Imagerie et modélisation forme-mouvement-déformation de systèmes biologiques

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Mon programme de recherche se situe dans le domaine des technologies médicales et des technologies de l'information. Il porte sur des méthodes innovantes d'imagerie et de modélisation 3D géométrique et physique des structures biologiques à partir d'images médicales. L'approche classique pour accéder à ces informations repose sur deux étapes réalisées de façon généralement indépendante : 1) la modélisation 3D de la structure d'intérêt issue d'images (radiographie biplan, IRM, CT) pour obtenir sa géométrie; 2) le recalage de cette information 3D sur une séquence temporelle d'images pour quantifier le mouvement ou la déformation. Que ce soit pour l'analyse précise du mouvement d'une articulation composée de structures rigides comme les os du genou ou pour le suivi du mouvement d'organes de l'abdomen dû à la respiration comme le rein ou le foie, l'accès simultané, souvent en temps réel, aux informations conjointes forme-mouvement-déformation quantifiées et précises devient maintenant essentiel aux nouvelles approches de traitement guidées par les images et les modèles.******Dans ce contexte, le nouveau grand défi auquel nous désirons répondre maintenant est de caractériser finement la géométrie 3D de structures rigides ou déformables dans le temps à partir de séquence d'images 1) en exploitant simultanément l'ensemble des images utilisées pour la reconstruction d'une part et pour le suivi des déformations ou du mouvement d'autre part, 2) en intégrant des connaissances issues de modèles prédictifs comportementaux, 3) en traitant conjointement l'ensemble des structures dans les images, au lieu de les traiter de façon séparée. ******à terme, ces nouvelles techniques de modélisation forme-mouvement-déformation seront d'une part intégrées à des approches d'analyse du mouvement des articulations squelettiques à partir de séquences d'images radiographiques biplan et d'autre part, de guidage automatique pour le tracking de cibles tumorales rénales (rigides) et hépatiques (déformables) à partir de volumes d'images IRM et de séquences d'images IRM d'écho de gradient rapide (FLASH).******Des contributions originales au domaine de la modélisation 3D, du recalage déformable et du suivi découleront de ces travaux. Puisque notre approche favorise le transfert technologique vers les utilisateurs et vers nos partenaires, l'ajout de fonctionnalités innovatrices et plus performantes devrait leur permettre d'améliorer leurs méthodes d'intervention en proposant des outils fiables et validés, et leur permettre ainsi de se positionner à l'avant-garde des systèmes d'imagerie pour le soutien aux gestes médicaux. Par exemple, la détection précise et en temps réel du mouvement des tumeurs cancéreuses et des organes de l'abdomen supérieur à risque permettra de corriger le ciblage et ainsi réduire la quantité de tissus sains irradiés dans le cadre de la radiothérapie adaptative guidée par l'image. ****** **