Needles and seeds localization in 3D ultrasound images for brachytherapy

Cette thèse s'intègre dans le contexte des « gestes Médico-Chirurgicaux Assistés par Ordinateur » et concerne plus précisément l'aide informatisé au traitement par curiethérapie du cancer de la prostate. Ce traitement effectué sous contrôle d'images ultrasonores (séries de coupes 2D ou volumiques) consiste à insérer un certain nombre de grains radioactifs (cylindres de 0,8x4,5mm) grâce à des aiguilles introduites dans le corps du patient. Le nombre et la position de ces grains sont déterminés de façon très précise afin de délivrer une certaine dose de radiations à la prostate tout en garantissant des contraintes de dose maximum à des structures anatomiques à risque (urètre, rectum notamment). Différentes sources d'imprécisions concourent à une mise en place de ces grains entachée d'erreur : flexibilité des aiguilles, bougés de la prostateThe context of this PhD is image-guided medical interventions and more precisely concerns the treatment of prostate cancer by ultrasound-based interstitial brachytherapy. The treatment, consisting in inserting radioactive seeds (small cylinders) through needles, is prepared in order to deliver a given dose to the prostate while sparing organs at risk. In practice, several factors result in a difficult placement of the seeds at their planned position. The needle insertion and seed injection is controlled by the operator based on ultrasound images guidance. This thesis is about the development of automatic image processing methods and image fusion for the accurate and fast localization of needles and seeds. Such automatic methods are necessary to automatically adapt the treatment plan during the clinical protocol, based on actual positions of seeds. This work takes place in the context of a 3-years collaborative project, named FOCUS, including two French laboratories, their associated clinical partners and a company