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An iterative multi-atlas patch-based approach for cortex segmentation from neonatal MRI

Authors :
Nicolas Passat
François Rousseau
Carlos Tor-Díez
Sylvain Faisan
Nathalie Bednarek
Isabelle Bloch
Laboratoire de Traitement de l'Information Medicale (LaTIM)
Université de Brest (UBO)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre Hospitalier Régional Universitaire de Brest (CHRU Brest)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Brestois Santé Agro Matière (IBSAM)
Université de Brest (UBO)
Département lmage et Traitement Information (IMT Atlantique - ITI)
IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Centre de Recherche en Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication - EA 3804 (CRESTIC)
Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA)
Laboratoire Traitement et Communication de l'Information (LTCI)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Télécom Paris
Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (ICube)
Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Réseau nanophotonique et optique
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Service de médecine néonatale et réanimation pédiatrique, CHU de Reims
ANR-15-CE23-0009,MAIA,Analyse multiphysiques fondée sur l'imagerie pour la compréhension du développement cérébral des prématurés(2015)
Laboratoire de Traitement de l'Information Medicale ( LaTIM )
Université de Brest ( UBO ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Centre Hospitalier Régional Universitaire de Brest ( CHRU Brest ) -IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire ( IMT Atlantique )
Centre de Recherche en Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication - EA 3804 ( CRESTIC )
Université de Reims Champagne-Ardenne ( URCA )
Laboratoire Traitement et Communication de l'Information ( LTCI )
Télécom ParisTech-Institut Mines-Télécom [Paris]-Université Paris-Saclay
Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie ( ICube )
École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg ( ENGEES ) -Université de Strasbourg ( UNISTRA ) -Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg ( INSA Strasbourg )
Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Matériaux et nanosciences d'Alsace
Université de Strasbourg ( UNISTRA ) -Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar ( Université de Haute-Alsace (UHA) ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université de Strasbourg ( UNISTRA ) -Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar ( Université de Haute-Alsace (UHA) ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Réseau nanophotonique et optique
Université de Strasbourg ( UNISTRA ) -Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar ( Université de Haute-Alsace (UHA) ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université de Strasbourg ( UNISTRA )
ANR-15-CE23-0009,MAIA,Analyse multiphysiques fondée sur l'imagerie pour la compréhension du développement cérébral des prématurés
Université de Brest (UBO)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre Hospitalier Régional Universitaire de Brest (CHRU Brest)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
IMT Atlantique (IMT Atlantique)
École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Les Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE)
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
Computerized Medical Imaging and Graphics, Computerized Medical Imaging and Graphics, Elsevier, 2018, 70, pp.73-82. ⟨10.1016/j.compmedimag.2018.09.003⟩, Computerized Medical Imaging and Graphics, Elsevier, In press, 〈10.1016/j.compmedimag.2018.09.003〉, Computerized Medical Imaging and Graphics, 2018, 70, pp.73-82. ⟨10.1016/j.compmedimag.2018.09.003⟩
Publication Year :
2018
Publisher :
Elsevier BV, 2018.

Abstract

International audience; Brain structure analysis in the newborn is a major health issue. This is especially the case for premature neonates, in order to obtain predictive information related to the child development. In particular, the cortex is a structure of interest, that can be observed in MRI (magnetic resonance imaging). However, neonatal MRI data present specific properties that make them challenging to process. In this context, multi-atlas approaches constitute an efficient strategy, taking advantage of images processed beforehand. The method proposed in this article relies on such multi-atlas strategy. More precisely, it uses two paradigms: first, a non-local model based on patches; second, an iterative optimization scheme. Coupling both concepts allows us to consider patches related not only to the image information, but also to the current segmentation. This strategy is compared to other multi-atlas methods proposed in the literature. Experiments show that the proposed approach provides robust cortex segmentation results.

Details

ISSN :
08956111
Volume :
70
Database :
OpenAIRE
Journal :
Computerized Medical Imaging and Graphics
Accession number :
edsair.doi.dedup.....6837ad2d9d2f21c2787d1e034195168e
Full Text :
https://doi.org/10.1016/j.compmedimag.2018.09.003