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IMED2: Registration in medical imaging

Lien de la note Hackmd

GE Healthcare

Qu’est-ce que c’est ?

Un scanner ! Mais c’est une question piege, c’est dur de savoir

Pour les echographie

Une radio dernier cri C’est portable, utile quand le patient ne peux pas etre bouge

GE Healthcare in Buc

Pour les mamographies

Pourquoi on compresse le sein ?

Pour avoir moins de matiere a traverser

Les seins ont des tissus qui se superposent et qui sont super durs a analyser

Avant, on compressait le sein pour l’empecher de bouger, maintenant c’est parce qu’on fait de la 3D du sein

Le prof @ Healthcare

These sur:

  • Le coeur
  • Recalage

Ceci n’est pas un foie

Ingenieur de recherche @ GE

  1. Identification d’un besoin/manque/innovation repondant a un besoin clinique
  2. Transformer la problematique clinique en un ensemble de problematiques techniques
  3. Etude biblio sur les differents sujets techniques et identification des solutions les plus prometteuses
  4. Preuve de concept technique et evaluation de la capacite de la solution technique a resoudre le probleme clinique
  5. Rendre robuste la preuve de concept a l’ensemble des conditions d’utilisation potentielles
  6. Etablissement d’une strategie de verification et de validation de la technique
  7. Support pour le lancement du produit, la generation d’evidence clinique et gestion de potentiels problemes

3D/2D registration of coronary arteries

Coronary artery disease

On peut avoir une artere avec une section bien moins importante

  • Si le sang passe moins bien, les tissus qui se nourrit par cette artere seront beaucoup moins nourris
  • Douleur a l’effort, etc.

Souvent, quand on a des douleurs a la poitrine apres l’effort, c’est le premier symptome: on a un vaisseau bouche

Sur l’image a droite, il y a une partie qui est compressee

  • Si c’est une artere du coeur, on peut faire un infarctus

Coronary artery bypass surgery

  1. General anesthesia
  2. Extract small artery/vein from leg or arm
  3. Open rib-cage
  4. Heart stopping
  5. On-pump
  6. Link aorta to occlusion distality
  7. Off-pump + restart the heart
  8. ~3 to 6 hours
  9. ~1 to 2 weeks of hospitalization

Percutaneous coronary intervention

C’est quoi la difference entre les veines et les arteres ?

Les arteres envoient le sang depuis le coeur, ce sont des muscles qui pulsent au meme niveau que le coeur Si on se prend un coup et qu’on a un bleu, une veine a pete mes les arteres sont tranquilles Les veines le ramene et ne sont plus un muscle

On amene un catether pour aller jusqu’a l’artere bouchee, on met un “balon” pour eviter que l’artere se rebouche

Comment on gonfle le balon ?

La machine pour visualiser l’interieur du patient

Mais et en termes de rayons X ?

As Low As Reasonably Possible Aussi les patients sont deja malades, certes on augmente le risque de cancer mais aussi les chances de survies

Et pour les medecins alors ?

Chaque medecin porte un tablier de plomb

Il y a egalement une vitre plombee (cf a tige au milieu finissant par un cercle)

Pourquoi dans une video, les vaisseaux apparaissent et disparaissent ?

C’est en fonction de la solution pour les faire ressortir

Le guide sort du vaisseau ?

Dans ce cas, le vaisseau est completement bouche On creuse dans tous ce qui est bouche, et comme le sang ne passe pas, il n’y a pas de produit de contraste

Il y a des methodes non-intrusives pour voir les veines ?

L’echo doppler Le scanner

Potential applications for enhanced visualization

Mais tres gagdet et medecins pas fans :(

Point de vue ingenieur: “Mais ca ressemble a ca non ?”

Point de vue medecin: “OH WOW TROP BIEN !”

The registration problem

On veut bouger un truc en 3D pour le repositionner et le superposer de facon nickel.

Aim at compensating:

  • No link between imaging systems
  • Patient motion
    • Position on the table
    • Repiratory motion
    • Beating heart

General registration probleme

On a 2 objets:

  • bleu
  • rouge

On a une fonction de distance qui estime notre recalage, et on veut minimiser cette valeur

The 3D/2D registration problem

  • “fake” bifurcations
  • “late” bifurcations detection
    • On peut confondre 2 vaisseaux et detecter la difference tard
  • projective foreshortening (self-superimposition)

2D vasculature extraction

Combien de temps ca met a calculer ?

Et si on veut segmenter cette image ?

Detecter des frontieres

Et pourquoi pas juste un seuillage ?

Ca peut etre trop simple pour que ca marche

On fait du pre-traitement: remove background

Si ton montre ca a des gens: “C’est de la merde” (mais c’est pas si pire)

Avec la reconnexion:

A qui appartiennent les donnees ?

Le patient ne peux pas faire l’image sans l’hopital et l’hopital ne peux pas faire sans le patient

Anonymiser les donnees ?

Possible de desanonymiser

Motion compensation for liver

Trans-Arterial Chemo-Embolization - TACE procedure

Radio-embolization procedure

Pour essayer de tuer la tumeur, on fait de la chimiotherapie

Par rapport a l’appareil precedent: le detecteur est plus gros

Le systeme est sur roulette pour pouvoir s’ecarter pendant l’intervention:

3D Set Up

  1. Brief patient
  2. Leave the room
  3. Set-up injector
  4. Set-up system
  5. Start test-spin
  6. STOP BREATHING
  7. Acquire !

Il y a eu du mouvement pendant l’intervention

Our proposition: motion compensated reconstruction

Est-ce qu’il n’y a pas moyen de refaire l’acquisition avec de la compensation de mouvement ?

Qu’est-ce que GE Healthcare a fait ?

On teste formellement:

La cage est un “patient”

What we measured for absolute & relative comparison

Clinical impact evaluation

Statistical analysis on clinical features

Cases with significant motion

Pearson Chi square test

  • N-categorical
  • Unpaired data

Fisher exact test:

  • 2-categorical
  • Unpaired data

McNemar test

  • Categorical
  • Paired data

Clinical impact evaluation

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