Visualisation du fœtus une approche semi-automatique

L ’OBSTÉTRIQUE EST UNE SITUATION TRÈS FAVORABLE pour l’échographie tridimensionnelle et des images très réalistes sont souvent mises en avant par les constructeurs d’appareils. Le fœtus baigne en effet dans le liquide amniotique, région anéchogène et très homogène. La différence d’impédance entre le liquide et la peau du fœtus permet d’obtenir des contours très nets sur des images qui sont alors simples à analyser. La visualisation du fœtus permet au médecin de contrôler son évolution et de détecter très tôt certaines malformations (cf.section 1.4) : visage, membres, etc. Malheureusement pour voir le fœtus, il est nécessaire de déterminer une région qui soit incluse à l’intérieur de la cavité utérine car les ondes ultrasonores traversent d’abord une épaisseur de peau avant d’atteindre le liquide. La méthode manuelle présentée dans FIG. 8.1 – Les ondes ultrasonores traversent d’abord les tissus abdominaux ce qui gêne la visualisation du fœtus. le chapitre 6 permet de segmenter la région d’intérêt pour visualiser le fœtus dans de bonnes conditions. L’objectif final est de réaliser cette segmentation de manière complètement automatique pour fournir à l’opérateur une vue tridimensionnelle du fœtus immédiatement après l’acquisition des données. Nous présentons dans ce chapitre une méthode encore semi-automatique mais qui devrait nous permettre d’atteindre sous peu l’objectif fixé. L’objectif est de retirer automatiquement des données 3D les parois abdominales qui gênent l’examen du fœtus. Actuellement sur les appareils commerciaux, l’utilisateur définit la région d’intérêt à l’aide d’un cube, ce qui n’est pas adapté à la cavité utérine et limite souvent la visualisation à des régions très restreintes. La méthode manuelle proposée dans le chapitre 6 permet de voir l’ensemble du fœtus. L’utilisateur doit cependant dessiner les contours de la cavité, ce qui dure environ 30 s. La méthode doit donc, pour être vraiment intéressante, fournir un résultat en quelques secondes. Dans les régions où il y a du liquide entre la paroi de la cavité et le fœtus fig. 8.2(a), la détection de la paroi est relativement aisée et n’a pas à être très précise. Il suffit que la surface segmentée soit comprise entre la paroi et le fœtus, la surface exacte du fœtus étant obtenue par le rendu de volume. Visualisation du fœtus une approche semi-automatique 162 Visualisation du fœtus : une approche semi-automatique (a) Cas favorable (b) Cas plus difficile FIG. 8.2 – Le problème est d’isoler la cavité utérine pour visualiser le fœtus. Dans la figure (a), il y a du liquide entre le fœtus et les parois qui peuvent être aisément identifiées. Dans la figure (b), un bras est contre la paroi et la segmentation précise est plus difficile. Dans les régions où le fœtus est contre la paroi fig. 8.2(b), il n’est pas toujours possible et, de toutes façons assez peu utile, d’avoir une séparation extrêmement précise du fœtus et de la paroi. Les impédances étant très proches, les variations de textures et d’intensité entre les deux sont souvent très faibles, ce qui en rend la discrimination ardue. Dans [55], une solution entièrement automatique est proposée. Elle consiste à classer les voxels en trois catégories : tissu, liquide et frontière. La classification est réalisée par un réseau de neurones basé sur les histogrammes locaux. Lors de la visualisation, il est alors possible de n’afficher que les frontières liquide-tissu en tenant compte de l’angle de vue. La méthode est automatisée mais une première étape d’apprentissage est nécessaire pour le réseau de neurones. Les résultats présentés se limitent à un seul cas ; et le comportement de la classification, face aux grandes variations possibles suivant les acquisitions et les réglages de l’opérateur, n’est pas abordé. L’automatisation entraîne une certaine charge de calculs. Il faut d’une part calculer les histogrammes locaux pour chaque voxel. D’autre part, l’étape de classification seule ne suffit pas, de nombreuses zones peu échogènes entraînant des erreurs de l’algorithme. Le liquide amniotique est alors détecté en réalisant des opérations d’amincissement et des tests de connectivités sur l’ensemble des voxels, ce qui augmente le temps de calcul.

Méthode

Si l’on considère l’atténuation des ondes ultrasonores avec la profondeur et que l’on suppose que la cavité utérine est extraite, la visualisation du fœtus est exploitable principalement lorsque l’angle de vue est orienté dans le sens de propagation des ondes. Il n’est donc pas nécessaire de déterminer l’ensemble des contours de la cavité utérine et nous nous contenterons de repérer la zone des tissus abdominaux entre la sonde et le liquide amniotique. La méthode proposée s’inspire de [3], où la zone à retirer est supposée d’épaisseur constante entre la sonde et le liquide. A partir du volume de données 3D, nous pouvons estimer les variations de l’épaisseur de cette région. Soit le repère Rv associé au volume de données. Compte tenu du choix de l’orientation de Rv (cf. section 5.2.1), les directions de propagation des ondes ultrasonores pendant l’acquisition sont proches du vecteur .