Recalage de séquences cardiaques spation-temporelles IRM et TEP/SCAN

The research described in this manuscript deals with the multimodal registration of cardiac images from Magnetic Resonance Imaging (MRI), Position Emission Tomography (PET) and Computerized Tomography (CT). All these modalities are gated to the Electrocardiogram (ECG) and provide informations to evaluate cardiac function, and to diagnose and to follow-up cardiovascular pathologies. PET imaging allows the evaluation of ventricular function and MRI is a gold standard for the study of the left ventricular function. The goal of our registration process is to merge functional (from PET) and anatomical images (from CT and MRI). Our process is adapted to the modalities used and is divided in two steps : (i) a global rigid 3D model-based ICP (Iterative Closest Point) registration between CT and MR data and (ii) an iconic 2D registration based on Free Form Deformations and Mutual Information. This last step presents an original contribution by using a composite image of CT (which presents epicardic contours) and PET (where endocardic contours are partially visible) data to make mutual information more accurate in representing the similarity with the MR data. To speed up the whole process, we also present a transformation initialisation scheme using displacement field obtained form MR data only. The obtained results have been evaluated by experts.Les travaux décrits dans ce manuscrit ont pour thème général le recalage de séquences d'images multimodales : Image par Résonance Magnétique (IRM), Tomographie par Émission de Positons (TEP) et images de scanner X (CT) synchronisées à l'électrocardiogramme (ECG). Ces modalités présentent un intérêt pour l'évaluation de la fonction cardiaque permettant un diagnostic et un suivi des pathologies cardio-vasculaires. La TEP permet d'évaluer la fonction ventriculaire et l'IRM est une méthode de référence pour l'étude de la fonction ventriculaire gauche. L'intérêt de ce recalage est de pouvoir fusionner des images fonctionnelles, apportées par la TEP étudiant la viabilité myocardique et des images anatomiques plus précises apportées par l'IRM. Le recalage de ces séquences d'images, nécessite la mise en place de méthodes adaptées aux modalités mises en jeu et se décompose en deux étapes distinctes : (i) un recalage global 3D rigide, entre les données IRM et CT, fondé sur une approche modèle et (ii) un recalage local 2D utilisant l'information mutuelle et une Free Form Deformation (FFD). Concernant la première étape, nous proposons l'utilisation de modèles cardiaques 3D définis sur les données IRM et CT et recalés par ICP. Le recalage local 2D fait l'objet de deux contributions. Afin de rendre l'information mutuelle sensible aux informations des données TEP et CT, nous proposons la création d'une image composite qui permet de rendre compte des contours du myocarde (visibles sur les images TEP) et de l'enveloppe totale du coeur (visible sur les images CT). Pour optimiser notre processus dans l'étude de la séquence complète des images, nous proposons une initialisation originale aux transformations utilisées en utilisant le champ de déplacement temporel issu des données IRM. L'ensemble des résultats obtenus a été évalué par un exper