Une nouvelle méthode de recalage en imagerie cérébrale adaptée à la cartographie individuelle des ganglions de la base par déformation d’atlas anatomiques
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Deep Brain Stimulation (DBS) involves the implantation of electrodes in basal ganglia structures. This thesis is part of a project to improve the precision of this surgery, frequently used to treat Parkinson disease. Despite MR-Imaging progress, some structures are not directly visible on images. A basal ganglia atlas combining MRI and 3D histological structures was developped in the laboratory. A linear method to adapt this atlas to patients was validated against per-operative electrophysiology recordings in the subthalamic region. However this method is not precise enough in other locations. A new elastic registration method, CBBM (Confidence-Based Block-Matching) was developped. This is a block-matching method using the notion of confidence, highly constrained to preserve the shape of atlas structures. CBBM was evaluated and compared to four other methods on a standard image set. Results show that the method is well-suited to our registration problem. CBBM was then applied to atlas registration on patients and shown to improve results compared to the previous linear method. Lastly, the influence on surgery precision of the pneumocephalus, a per-operative deformation of the brain, was assessed using CBBM.
Abstract FR:
La stimulation cérébrale profonde (SCP) consiste à implanter des électrodes de stimulation dans les ganglions de la base du cerveau. Cette thèse s'inscrit dans un projet d’amélioration de la précision de cette opération très utilisée pour traiter la maladie de Parkinson. Malgré les progrès de l’IRM, certaines structures ne sont pas directement identifiables sur les images. Un atlas des ganglions de la base combinant IRM et structures histologiques 3D du cerveau d'un sujet a été construit dans l'équipe. Une méthode d'adaptation linéaire de l'atlas aux sujets a été validée autour du noyau sous-thalamique par comparaison avec l’électrophysiologie per-opératoire. Cette méthode n'est cependant pas assez précise dans d'autres régions. Une nouvelle méthode de recalage élastique, CBBM (Confidence-Based Block-Matching) a donc été développée. C'est une méthode de recalage par appariement de blocs reposant sur la notion de confiance, fortement contrainte pour préserver les structures de l'atlas. CBBM a été évaluée et comparée à quatre autres méthodes sur un ensemble d’images standard. Les résultats montrent la bonne adaptation de CBBM à notre problématique. CBBM a été appliquée à l'adaptation de l'atlas aux patients et comparée favorablement avec la méthode linéaire. Enfin, l'influence sur le ciblage du pneumocephalus, déformation per-opératoire du cerveau, a été évalué avec CBBM.