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Subject Item

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Pregnant woman modeling using 3D ultrasound and MRI images, for dosimetry studies

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Dosimétrie Imagerie par résonance magnétique Échographie Modélisation tridimensionnelle Thèses et écrits académiques Imagerie tridimensionnelle en médecine

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Modélisation de la femme enceinte à partir d’images 3D ultrasonores et IRM anténatales, pour l’étude de la dosimétrie

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Modélisation de la femme enceinte à partir d’images 3D ultrasonores et IRM anténatales, pour l’étude de la dosimétrie

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L'influence des champs électromagnétiques (CEM) sur le fœtus fait actuellement l'objet d'une attention particulière, en raison du développement des réseaux de communication sans fil. La dosimétrie numérique consiste à évaluer l'effet thermique induit par les CEM dans les tissus, en simulant leur propagation dans des modèles numériques du corps humain, construits à partir de segmentations d'images médicales. Il existe cependant peu de modèles de la femme enceinte. L'objectif de cette thèse est d'élaborer un ensemble de modèles de l'unité utéro-placento-fœtale détaillés, couvrant l'ensemble de la grossesse. Des images ultrasonores et IRM sont ainsi exploitées et des méthodes de segmentation dédiées à chaque modalité ont été développées. Les données ultrasonores sont traitées avec un modèle déformable afin de partitionner l'image en deux sous-ensembles (les tissus maternels et fœtaux et le liquide amniotique), en exploitant une modélisation statistique des distributions des intensités dans chacun des sous-ensembles. Les données IRM sont traitées avec une approche qui consiste tout d'abord à caractériser la position du fœtus, en instanciant un modèle de son squelette dans les images grâce à une exploration séquentielle de l'anatomie fœtale. Un modèle générique de fœtus articulé est alors recalé sur ce squelette, pour finalement segmenter l'enveloppe fœtale avec une méthode par coupure de graphe. Des modèles de l'unité-utéro-placento-fœtal sont construits à partir de ces segmentations puis intégrés dans un modèle synthétique de femme. Un ensemble de neuf modèles a été généré, qui permet d'étudier l'influence du stade de grossesse et de la position du fœtus sur la dosimétrie. Electromagnetic fields (EMF) influence on the fetus is now under investigation, due to the development of wireless networks. Numerical dosimetry studies aim at assessing the thermal effect induced by EMF into biological tissues, by simulating numerically their propagation into human body models, built from segmentations of medical images. However, few pregnant woman models exist nowadays. The aim of this thesis is to generate a set of detailed utero-fetal-unit models, covering the whole pregnancy. Ultrasound and MRI data are exploited and dedicated segmentation methods are developed. A deformable model formulation is proposed to segment the 3D ultrasound data and to partition the images into two subsets (the amniotic fluid and the fetal tissues) using statistical priors on intensity distributions within the two classes of tissues. MRI data are segmented using an original approach, which consists in characterizing the fetal position, so as to instantiate a simplified skeleton model within the images. This process is performed through a sequential exploration of the fetus anatomy, during which several anatomical structures are segmented, using biometric, shape and contrast priors. An articulated template of the fetus is then registered on the extracted skeleton, to eventually segment the fetal envelop with graph-cuts. Models of the utero-fetal-unit are generated using the segmented data and embedded in a non gravid woman model. A set of nine pregnant woman models was created, which enabled to study the influence of pregnancy stage and fetal position on dosimetry.

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Text

n10:P1001

n11:T1009

rdaw:P10219

2009

rdau:P60049

n21:1020