Modèles Numériques de la Mère et du Fœtus pour la Dosimétrie
Résumé
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Ce projet propose la constitution d’un modèle de fœtus et de femme enceinte pour des études de dosimétrie, dont le besoin crucial a été souligné par l’OMS et le COST 281. Des modèles numériques mère/fœtus, évolutifs au cours du temps de gestation et positionnables dans l’espace, seront créés à partir de segmentation d’images médicales. Ces modèles et les méthodes de positionnement seront mis à la disposition de la communauté scientifique.
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Partenaires
ENST – Laboratoire Traitement et Communication de l’Information
UMR CNRS 5141
Hôpital Saint Vincent de Paul – AP-HP
Philips Medical Systems Research Paris
Institut Broca-Sainte Anne, INSERM U796 http://www.broca.inserm.fr/ifr77/index.html
Contact
Elsa ANGELINI ENST – LTCI
Durée
24 mois
Présentation
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1) Introduction
Alors que plusieurs études ont été menées sur des adultes et des têtes d’enfants pour développer des modèles numériques servant de support aux simulations de la propagation des ondes RF et aux études de dosimétrie, deux questions importantes restent en suspens: d’une part, des études sur le fœtus et la femme enceinte sont à présent nécessaires, et d’autre part, les modèles doivent pouvoir subir des transformations afin de pouvoir simuler différentes positions des parties du corps. Le projet propose de créer des modèles mère/fœtus intégrant des résultats de segmentation de données d’imagerie médicale à différents âges gestationnels et dans différentes positions. Les modèles seront mis à la disposition de la communauté scientifique.
Mots clés : Modèles 3D d’êtres humains en situation, fœtus, support aux études de dosimétrie.
2) Etat de l’art
Quelques modèles de femmes enceintes et de fœtus ont été développés, soit sous forme stylisée à partir d’outils de CAO, soit sous forme voxelisée, à partir de segmentation de données d’images post-mortem ou incomplètes. Ce champ reste encore largement ouvert. Notre projet apporte des éléments nouveaux en s’appuyant sur des données in vivo anatomiquement correctes, acquises à différents stades du développement, et en proposant des méthodes de déformations physiologiquement plausibles pour simuler différentes positions. Outre l’intérêt méthodologique associé à la segmentation d’images médicales prénatales (IRM et ultrasons 3D), pour lesquels peu de travaux existent, ce projet a un intérêt concret de grande importance pour fournir des modèles réalistes aux équipes de dosimétrie, et pour contribuer à l’information du public.
3) Démarche scientifique
La démarche scientifique retenue inclut les étapes suivantes:
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- 1/ Segmentation d’images ultrasonores 3D des 1er et 3e trimestres pour modéliser le fœtus.
- 2/ Segmentation d’IRM prénatales pour l’extraction de tissus abdominaux de la mère (peau, os, graisse, muscles, … ) et d’organes internes du fœtus (cerveau, poumons, cœur, … ).
- 3/ Fusion et recalage des segmentations IRM et ultrasonores dans un modèle hybride mère/fœtus CAO/voxelisé.
- 4/ Simulation de déformations du fœtus pour modifier sa position intra-utérine et de la mère dans différentes positions.
- 5/ Morphing du modèle pour fournir l’évolution du fœtus au cours de la grossesse.
- 6/ Validation clinique des modèles par les neuropédiatres et les obstétriciens, partenaires du projet.
4) Partenaires, compétences
Le projet sera réalisé au L TCI, CNRS UMR 5141, qui a une compétence reconnue en analyse d’images médicale, en segmentation 3D et en modélisation, et qui bénéficie de l’expérience de deux projets antérieurs sur les têtes d’adultes et d’enfants pour l’étude des effets biologiques des ondes RF. L’obtention des données est garantie par des collaborations avec Philips Medical Systems Recherche Paris pour les images ultrasonores 3D, et l’hôpital Saint-Vincent de Paul pour les données IRM prénatales.