Segmentation Automatique du Foie
Luc Soler
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IRCAD – Hôpital Civil Service de Chirurgie générale.
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Toute intervention chirurgicale est précédée d’une étape essentielle : la planification. Elle consiste dans un premier temps à localiser et segmenter les structures anatomiques et pathologiques à partir de l’imagerie médicale. Ces informations permettent alors de définir un plan d’intervention dans le but de retirer les structures pathologiques en atteignant un minimum de structures saines. Dans le cadre de la chirurgie hépatique, nous proposons de nouveaux outils d’aide à la planification chirurgicale à partir de scanners X hélicoïdaux conventionnels, permettant de délimiter les structures des images, mais également de calculer les différents segments anatomiques.

Notre méthode de segmentation est composée de plusieurs étapes. La première étape réduit l’image à la région d’intérêt que constitue l’enveloppe du foie. La seconde étape permet de diminuer l’aspect texturé des angioscanners abdominaux, par l’application d’une diffusion anisotrope. La troisième étape évalue automatiquement les seuils permettant de séparer les intensités de chacune des structures que l’on cherche à segmenter en ajustant automatiquement leur répartition sur l’histogramme des intensités. La quatrième étape enfin, corrige les erreurs intrinsèques au seuillage, faux positifs ou faux négatifs, en utilisant les connaissances a priori sur les structures segmentées. Ces connaissances, traduites sous forme de contraintes géométriques et topologiques, permettent une délimitation précise des lésions et du réseau porte.

Une fois ces structures segmentées, la dernière étape définit le plan d’intervention chirurgicale en repérant les régions infectées par une lésion. Dans la pratique, le foie est partagé en huit régions, ou segments de Couinaud, qui correspondent à la répartition des ramifications du réseau porte et qui représentent l’unité d’intervention chirurgicale. Plutôt que de choisir la délimitation usuelle des chirurgiens par des plans, nous avons choisi une délimitation originale définie par les régions d’influence des branches étiquetées du réseau porte, calculées dans un espace non convexe. Cette définition plus proche de la réalité anatomique du foie, nécessite en contrepartie la délimitation et l’étiquetage préalable du réseau porte. De ce fait, nous proposons une nouvelle méthode d’étiquetage de la veine porte, alliant la mise en correspondance d’un atlas de référence et l’utilisation de contraintes topologiques et géométriques traduites des connaissances anatomiques de ce réseau.

Les résultats obtenus, validés par des experts, montrent l’efficacité de cette nouvelle méthode de segmentation des structures anatomiques et pathologiques. Ils illustrent également l’amélioration apportée par nos analyses topologiques et géométriques qui traduisent en contraintes les connaissances a priori sur les structures segmentées.

Cette nouvelle méthode permet donc une aide considérable dans la planification chirurgicale du foie et ouvre de nouvelles perspectives thérapeutiques telles que le suivi de l’évolution des lésions au cours du temps.

Mots clés : segmentation, topologie discrète, morphologie mathématique, atlas, planification chirurgicale, foie, vaisseaux, lésions.