Extraction of the central path of the colon for a local analysis of pathologies

Le cancer du côlon est un des types de cancer les plus fréquents dans le monde,tous sexes confondus.L'examen standard pour la détection de structures cancéreuses ou pré-cancéreuses est la coloscopie optique, peu agréable pour le patient, et pouvant présenter des risques de perforation du côlon. Il est de plus souvent impossible d'atteindre le cæcum, ce qui rend une analyse complète impossible.Les techniques de coloscopie virtuelle, apparues depuis une dizaine d'années,permettent de remplacer l'examen de coloscopie optique par un examen CT-Scan ou IRM. Un médecin peut alors réaliser une navigation à l'intérieur du côlon,sans les limitations inhérentes à la coloscopie optique : la navigation n'est plus limitée par la présence de l'endoscope, la totalité du côlon peut donc être explorée et les structures peuvent être examinées sous tous les angles.Le première partie de cette thèse présente une étude de différentes méthodes de segmentation de la lumière du côlon, par des critères photométriques. Des méthodes globales et locales y sont présentées, conduisant à un canevas commun de segmentation pour les images TDM et IRM.La seconde partie porte sur la détection du chemin central. Nous y présentons un algorithme de squelettisation et d'élagage du côlon, puis un algorithme permettant de supprimer les boucles résultant d'imperfections dans l'image originale.La troisième partie concerne la détection locale de structures cancéreuses. Afin de pouvoir travailler localement, nous donnons un algorithme de recouvrement du côlon par des sections orthogonales au chemin central de celui-ci. Ces sections nous permettent ensuite de proposer des méthodes de détection locale de structures cancéreuses.Colon cancer is one of the most frquent cause of cancer, for both genders. The standard exam to detect cancerous or pre-cancerous structures is optical colonoscopy, which has a low acceptance among patients, and presents risks of colon perforation. It is moreover often impossible to reach the cæcum, which forbids a complete analysis of the colon.Virtual colonoscopy techniques, appeared in the last ten years, allow to replace the optical colonoscopy exam by a CT or MR exam. A physician can then navigate inside the colon, without the limitations due to optical colonoscopy:the navigation is no more limitted by the presence of the endoscope, the whole colon can thus be explored, and the structures can be viewed from every angle.The first part of this thesis present different methods to segment the colon lumen, based on photometric criteria. Global and local methods are presented, leading to a common segmentation framework for CT and MR images.The second part concerns the detection of the central path. We present a skeletonization and pruning algorithm of the colon, then an algorithm to remove the loops resulting from imperfections in the original image.The third part concerns the local detection of cancerous structures. So that we can work locally, we give an algorithm to cover the colon with sections that are orthogonal to its central path. These sections allow us to propose local detection methods for cancerous structures