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44 Chapitre 2. L’analyse surfacique de l’anatomie corticale s’appuie sur une observation décrivant un schéma sulcal superficiel, ne donnant pas accès à l’information enfouie dans le cortex, comme par exemple le cortex profond des fonds de sillons. L’interface matière grise/matière blanche a quant à elle l’avantage de représenter la quasi-totalité des structures corticales, y compris le fond des sillons, rendant alors une information essentielle accessible. En effet, près de 70% du cortex n’est pas visible d’un point de vue superficiel, car enfouie et présent à l’intérieur des plis corticaux. La surface médiane, située entre les surfaces externes et internes, est également utilisée, et présente les même caractéristiques topologiques que la surface interne. La suite de cette section détaille deux types de méthode de segmentation et d’extraction de maillage de la surface corticale. L’une utilise la déformation d’un template déformable afin de créer le maillage de la surface corticale externe[Davatzikos, 1996, Terzopoulos and Fleischer, 1988, MacDonald, 1998, Christensen and Rabbitt, 1996]. L’autre part d’images d’IRM anatomique pour extraire une triangulation de la surface interne et/ou externe du cortex, en se basant principalement sur l’intensité des voxels [Fischl et al., 1999a, Mangin et al., 1995, Han et al., 2001, Zeng et al., 1999]. Surfaces actives Une surface déformable agit comme une feuille élastique, topologiquement fermée ou ouverte, afin de s’adapter le mieux possible à la surface-cible. De nombreux travaux ont étudié ces surfaces et leurs homologue 2D, les contours actifs [Terzopoulos and Fleischer, 1988, Kass et al., 1988, Delingette et al., 1992, Cohen et al., 1992]. La surface se déforme sous l’influence de forces élastiques externes et internes. La méthode proposée dans [Davatzikos, 1996] introduit une fonction de masse m(x) ∈ [0, 1], définie dans le volume anatomique ν. Cette fonction a une valeur élevée sur les frontières d’intérêt, leur permettant d’attirer la surface déformable. La surface déformable x(u, v) = (x(u, v), y(u, v), z(u, v)) est une surface fermée, où les variables u et v sont définies sur un plan. La surface est déformée sous l’influence d’un champ de forces externe, comprenant deux composants (figure 2.3). Le premier composant, actif lorsque la surface déformable est à proximité de la surface corticale externe, attire la surface vers le cortex selon la formule F(x) = c(x) − x (2.1) avec c(x) le centre de la masse m(x) comprise dans un voisinage sphérique calN(x) centrée sur un point x de la surface déformable. Le second composant N est exercé lorsque le voisinage calN(x) n’intersecte pas le ruban cortical. Ce terme contribue à rétrécir la surface déformable selon sa normale, vers le cortex. L’un des principaux avantages de ce type de méthode est que la surface obtenue à la fin du processus est topologiquement identique à la surface
2.2. Mise en correspondance de surfaces 45 Fig. 2.3 – Le terme F(.) de la force de déformation attire la surface déformable vers le cortex, tandis que le second terme N(.) contribue au rétrécissement de cette surface lorsque le point concerné est éloigné de la surface corticale [Davatzikos, 1996]. déformable utilisée, c’est-à-dire sphérique. Les éventuelles opérations de dépliage et d’aplatissement de surface sont simplifiées, limitant les interventions manuelles [Dale and Sereno, 1993]. Cependant, cela ne garantit pas la précision géométrique du maillage obtenu. Plus particulièrement, ces méthodes ne permettent pas de représenter avec précision le cortex profond des fonds de sillons [Manceaux-Demiau et al., 1998]. Une amélioration a été apportée, en introduisant des mesures supplémentaires pour pousser la surface à se déformer plus fortement à l’endroit des sillons, via l’ajout de contraintes anatomiques déterminées a priori [Davatzikos and Bryan, 1995]. D’autres méthodes utilisent plutôt comme surface-cible l’interface matière grise/matière blanche [MacDonald, 1998, Dale and Sereno, 1993]. Cependant, de telles méthodes restent très sensibles aux erreurs locales de segmentation, qui peuvent impliquer des erreurs importantes de géométrie finale de la surface obtenue. Reconstruction selon l’intensité La méthode présentée dans [Fischl et al., 1999a] propose une reconstruction de l’interface matière blanche/matière grise en plusieurs étapes. Il s’agit dans un premier temps d’enlever le crâne du volume, après avoir procédé au recalage de l’image dans le template de talairach, suivi d’une normalisation d’intensité. L’étape de soustraction de la boite crânienne utilise une surface déformable s’adaptant automatiquement à la surface interne du crâne (figure 2.61). Lorsque la surface déformable est stable, tous les voxels en dehors du volume délimité par cette surface sont enlevés de l’image (figure 2.4). La seconde étape a pour but de fournir une première segmentation de la matière blanche, en effectuant un étiquetage des tissus. Cet étiquetage est effectué en plusieurs étapes, dont nous retiendrons surtout une passe basée sur l’intensité des voxels, suivie d’une étape de post-traitement favorisant la structure laminaire et une courbure régulière du ruban cortical, ce qui évite d’obtenir des aberrations géométriques sur les voxels
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