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Analuse Globalisée des Données d Imagerie Radiologique Analyse Globalisée des Données dImagerie Radiologique Action Incitative Masses de Données.

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1 Analuse Globalisée des Données d Imagerie Radiologique Analyse Globalisée des Données dImagerie Radiologique Action Incitative Masses de Données

2 Analyse Globalisée des Données dImagerie Radiologique AGIR - Sophia 2 Géographie physique et humaine AlGorille (INRIA, CNRS, INPL) CRAN (CNRS, INPL, UHP) LPC (CNRS,IN2P3, UBP) CHRU Clermont-Ferrand CREATIS (CNRS, INSERM, INSA, UCBL) Rainbow (CNRS, I3S, UNSA) Epidaure (INRIA-Sophia) Centre Antoine Lacassagne LRI – LAL (CNRS, UP-11) LIMSI (CNRS, UP-6 ET 11) St Anne Tenon FMP 14 chercheurs informatique 6 médecins 6 thésards 4 ingénieurs 10 temps pleins

3 Analyse Globalisée des Données dImagerie Radiologique AGIR - Sophia 3 Grilles et Imagerie Médicale Imagerie médicale numérique –Importante quantité de données reparties –Actuellement: analyse individuelle pour la thérapie –Besoins en algorithmes de traitement dimage –Besoins danalyses de groupe (épidémiologie, recherche clinique) Grilles de calcul et de données –Accès transparent a des bases de données reparties –Partage des ressources de calcul (diminution du temps de calcul) –Accès aux algorithmes récents (transfert recherche -> clinique) –Qualité de service (disponibilité, fiabilité) –Possibilités nouvelles de travail collaboratif Le traitement dimages médicales est une application dimensionnante pour la grille

4 Analyse Globalisée des Données dImagerie Radiologique AGIR - Sophia 4 Grilles et Imagerie Medicale Objectifs –Formaliser les nouveaux services de grille nécessaires pour le traitement dimages médicales individuelles ou de masse –Développer de nouveaux algorithmes de traitement dimages médicales exploitant la puissance de la grille Méthode –Pluridisciplinarité: médical, traitement dimage, systèmes distribués –4 applications paradigmatiques médicales / traitement dimage –Interaction avec les projets de grille régionaux, nationaux et internationaux –Répercuter les spécifications sur les développements dinfrastructure et de middleware de grille

5 Analyse Globalisée des Données dImagerie Radiologique AGIR - Sophia 5 Les thématiques Cardiological images Segmentation I. Magnin Humanitarian Medical Development V. Breton Image registration in oncology X. Pennec Dissemination C. Germain Services for Interactivity C. Germain Middleware evaluation E. Jeannot Medical data Management J. Montagnat Medical data access protocols J-M. Moureaux Core Grid Medical Services Algorithm Gridification Medical applications evaluation P-Y Bondiau Interactive volume reconstuction A. Osorio Workflow Management J. Montagnat Medical Apps.

6 Analyse Globalisée des Données dImagerie Radiologique AGIR - Sophia 6 De la radiotherapie a la grille Lapplication médicale: –Aide a la planification pour la radiothérapie: –Définition des volumes cibles et a risque pour optimiser la dose Algorithmes danalyse dimages impliques: –Fusion dimages multimodales –Recalage déformable dun atlas pour la segmentation La question scientifique: –Évaluation des performances du recalage Le challenge de la grille: –Exécuter les flux de traitement sur la grille –Optimiser laccès aux ressources et le temps de calcul La composante régionale dAGIR INRIA-Sophia, projet Epidaure (X. Pennec, T. Glatard) I3S, Rainbow team (J. Montagnat, T. Glatard). Centre Antoine Lacassagne, Nice (P.-Y. Bondiau)

7 Analyse Globalisée des Données dImagerie Radiologique AGIR - Sophia 7 Fusion dimages multi-modales Déterminer la correspondance entre images de modalités différentes Pour mieux délimiter les limites de la zone cible a irradier

8 Analyse Globalisée des Données dImagerie Radiologique AGIR - Sophia 8 Recalage deformable avec un atlas Déformer lanatomie du patient vers un atlas Segmenter les structure dintérêt dans limage du patient Minimiser lirradiation dans les zones a risque

9 Analyse Globalisée des Données dImagerie Radiologique AGIR - Sophia 9 De la radiotherapie a la grille Lapplication médicale: –Aide a la planification pour la radiothérapie: –Définition des volumes cibles et a risque pour optimiser la dose Algorithmes danalyse dimages impliques: –Fusion dimages multimodales –Recalage déformable dun atlas pour la segmentation La question scientifique: –Évaluation des performances du recalage Le challenge de la grille: –Exécuter les flux de traitement sur la grille –Optimiser laccès aux ressources et le temps de calcul La composante régionale dAGIR INRIA-Sophia, projet Epidaure (X. Pennec, T. Glatard) I3S, Rainbow team (J. Montagnat, T. Glatard). Centre Antoine Lacassagne, Nice (P.-Y. Bondiau)

10 Analyse Globalisée des Données dImagerie Radiologique AGIR - Sophia 10 Bronze standards Evaluation des performances –Grand nombre dimages et dalgorithmes –intensif en calcul et en accès aux données

11 Analyse Globalisée des Données dImagerie Radiologique AGIR - Sophia 11 Quelle grille utiliser ? Machines locales (prototypage) –Quelques PCs Grid'5000 (Banc dessai recherche) –Évaluation des performances –Environnement contrôlé, reproductibilité des expériences EGEE (Production) –5 PO de stockage, processeurs –Nombreux utilisateurs : 1000 certificats –25 applications développées –Système continuellement chargé

12 Analyse Globalisée des Données dImagerie Radiologique AGIR - Sophia 12 Développer une application sur la grille Description de lapplication –Composants standards et réutilisables (web-services) –Assemblés en un workflow (Taverna) Optimiser lexécution sur la grille: –Exploiter un maximum de parallélisme –Latence, inhomogénéité des ressources

13 Analyse Globalisée des Données dImagerie Radiologique AGIR - Sophia 13 Une expérience AVANT recalageAPRES recalage Precision des recalage : –0,4 mm en translation et 0,15º en rotation pour le suivi longitudinal Temps de calcul pour 25 paires d'IRM du cerveau : –3 Machines locales : 1h50´ Grid5000 : 15 EGEE : 1h30´

14 Analyse Globalisée des Données dImagerie Radiologique AGIR - Sophia 14 Conclusion Bilan –Évaluation du recalage dimages médicales opérationnel –Grid5000 permet létalonnage de lapplication en pré-production Retour de spécifications vers les middlewares de grille: –Moteur dexécution en cours dintégration dans Taverna Vers une médecine utilisant le potentiel des grilles –Partage de la puissance de calcul et des capacités de stockage –Partage de données et des algorithmes de traitement –Partage de connaissance (expertise médicale)

15 Analyse Globalisée des Données dImagerie Radiologique AGIR - Sophia 15

16 Analyse Globalisée des Données dImagerie Radiologique AGIR - Sophia 16 Bronze Std workflow CrestMatch PFMatchICP PFRegister Yasmina Baladin Results management Format conversion Crest lines extraction Format conversion Results management Format conversion Results management Format conversion Results management Target image : - Image1 - Image Registration algorithms Other components data links input output Floating image : - Image1 - Image Optimiser lexécution du workflow sur la grille (thèse Glatard) –Latence, inhomogénéité des ressources, –Exprimer un maximum de parallélisme

17 Analyse Globalisée des Données dImagerie Radiologique AGIR - Sophia 17 Evaluation du recalage Il ny a pas dalgorithme de recalage universel –600 références en 1997 (imagerie médicale) –Plus de 100 articles chaque année Algorithmes de recalage as Grid-services –Utiliser les algorithme les plus adaptes au problème –Comparaison / évaluation des performances Protocole de validation sur la grille (thèse T. Glatard) –Trouver les données image qui conviennent au problème –Trouver les algorithmes qui peuvent les traiter –Trouver et organiser les ressources pour faire le travail

18 Analyse Globalisée des Données dImagerie Radiologique AGIR - Sophia 18 Image Registration for Oncology Algorithmes de base de lanalyse dimage –Recalage: trouver les points homologues dans deux image –Segmentation: labelliser anatomiquement chaque voxel Planification de radiotherapie: –Fusion dimages multimodales –Recalage deformable dun atlas pour la segmentation Fusion of image modalities (multimodal, rigid) Warp atlas to patient image for segmentation (mono-modal, non-rigid) Definition of Target volumes and Organs at risk: dose optimization

19 Analyse Globalisée des Données dImagerie Radiologique AGIR - Sophia 19 Bronze Std workflow Demonstration Encapsulation des algorithmes en web-services Gestionnaire de workflow maison –Intégration en cours dans Taverna Infrastructures de test –Séquentiel monoprocesseur ou grappe locale –Grid5000 (latence et homogénéité contrôlée) –EGEE (conditions de production) Resultats –Précision numérique du recalage (ici 0.5mm) –Benchmark pour évaluer les moteurs de workflow

20 Analyse Globalisée des Données dImagerie Radiologique AGIR - Sophia 20 Résultats Précision du recalage d'images médicales –0,4mm en translation –0,15º en rotation Evaluation des performances des grilles Grille Local Nombre de paires dimages Temps dexécution


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