniques informatiques permettant d'optimiser la balistique lors de séance de radiothérapie conformationnelle. Pour cela nous proposons d'étudier des algorithmes de génération rapides d'images nommées DRR (Digitally Reconstructed Radiographs), mimant la physique des rayons X à partir d'une image scanner 3D.

Recalage 2D/3D pour le postionnement

DRR

Les images nommées DRR (Digitally Reconstructed Radiographs) sont des images 2D générées par un algorithme spécifique de rendu volumique (ray-tracing) appliqué sur un volume scanner (image 3D). Ces images miment la physique des rayons X de façon à reproduire virtuellement, à partir de n'importe quel angle de visée, une radiographie. Ces DRR sont extrêmement utiles dans de nombreux domaines d'imagerie médicale, en particulier dans le cadre de la radiothérapie conformationnelle (RTC) qui repose sur un usage intensif de ces images. La RTC est un des principales techniques de traitement du cancer dont le principe consiste à irradier les tumeurs tout en essayer d'épargner au maximum les tissus sains environnants. Nous utilisons les DRR dans le cadre d'une mise en correspondance n2D-3D (c'est-à-dire de plusieurs images 2D par rapport à une seule image 3D) dont le coeur est une optimisation géométrique nécessitant la génération de DRR différentes à chaque étape. Cependant, pour nos applications, leur temps de calcul est trop long. L'objectif du stage est double :

Bibliographie : l'objectif est d'étudier quelques techniques génériques de rendus volumiques (il en existe de nombreuses) ainsi que les techniques adaptées plus particulièrement aux DRR. En particulier, le MIP (Maximum Intensity Projection), qui permet d'obtenir rapidement des images d'une qualité inférieure. D'autres techniques (par exemple les rendus ``basés points'', Q-Splat) seront également étudiées. L'objectif est de parvenir à une technique adaptable aux DRR, nous permettant de régler finement le compromis précision/rapidité.

Développement : à partir des informations bibliographiques obtenues dans la première partie, l'étudiant pourra soit développer une technique nouvelle en essayant de l'adapter à notre problématique, soit modifier les algorithmes déjà développés au laboratoire. Plusieurs pistes peuvent être envisagées : en particulier nous étudions actuellement une technique d'approximation permettant d'approcher une projection 3D par une série de déformations 2D particulières. L'étudiant pourra donc poursuivre cette piste là ou bien s'engager vers une autre voie qui lui paraîtrait plus prometteuse.

Contexte

Le stage s'effectuera au sein de l'équipe Images du laboratoire LIRIS et dans les locaux ``recherche'' du département de radiothérapie du center de lutte contre le cancer Léon Bérard (CLB, Lyon 03). Ce travail s'insère dans le cadre d'un projet concernant le positionnement de patient en radiothérapie, projet en collaboration entre plusieurs laboratoires de recherche régionaux (LIGIM, CREATIS, TIMC) et le centre de lutte contre le cancer Léon Bérard.

Commentaires

Pas de pré-requis particulier si ce n'est quelques notions en géométrie, algèbre, C++. Ce stage peut ouvrir la voie à une thèse de doctorat sur un sujet voisin. Ce stage est indemnisé à hauteur d'environ 1800 Euros (le tiers du SMIC sur 5 mois).

Contact

N'hésitez pas à prendre contact pour plus d'informations.

Ressources

Quelques ressources peuvent être consultées :

Exemples d'images

Le volume de données initial (seules trois coupes orthogonales sont affichées) :

Exemples d'images DRR, rendues à partir du volume précédant :

Quelques copies d'écrans de nos outils ...

David Sarrut
Last modified: Mon Feb 24 07:50:06 CET 2003