Segmentation précise des structures de l'articulation du genou sur des radiographies EOS de face

Résumé

La délimitation des structures osseuses dans les images radiographiques est une opération nécessaire pour l’obtention de paramètres cliniques à l’aide d’une reconstruction 3D. Dans les régions telles que les articulations où plusieurs structures se côtoient et peuvent se superposer, cette délimitation reste difficile. Pour pallier à ces limitations, la grande majorité des outils disponibles nécessitent l’intervention d’un expert. Afin d’accélérer l’analyse, nous cherchons une solution automatique pour la délimitation précise des contours osseux sur des images radiographiques. Un des algorithmes utilisé pour délimiter les contours osseux est la recherché d’un chemin minimal passant par les zones les plus contrastées. Cette approche peut donner des résultats peu précis dans des cas difficiles (structures proches, faible contraste, etc.). Une amélioration de cet algorithme nous a permis d’obtenir une méthode plus précise et mieux adaptée pour l’extraction de contours osseux dans la zone du genou. Cette nouvelle method détecte d’abord le contour du fémur avec un nouveau chemin minimal reposant sur le gradient et l’intensité des pixels de l’image. Elle détecte ensuite les deux contours possibles du tibia avec une recherche de chemins minimaux en 3D. Nous avons comparé les résultats du chemin minimal implémenté dans SterEOS (plateforme de reconstruction 3D d’EOS Imaging) avec l’approche proposée sur 147 radiographies de face de genoux. Les segmentations de SterEOS obtenaient des erreurs moyennes de 0.85±0.52mm (déviation moyenne quadratique±écart type) pour le fémur et de 1.69±1.13mm pour le tibia par rapport à des segmentations manuelles réalisées par un expert. La méthode proposée obtient des erreurs moyennes de 0.40±0.13mm pour le fémur et de 1.17±0.92mm pour le tibia (gains de précision de 53% et de 31% respectivement). Pour conclure, nous avons amélioré l’algorithme du chemin minimal en 2D et en 3D afin de détecter plus précisément les contours du fémur et du tibia sur des images radiographiques. L’utilisation du chemin minimal en 3D nous a aussi permis de segmenter tous les contours des plateaux tibiaux. Cette approche pourra être utilisée par la suite dans SterEOS pour améliorer l’automatisation des reconstructions 3D et l’évaluation des paramètres cliniques.

Date	4 juil. 2018
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Carlos Vázquez (Directeur(-trice)) & Jacques A. de Guise (Codirecteur(-trice))