Louis-Martin Girouard IMAGERIE PORTALE EN RADIOTHÉRAPIE

Louis-Martin Girouard
IMAGERIE PORTALE EN RADIOTHÉRAPIE:
LOCALISATION AUTOMATIQUE DE LA PROSTATE
Mémoire
présenté
à la Faculté des études supérieures
de l’Université Laval
pour l’obtention
du grade de Maître ès Sciences (M. Sc.)
Département de génie électrique et génie informatique
FACULTÉ DES SCIENCES ET DE GÉNIE
UNIVERSITÉ LAVAL
NOVEMBRE 1996
© Louis-Martin Girouard, 1996

À mes parents

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RÉSUMÉ
Cette étude, faite en collaboration avec le département de radio-oncologie du CHUQ,
Pavillon Hôtel-Dieu de Québec, a permis de développer un algorithme de localisation de la
prostate lors des traitements de radiothérapie en utilisant l’imagerie portale. La localisation
se fait à deux niveaux, soit la détection de marqueur radio-opaque implanté à l’apex
prostatique et au niveau des structures osseuses de la région pelvienne.
La méthode de détection du marqueur est basée sur la recherche d’un minimum global dans
le champ de traitement. Un critère a été trouvé pour améliorer la robustesse au bruit et aux
atténuations de contours osseux. Cet algorithme a été validé avec des images cliniques.
Pour les structures osseuses, la déviation de leurs positions par rapport à une image de
référence est mesurée par corrélation d’images de contours osseux après avoir rehaussés
ces derniers dans les images originales. Les images doivent aussi être restaurées pour
éliminer les artefacts. Cet algorithme a été validé avec des images de squelette.
Louis-Martin Girouard
Étudiant
Co-directeur de recherche
Dr André Zaccarin
D
r Xavier Maldague
Co-directeur de recherche
Co-directeur de recherche
Dr Jean Pouliot

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AVANT-PROPOS
Je veux remercier Xavier Maldague pour m’avoir permis de faire cette maîtrise. Je remercie
également André Zaccarin pour sa disponibilité démontrée au cours de ce travail. Tous les
deux sont du département de génie électrique et génie informatique de l’Université Laval.
Merci à Jean Pouliot pour son intérêt et son appui démontrés tout au long de la maîtrise et
au Groupe de recherche en physique du département de radio-oncologie du CHUQ,
Pavillon Hôtel-Dieu de Québec pour son soutien financier.
Mes remerciements s’adressent aussi à mes collègues de maîtrise, Charles Cleary, Jean-
Pierre Couturier, Jean-Bernard Dambrin et Jean-François Pelletier, pour leur support et nos
échanges d’idées. Je ne voudrais pas oublier non plus les autres membres du Laboratoire
de Vision et Systèmes Numériques. Aussi, je ne pourrais passer sous silence le support
constant que m’a procuré pendant ces deux dernières années ma compagne, Marie-Claire.

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TABLE DES MATIÈRES
RÉSUMÉ .........................................................................................................................iii
AVANT-PROPOS ........................................................................................................... iv
TABLE DES MATIÈRES ................................................................................................v
CHAPITRE 1 : Introduction ...........................................................................................1
CHAPITRE 2 : Acquisition des images...........................................................................3
2.1 Introduction au traitement médical...................................................................3
2.2 Principe de la formation des images.................................................................7
2.3 Système d’imagerie portale...............................................................................7
CHAPITRE 3 : Détection du marqueur radio-opaque................................................11
3.1 Introduction.....................................................................................................11
3.2 Quadriques......................................................................................................14
3.2.1 Minimum local ................................................................................14
3.2.2 Classification des minimums ..........................................................14
3.3 Algorithme de détection..................................................................................16
3.3.1 Tri des pixels ...................................................................................16
3.3.2 Analyse de la quadrique ..................................................................17
3.3.3 Perceptron ........................................................................................19
3.3.4 Présentation du marqueur ................................................................20
3.4 Résultats..........................................................................................................21
3.5 Autres applications de la détection du marqueur............................................22
CHAPITRE 4 : Corrélation des images pour déterminer les déplacements du
patient....................................................................................................................24
4.1 Introduction.....................................................................................................24
4.2 Détection des contours osseux........................................................................25
4.3 Mesure du déplacement. .................................................................................29
4.4 Explication de l’algorithme.............................................................................30
4.4.1 Référentiel .......................................................................................30
4.4.2 Convolution et corrélation ...............................................................30