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| Titre : |
Correction des images CBCT par Recalage inter-patient |
| Type de document : |
texte imprimé |
| Auteurs : |
Saadallah ,Hadjer, Auteur ; Hacene Azizi, Directeur de thèse |
| Editeur : |
Setif:UFA |
| Année de publication : |
2019 |
| Importance : |
1 vol (45 f .) |
| Format : |
29 cm |
| Langues : |
Français (fre) |
| Catégories : |
Thèses & Mémoires:Physique
|
| Mots-clés : |
Physique |
| Index. décimale : |
530 Physique |
| Résumé : |
La tomodensitometrie a faisceau conique (CBCT) joue un r^ole essentiel dans la
radiotherapie adaptative; elle peut ^etre utilisee non seulement pour la mise en place
du patient, mais aussi pour le calcul de dose. Cependant, la mauvaise qualite des
images CBCT in
ue la precision du calcul de dose. Pour cette raison, le but de ce
travail est de proposer un approche permettant l'ajustement de la distribution des
unites houns eld (HU) dans les images CBCT acquises pour un patient en utilisant
les images CT des autres patients. A cette n, des images CT acquises pour sept
patients atteints du cancer de la prostate ont ete recalees sur les images CBCT cibles;
ensuite, les histogrammes de chaque CBCT et CT deformee ont ete apparies a l'aide du
processus de correspondance des histogrammes. En n, les images CBCT obtenues ont
ete comparees aux images CT deformees du m^eme patient en utilisant des methodes
qualitatives et quantitatives.
L'evaluation visuelle a montre que la di rence absolue entre les images CBCT
corrigees et les CT deformes ont ete reduits apres l'utilisation du recalage deformable
inter-patients avec le processus de correspondance des histogrammes. En outre, les
di erences quadratiques moyennes calculees sur l'ensemble des volumes dans les images
CBCT corrigees et CT deformees ont ete considerablement reduits. Les valeurs de
correlation proches de 1 indiquent que les images CBCT obtenues etaient en bon
accord avec les CT deformes. Egalement, la comparaison des pro ls a montre que les
unites houns eld dans les images corrigees ont atteint approximativement les m^emes
valeurs que dans les CT deformes.En n, concernant la comparaison entre l'utilisation
du recalage deformable intra et inter-patients, tous les resultats obtenus ont montre
que les deux approches ont genere des images CBCT avec la m^eme qualit et qui sont
en bon accord avec les images CT. Comme ceci, la faisabilit de lapproche propose a
ete con rmee et sa mise en uvre dans la pratique clinique pourrait tre une voie vers la |
| Note de contenu : |
Sommaire
dgments i
Abstract ii
List of Figures vi
List of Tables ix
List of abreviations x
Introduction 1
1 Evolution of radiotherapy techniques 3
1.1 Introducion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2 Evolution of radiotherapy techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2.1 3-Dimensional conformal radiotherapy . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2.2 Intensity modulated radiotherapy . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2.3 Volumetric modulated radiotherapy . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.2.4 Image guided radiotherapy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.2.5 Adaptive radiation therapy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.3 Principals of Image registration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.3.1 General registration framework . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.3.1.1 Transforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.3.1.2 Metrics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.3.1.3 Optimizer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.3.1.4 Interpolators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.3.1.5 Image samplers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.3.1.6 Pyramids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Usability of CBCT images for radiotherapy 14
2.1 Introducion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.2 CBCT acquisition system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.3 CBCT image quality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.3.1 Cupping artefacts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.3.2 Streaking artefacts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.3.3 Radar artefacts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.3.4 Aliasing artefacts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.3.5 Ring artefacts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.3.6 Motion artefacts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.4 Proposed correction approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3 Material and Methods 21
3.1 Introducion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.2 Data description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.3 Generation of corrected CBCT images . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.3.1 Image registration process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.3.2 Houns eld Units adjustment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.4 Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.4.1 Qualitative evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.4.2 Quantitative evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4 Results and Discussion 26
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4.2 Qualitative evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4.3 Quantitative evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4.3.1 Volumes comparison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4.3.2 Correlation assessment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.3.3 Pro les comparison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Conclusion 44
Bibliography 45
v |
| Côte titre : |
MAPH/0351 |
| En ligne : |
https://drive.google.com/file/d/1VTPzFii4kUkvEJVsaSUB5l_ZA_aIo08j/view?usp=shari [...] |
Correction des images CBCT par Recalage inter-patient [texte imprimé] / Saadallah ,Hadjer, Auteur ; Hacene Azizi, Directeur de thèse . - [S.l.] : Setif:UFA, 2019 . - 1 vol (45 f .) ; 29 cm. Langues : Français ( fre)
| Catégories : |
Thèses & Mémoires:Physique
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| Mots-clés : |
Physique |
| Index. décimale : |
530 Physique |
| Résumé : |
La tomodensitometrie a faisceau conique (CBCT) joue un r^ole essentiel dans la
radiotherapie adaptative; elle peut ^etre utilisee non seulement pour la mise en place
du patient, mais aussi pour le calcul de dose. Cependant, la mauvaise qualite des
images CBCT in
ue la precision du calcul de dose. Pour cette raison, le but de ce
travail est de proposer un approche permettant l'ajustement de la distribution des
unites houns eld (HU) dans les images CBCT acquises pour un patient en utilisant
les images CT des autres patients. A cette n, des images CT acquises pour sept
patients atteints du cancer de la prostate ont ete recalees sur les images CBCT cibles;
ensuite, les histogrammes de chaque CBCT et CT deformee ont ete apparies a l'aide du
processus de correspondance des histogrammes. En n, les images CBCT obtenues ont
ete comparees aux images CT deformees du m^eme patient en utilisant des methodes
qualitatives et quantitatives.
L'evaluation visuelle a montre que la di rence absolue entre les images CBCT
corrigees et les CT deformes ont ete reduits apres l'utilisation du recalage deformable
inter-patients avec le processus de correspondance des histogrammes. En outre, les
di erences quadratiques moyennes calculees sur l'ensemble des volumes dans les images
CBCT corrigees et CT deformees ont ete considerablement reduits. Les valeurs de
correlation proches de 1 indiquent que les images CBCT obtenues etaient en bon
accord avec les CT deformes. Egalement, la comparaison des pro ls a montre que les
unites houns eld dans les images corrigees ont atteint approximativement les m^emes
valeurs que dans les CT deformes.En n, concernant la comparaison entre l'utilisation
du recalage deformable intra et inter-patients, tous les resultats obtenus ont montre
que les deux approches ont genere des images CBCT avec la m^eme qualit et qui sont
en bon accord avec les images CT. Comme ceci, la faisabilit de lapproche propose a
ete con rmee et sa mise en uvre dans la pratique clinique pourrait tre une voie vers la |
| Note de contenu : |
Sommaire
dgments i
Abstract ii
List of Figures vi
List of Tables ix
List of abreviations x
Introduction 1
1 Evolution of radiotherapy techniques 3
1.1 Introducion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2 Evolution of radiotherapy techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2.1 3-Dimensional conformal radiotherapy . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2.2 Intensity modulated radiotherapy . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2.3 Volumetric modulated radiotherapy . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.2.4 Image guided radiotherapy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.2.5 Adaptive radiation therapy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.3 Principals of Image registration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.3.1 General registration framework . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.3.1.1 Transforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.3.1.2 Metrics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.3.1.3 Optimizer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.3.1.4 Interpolators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.3.1.5 Image samplers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.3.1.6 Pyramids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Usability of CBCT images for radiotherapy 14
2.1 Introducion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.2 CBCT acquisition system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.3 CBCT image quality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.3.1 Cupping artefacts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.3.2 Streaking artefacts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.3.3 Radar artefacts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.3.4 Aliasing artefacts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.3.5 Ring artefacts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.3.6 Motion artefacts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.4 Proposed correction approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3 Material and Methods 21
3.1 Introducion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.2 Data description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.3 Generation of corrected CBCT images . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.3.1 Image registration process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.3.2 Houns eld Units adjustment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.4 Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.4.1 Qualitative evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.4.2 Quantitative evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4 Results and Discussion 26
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4.2 Qualitative evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4.3 Quantitative evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4.3.1 Volumes comparison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4.3.2 Correlation assessment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.3.3 Pro les comparison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Conclusion 44
Bibliography 45
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| Côte titre : |
MAPH/0351 |
| En ligne : |
https://drive.google.com/file/d/1VTPzFii4kUkvEJVsaSUB5l_ZA_aIo08j/view?usp=shari [...] |
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