BioIMAGe Partenaires : TIMC-IMAG, Unité INSERM 438, RMN Bioclinique, Laboratoire de Biologie des Populations d'Altitude Thématiques BioInformatique Modélisation biomécanique médicales Imagerie médicale (IRM, Tomographie)

Tomographie et transformée de Radon (problème direct) 2 Tomographie et transformée de Radon (problème direct) Source de rayon x   O  Mesure de l’atténuation Rf(,u) u u Détecteur

DynCT : TOMO-FLUOROSCOPIE 3D intervention guidée par l’image Radiology, Mai 1999 IST 2000-2003 Lésion de faible contraste Flou lié aux mouvements Guidage d’une aiguille de biopsie

MI3 Radiologie numérique GMCAO : radiologie interventionnelle 4 MI3 IST 2000-2003 Radiologie numérique GMCAO : radiologie interventionnelle Nouveaux algorithmes Nouveaux systèmes Nouveaux protocoles chirurgicaux

=> Reconstructions rapides Contraintes de temps => Reconstructions rapides Volume important de données et calcul DynCT = faible 3D x temps ; 800 projections multicoupes (16) en 0.1s = 250Mo/s Plusieurs centaines de Gflops chaque seconde MI3 = 3D 300 projections radiographiques = 3Go Plusieurs centaines de Gflops

Présentation au C.S. de CIMENT 27/09/2001 Compression de calcul en tomographie pour l’imagerie médicale interventionnelle Présentation au C.S. de CIMENT 27/09/2001 T.Rodet TIMC-IMAG et CEA/LETI

Théorème de coupe projection q s q q f Le théorème de coupe projection est essentiel. Il établit l ’égalité entre la transformée de Fourier mono-dimensionnelle d ’une projection et la coupe suivant la même direction de la transformée de Fourier nD de la fonction.

Inversion de la transformée de Radon (problème inverse) Coupe-projection Rétroprojection filtrée Méthode classique FBP (Filtered Back Projection) q s Filtrage Rétroprojection

Les méthodes d’accélération des calculs tomographiques 9 Les méthodes d’accélération des calculs tomographiques Reconstruction dans le domaine de Fourier. Rétroprojection rapide [Brady, SIAM 98 ], [Danielsson, 98] Notre approche basée sur la compression de calcul [Rodet,Grangeat,Desbat, MIC 00, 3D 01]

Schéma de compression de calcul 10 Decomposition indirecte Rétro-projection Composentes fréquentielles Fusion des données

Facteurs d’accélération des calculs 11 Facteurs d’accélération des calculs La rétroprojection d’imagettes sous-échantillonnées. Le sous-échantillonnage angulaire adaptatif L’élimination des composantes nulles des projections. Quantifications des composantes de l’image négligeable.

Facteurs augmentant le nombre de calculs 12 Facteurs augmentant le nombre de calculs Multiplications des FFT inverses (filtrage) dans l’étape de décomposition. L’étape de fusion.

Temps de reconstruction en fonction du nombre d’imagettes 13 Facteur d’accélération 3,35

Reconstruction avec quantification d’une séquence d’images (1) 14 Reconstruction avec quantification d’une séquence d’images (1) Reconstruction de référence Amplitude du mouvement Reconstruction avec 38% des imagettes Images des différences Image 4 Image 12 Image 20 Image 28

Reconstruction avec quantification d’une séquence d’images (2) 15 Reconstruction avec quantification d’une séquence d’images (2) Reconstruction de référence Amplitude du mouvement Reconstruction avec 22% des imagettes Images des différences Image 4 Image 12 Image 20 Image 28

Temps CPU utilisé pour les reconstructions 16 Temps CPU utilisé pour les reconstructions 1.54% 4.5 169 22 1.17% 3.8 200 38 1.09% 2.6 290 100 Notre algorithme 0% 1 754 FBP Erreur relative 1 Accélé-ration Temps CPU (seconde) % d’imagettes Types d’algorithme

Résultats sur grappe icluster 17 Résultats sur grappe icluster Facteur d’accélération 3,1

Conclusions et perspectives Imagerie interventionnelle => nouveaux algorithmes de reconstruction rapide Analogie compression de données et compression de calcul Gains supplémentaires par parallélisation du code rapide Poursuite dans la direction des méthodes de compression => ondelettes + permettra une approche locale de la reconstruction.

(Catherine Mennessier) Astrophysique (Catherine Mennessier)

Effet Doppler : décalage en longueur d ’ondes Imagerie Doppler v(f,z) a a v(f,z) Vitesse radiale d’un point à la surface de l’étoile : z z Phase f Phase f+Df C ’est un problème qu’on rencontre en astronomie. Les télescopes ne permettent pas en optique de résoudre la surfaces des étoiles (autres que le soleil). Effet Doppler : décalage en longueur d ’ondes Longueur d’onde s Longueur d’onde s

f q s q q Imagerie Doppler Tomographie Si on projette sur le plan équatoriale, On voit que le poids est invariant par rotation.Pour toutes les direction de projections on a le même poids. Imagerie Doppler Tomographie