N° d’ordre 97 ISAL 0107 Année 1997

THESE

Présentée

DEVANT L’INSTITUT NATIONAL DE SCIENCESAPPLIQUEES DE LYON

pour obtenir

LE GRADE DE DOCTEUR

FORMATION DOCTORALE: GENIE BIOLOGIQUE ET MEDICALECOLE DOCTORALE DES SCIENCES POUR L’INGENIEUR DE LYON: Electronique,Electrotechnique, Automatique

PAR

PATRICIA BEAUREPAIRE, EPOUSE BERETTA

Ingénieur de l’Université de Technologie de CompiègneGénie Biologique et Médical - Promotion 1987

COMPRESSION D’IMAGES APPLIQUEE AUXANGIOGRAPHIES CARDIAQUES:

ASPECTS ALGORITHMIQUES,EVALUATION DE LA QUALITE DIAGNOSTIQUE

Soutenue le 21 novembre 1997 devant la commission d’examen

Jury: Pr M. AmielPr D. Barba RapporteurPr M. Bertrand RapporteurPr R. GoutteDr H. HaasPr. M. Lamure RapporteurPr. R. Prost Directeur de thèse

REMERCIEMENTS

Le présent travail n’a pu aboutir que grâce au soutien et à l’aide d’un nombre conséquent depersonnes que j’ai eu la chance de trouver sur mon parcours depuis 1991.

Tout a commencé par la compréhension de mes motivations par deux personnes, au mêmemoment et dans des contextes différents.

• Monsieur le Professeur Amiel, codirecteur du Laboratoire CREATIS à Lyon (alors appeléLTSU), a tout de suite accepté de m’aider à trouver un cadre pour un DEA et une thèse. Jelui suis reconnaissante de m’avoir ouvert les portes de ses équipes de recherche.

• Monsieur Vandelle, de la Société Philips Systèmes Médicaux à Paris, a soutenu matransition entre une fonction technico-commerciale et des investigations cliniques etscientifiques. Il a réalisé que le fil conducteur était l’imagerie médicale, en faisant évoluermon centre d’intérêt de l’utilisateur au concepteur. Je le remercie d’avoir initié lesdémarches qui m’ont conduite à participer à un projet de recherche au sein des structuresinternationales de Philips Medical Systems (PMS) en Hollande, et qui ont permis la mise enplace d’une convention Cifre.

Une convention Cifre comprend trois partenaires: un laboratoire universitaire, un industriel, etun étudiant en thèse.

• Le laboratoire universitaire est le laboratoire CREATIS, abrité par l’INSA de Lyon et parl’Hôpital Neuro-Cardiologique de Lyon. Je remercie les Professeurs Amiel et Goutte pourleur accueil dans leur laboratoire, pour leur participation à de nombreuses discussions surmon travail, et pour leur participation à mon jury de thèse.

• L’industriel est la Société Philips Systèmes Médicaux, dont le siège français est à Paris. Jeremercie Monsieur Philippe Soly pour son soutien continu et le lien qu’il m’a permis degarder avec la société, tout en étant basée dans un autre contexte. Le Docteur Hein Haas,a été le coordinateur, depuis la Hollande, du projet PMS de compression. Je lui dois unegrande partie de mes progrès au cours de ces années, grâce à son talent pour gérer unprojet complexe, à son soutien logistique, à sa rigueur pour atteindre les objectifs fixés, auxcontacts internationaux dont il m’a fait bénéficier, et grâce au temps et aux conseilsconsacrés à mes travaux.

• Il est inutile de présenter l’étudiant(e) en thèse. Mais une thèse est peu de chose sans unbon directeur de thèse. Je tiens à exprimer ma sincère gratitude au Professeur Rémy Prostpour avoir encadré mon DEA et ma thèse. Sa créativité scientifique m’a constammentgardée en éveil. Il m’a beaucoup apporté tant au niveau théorique (il faut dire qu’il y avait duchemin à parcourir!), qu’au niveau de soutiens concrets pour faire avancer mes travaux.

Je tiens à exprimer ma reconnaissance à Monsieur le Professeur Dominique Barba, del’IRESTE à Nantes,et à Monsieur le Professeur Michel Lamure, de l’URA 394, Université Claude Bernard de Lyonpour avoir bien voulu s’intéresser à ce travail et en être les rapporteurs.

Je suis particulièrement heureuse que Monsieur le Professeur Michel Bertrand, de l’HôpitalCardiologique de Lille, ait accepté de me faire bénéficier de son ultime soutien en étantrapporteur. Je garde une nostalgie de mon séjour de deux ans dans son Serviced’Hémodynamique, à cause de l’ambiance de travail, la gentillesse et l’efficacité que j’y aitrouvées.

A l’équipe de l’Hôpital Cardiologique de Lyon:Ricardo Roriz et Guy Durand de Gévigné pour m’avoir initiée à la coronarographie et avoircontribué aux idées de bases des protocoles d’évaluation,Gérard Finet, Thierry Moll.Et au collègues du B13: Claire Baldy, Emmanuelle Canet, Christian Renaudin, Ferial Tlemsani,A Renée.

A l’équipe de Creatis:Bernard et Daniel pour le temps passé sur mes problèmes informatiques,Atilla Baskurt, Olivier Baudin, Hugues Benoît Catin, Christophe Odet, Marc Robini, NicolasRougnon-Glasson et tous ceux qui m’ont donné des coups de main.

A “la grand famille” du Centre Hémodynamique de Lille:Merci de m’avoir si chaleureusement accueillie, de m’avoir autant aidée et fait rire.A Eric van Belle pour sa participation en tant qu’observateur de l’évaluation diagnostique,à Eugène Mac Fadden pour tout ce temps passé à améliorer le contenu et la langue de mesrédactions en anglais,à Christophe Bauters, au Pr Jean Marc Lablanche,à Michel, Jean Philippe pour le temps passé avec mes fichiers ou mes photos et à Jean Paulpour son aide avec le prototype de CDet à Catherine, Claudine, Sylvette, et toute l’équipe

Many thanks to the compression project team :Paul Zwart from, Philips Medical Systems X-ray Pre-development, who untiringly providedtapes, tools, time, ideas and logic to support me from beginning and after the end.Hein Haas, who is invited to read my warm French comments earlier in theseacknowledgments.Marcel Breeuwer, Richard Heusdens, René Klein Gunnewick, Peter van Otterloo, from PhilipsResearch, for sharing so much of their knowledge.

I am grateful to the Hermann/UT team of Houston for their participation in the compressionevaluation study.I was honored that Professor Gould, Smalling, Anderson and Schroth accepted to participate inthe reading sessions, and gave their valuable advice on the study.It has been a chance for me to work with Professor Richard Kirkeeide. Many thanks for all theefforts to meet the schedule with viewing sessions, and for the lengthy discussions.

I have been privileged to be associated with the LKEB for the QCA evaluation. I am grateful toProfessor Hans Reiber and Doctor Gerald Koning for their support and valuable work.

Je voudrais exprimer mes sincères remerciements à Monsieur le Professeur Adeleine, duLaboratoire d’Informatique Médicale des Hospices Civils de Lyon, pour m’avoir offert son

temps, ses explications et m’avoir aidée dans mes analyses de données. Cette aide a étéd’une grande valeur ajoutée. Merci à Madame Canova.

Many thanks to my current colleagues, who brought their little touch to this work:Ruud ten Caat, Ruud Weterings, Tim Beuman and my colleagues from Philips MedicalSystems CardioVascular in Best.

A tous mes amis, et à Odile qui a suivi de près le feuilleton de la thèse.

A tous ceux que je n’ai pas cités ici et que j’ai rencontrés pendant ce travail.

Enfin, je dois tout à ma famille qui m’a soutenue dans tous mes efforts.

A mes parents, mon meilleur tremplin dans la vie.

A ma grand-mère dont je suis fière.Aux quatre générations qui tissent leurs liens.

A mes beaux-parents, à qui ce nom convient à merveille.

A tous mes proches,

Pour qu’ils ne leur vienne jamais l’idée de comprimerles images de coeur qu’ils ont dans la tête

A Yves,et à son prochain succès

ce travail lui est dûcette thèse lui est dédiée

ENGLISH SUMMARYImage compression is key for archiving and communication of digital cardiac angiograms.We studied some algorithm aspects of a compression technique adapted to such images, and validated thediagnostic quality of compressed images.

In a compression scheme based on the Discrete Cosine Transform, we focused on two topics:- the adaptivity and robustness of scalar quantizers,- the effect of post-processing in combination with compression.These algorithmic problems are general and can be applied to other compression methods.

It is not possible to validate the diagnostic quality of compressed medical images based on mathematicsparameters. An evaluation with medical experts is needed.We present experiments in which the diagnostic quality of three compression techniques were assessed with acompression ratio of 12:1: the JPEG standard, the MPEG standard, and a dedicated method developed in PhilipsLaboratories, the so-called MLOT. We assessed visual interpretation and quantitative analysis performed on non-compressed and compressed images from patient studies.We found that the observer variability of visual interpretation and of quantitative analysis is not statisticallysignificantly modified by compression. In our experimental conditions, compression does not significantly alter thediagnostic quality.

Our results are very promising. They show that image compression is acceptable for the clinical work. There is avast field of applications for the compression of cardiac angiograms. Either dedicated algorithms can be developedand optimum results can be reached; or standard algorithms can be applied. Clinical evaluations are key todetermine the boundaries within which any compression method can be used for medical applications.

RESUME EN FRANCAISLa compression d'images avec perte présente aujourd'hui un intérêt majeur pour l'archivage et la communicationdes angiographies cardiaques.Notre travail porte sur les aspects algorithmiques d'une technique de compression adaptée à cette modalitéd'imagerie médicale, et sur la validation de la qualité diagnostique d'images comprimées.

Dans un schéma de compression à base de la transformation cosinus discrète de l’image (Full-Frame DCT) nousavons principalement étudié deux aspects : l'adaptivité et la robustesse de la quantification scalaire des coefficientsdu plan de le DCT d'une part, et la prise en compte de post traitements d'autre part.Ces deux aspects algorithmiques ont une portée générale, ils sont applicables à d'autres méthodes decompression.

La validation de la qualité diagnostique d'images médicales comprimées ne peut pas être, actuellement, basée surdes paramètres mathématiques, mais uniquement sur une évaluation par des experts médicaux.Nous avons conduit des campagnes d'évaluation de la qualité diagnostique avec trois méthodes de compression àun taux maximum de 12:1 : le standard JPEG, le standard MPEG, et MLOT, une méthode dédiée développée parles laboratoires Philips.Nous avons pu observer que, dans les conditions définies ci-dessus, la compression n’augmente pas la variabilitédes interprétations visuelles et des mesures quantitatives de façon statistiquement significative. Dans nosconditions expérimentales, la qualité diagnostique de l’image comprimée est préservée .

Globalement, les résultats de ces expériences sont très prometteurs car ils attestent que la compression estacceptable pour le travail du clinicien. Il existe un vaste champ d'applications de la compression pour lesangiographies cardiaques en développant des algorithmes dédiés supérieurs aux standards, en identifiant à l’aided’évaluations cliniques les limites d’application de des algorithmes standards ou dédiés.

TABLE DES MATIERES

REMERCIEMENTS............................................................................................................. 8

INTRODUCTION............................................................................................................... 18

CADRE DE TRAVAIL ....................................................................................................... 24

PARTIE I : COMPRESSION D'ANGIOGRAPHIES CARDIAQUES :PROBLEMES ALGORITHMIQUES ET ILLUSTRATION AVEC LA FULL-FRAMEDCT 29

CHAPITRE I-1 ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE DES METHODES DE COMPRESSIOND'IMAGES ................................................................................................................. 30

1. Généralités sur la compression d'images ................................................................. 311.1. Contraintes et applications d'un système de compression............................ 311.2. Mesures de performance............................................................................... 32

1.2.1. Taux de compression..................................................................... 321.2.2.Entropie .......................................................................................... 32

1.3. Mesures de distorsion ................................................................................... 332. Principales méthodes de compression d'image........................................................ 34

2.1. Classification des méthodes de compression ............................................... 342.1.1. Méthodes avec ou sans perte........................................................ 342.1.2. Méthodes par pixels, groupes de pixels, ou image entière ............ 342.1.3. Méthodes intra- et inter- images .................................................... 342.1.4. Méthodes adaptives, non adaptives .............................................. 352.1.5. Méthodes spatiales et méthodes par transformation ..................... 35

2.2. Méthodes sans perte ..................................................................................... 452.2.1. Méthodes différentielles et prédictives........................................... 352.2.2. Méthodes par plages (Runlength coding) ...................................... 362.2.3. Codeurs entropiques...................................................................... 362.2.4. Méthodes par dictionnaire adaptif (Lempel-Ziv)............................. 382.2.5. Codage arithmétique...................................................................... 38

2.3. Méthodes avec pertes ................................................................................... 392.3.1. Sous-échantillonnage .................................................................... 392.3.2. Quantification scalaire.................................................................... 392.3.3. Quantification vectorielle................................................................ 392.3.4. Méthodes par transformation......................................................... 402.3.5. Codage sous-bandes..................................................................... 442.3.6. Ondelettes ..................................................................................... 45

2.4. Autres méthodes ........................................................................................... 452.4.1. Méthodes par contour .................................................................... 452.4.2. Méthodes texturales....................................................................... 452.4.3. Fractales ........................................................................................ 46

2.5. Standard pour les images fixes : JPEG......................................................... 462.5.1. Principes généraux ........................................................................ 462.5.2. Descriptif résumé et illustré de l'algorithme JPEG avec perte ....... 46

2.6. Standard pour séquences d'images : MPEG................................................. 502.6.1. Principes généraux ........................................................................ 50

2.6.2. Descriptif résumé de l'algorithme MPEG ....................................... 512.6.3. Principaux artéfacts ....................................................................... 52

2.7. Méthode développée par Philips : MLOT ...................................................... 53

CHAPITRE I-2 GENERALITES SUR LES IMAGES MEDICALES ET ANGIOGRAPHIQUES :ACQUISITION, COMPRESSION ET STANDARDISATION ..................... 56

1. Compression des images médicales ........................................................................ 571.1. Tendance en radiologie ................................................................................. 571.2. Tendance en cardiologie ............................................................................... 58

2. Standards d'images médicales ................................................................................. 592.1. Pourquoi un standard .................................................................................... 592.2. Historique des standards ACR-NEMA et DICOM.......................................... 592.3. DICOM et la compression ............................................................................. 59

3. Standards médicaux et standards industriels ........................................................... 604. Principe et particularité de l'angiographie cardiaque................................................. 615. Quelques propriétés des images d'angiographies cardiaques.................................. 63

CHAPITRE I-3 ALLOCATION DES BITS DANS LA TECHNIQUE FULL FRAME DCT .. 671. Introduction ............................................................................................................... 682. Coding of the DCT Coefficients ................................................................................ 69

2.1. Full Frame DCT coding scheme.................................................................... 692.2. Normalized DCT coefficents.......................................................................... 702.3. Zonal splitting of the DCT plane .................................................................... 702.4. Uniform optimal quantizer.............................................................................. 722.5. Integer bit allocation ...................................................................................... 742.6. Coding of the quantized DCT coefficients ..................................................... 75

3. Experimental results and discussion......................................................................... 753.1. Experiments................................................................................................... 753.2. Discussion ..................................................................................................... 763.3. Perspectives .................................................................................................. 78

4. Conclusion ................................................................................................................ 78

CHAPITRE I-4 COMPRESSION FULL FRAME DCT ET RENFORCEMENT DE CONTOUR80

1. Introduction ............................................................................................................... 822. Should the raw image or the processed image be compressed? ............................. 82

2.1. Edge enhancement filtering of digital cardiac angiograms ............................ 822.2. Edge enhancement after data compression.................................................. 842.3. Edge enhancement before data compression............................................... 842.4. integration of the edge enhancement in the compression / decompression process................................................................................. 852.5. Integration of de-enhancement in the decompression scheme .................. by inverse filtering.......................................................................................... 862.6. Improvement of the de-enhancement of compressed images .................... by regularization ............................................................................................ 86

3. Full Frame DCT coding and directional quantization ................................................ 883.1. Block Diagram ............................................................................................... 883.2. Full Frame DCT and zonal splitting ............................................................... 883.3. Bit allocation, quantization and coding .......................................................... 89

4. Experimental results and discussion......................................................................... 904.1. Results from simulations of the compression ................................................ 904.2. Results on coded images .............................................................................. 91

5. Conclusion ................................................................................................................ 93

CHAPITRE I-5 ETUDE THEORIQUE DE LA ROBUSTESSE DU QUANTIFICATEURUNIFORME OPTIMUM ........................................................................... 96

1. Introduction ............................................................................................................... 972. Matched uniform quantizers with generalized Gaussian distributions....................... 99

2.1. Notation ......................................................................................................... 992.2. Mean Square Error of uniform quantizers with GG pdf................................ 1002.3. Minimum-MSE uniform quantizer ................................................................ 1032.4. Entropy of uniform quantizers with GG pdf.................................................. 1052.5. Entropy-constrained uniform quantizer with GG pdf.................................... 107

3. Mismatched uniform quantizers .............................................................................. 1093.1. Mismatched relative to the shape................................................................ 109

3.1.1. Minimum-MSE uniform quantizers............................................... 1103.1.2. Entropy-constrained uniform quantizers ...................................... 111

3.2. Mismatch relative to the variance ................................................................ 1123.2.1. Minimum-MSE uniform quantizers............................................... 1123.2.2. Entropy-constrained uniform quantizers ...................................... 114

4. Discussion and conclusion...................................................................................... 114

CHAPITRE I-6 APPLICATION DE L'ETUDE DE LA ROBUSTESSE DUQUANTIFICATEUR UNIFORME A LA COMPRESSION D'IMAGES PARFULL-FRAME-DCT ................................................................................ 116

1. Introduction ............................................................................................................. 1172. Ensemble d'images test .......................................................................................... 1173. Méthode de compression........................................................................................ 118

3.1. FFDCT......................................................................................................... 1183.2. Découpage circulaire................................................................................... 1183.3. Evaluation des paramètres de la distribution des régions ........................... 1193.4. Allocation marginale et quantificateur ‘midtread’ uniforme .......................... 1223.5. Calcul du taux de compression ................................................................... 122

4. Résultats ............................................................................................................... 1224.1. Apport du quantificateur optimisé par rapport au quantificateur non optimisé ................................................................................................ 1224.2. Vérification de la stabilité des caractéristiques statistiques des images d'une même séquence associée à la robustesse du quantificateur. ........... 1254.3. Quantificateur modélisé à partir d'un ensemble d'images : effet de la non-adaptation............................................................................ 126

5. Discussion............................................................................................................... 130

CHAPITRE I-7 CONCLUSION DE LA PARTIE COMPRESSION .................................. 131

PARTIE II : EVALUATION DE LA QUALITE D'ANGIOGRAPHIES CARDIAQUESCOMPRIMEES...........................................................................................136

CHAPITRE II-1 ETUDE BIBILOGRAPHIQUE DES METHODES D'EVALUATION D'IMAGESCOMPRIMEES ET PROPOSITION D'UNE NOUVELLE APPROCHE ADAPTEEAUX EXAMENS ANGIOGRAPHIQUES ................................................. 137

1. Bibliographie sur l'évaluation d'images comprimées............................................... 1381.1. Introduction.................................................................................................. 1381.2. Liste des principales méthodes d'évaluation ............................................... 1381.3. Quantification objective de la qualité par mesures de type SNR................. 139

1.4. Appréciation visuelle subjective de la qualité d'image ................................. 1391.5. Indices diagnostics de la performance du couple observateur/test diagnostic ...................................................................................................... 141

1.5.1. Notion de "gold standard" ............................................................ 1411.5.2. Indices diagnostics : sensibiliité, spécificité, PVP, PVN............... 141

1.6. Fidilité diagnostique par la méthode ROC................................................... 1421.6.1. Historique..................................................................................... 1421.6.2. Principe........................................................................................ 1431.6.3. Etudes de compression d'images radiologiques à base de méthode ROC......................................................................... 145

1.7. Fidélité diagnostique par d'autres méthodes ............................................... 1452. Protocole expérimental de nos évaluations diagnostiques ..................................... 146

2.1. Choix du type d'examen .............................................................................. 1462.2. Tâche diagnostique ..................................................................................... 147

2.2.1. Tâche d'interprétation visuelle uniquement.................................. 1472.2.2. Ventriculographie ......................................................................... 1472.2.3. Coronarographie .......................................................................... 149

2.3. Protocole expérimental................................................................................ 1523. Principaux outils statistiques utilisés ....................................................................... 153

3.1. Méthodologie basée sur la concordance..................................................... 1533.1.1. Type de concordances évaluées ................................................. 1533.1.2. Reproductibilité des observateurs dans l'interprétation ................ de coronarographies ..................................................................... 154

3.2. Estimation statistique de la concordance .................................................... 1553.2.1. Concordance par test de kappa................................................... 1553.2.2. Coefficient de corrélation de concordance de Lin........................ 1563.2.3.Graphiques des différences en fonction des moyennes ............... 1593.2.4. Analyse de la variance................................................................. 159

CHAPITRE II-2 PREMIERE ETUDE D'EVALUATION DIAGNOSTIQUE ....................... 1611. Introduction ............................................................................................................. 1622. Materials & methods ............................................................................................... 163

2.1. Patient selection .......................................................................................... 1632.2. Image selection ........................................................................................... 1632.3. Image processing ........................................................................................ 1632.4. Observers and viewing sessions ................................................................. 1642.5. Diagnostic task ............................................................................................ 165

3. Statistical analysis................................................................................................... 1653.1. Introduction.................................................................................................. 1653.2. Analysis of the LV interpretations ................................................................ 1653.3. Analysis of the coronary angiogram interpretations..................................... 166

4. Results ............................................................................................................... 1664.1. Image quality judgements............................................................................ 1664.2. Left ventricle interpretations ........................................................................ 167

4.2.1. Introduction .................................................................................. 1674.2.2. Inter-observer agreement ............................................................ 1674.2.3. Intra-observer agreement ............................................................ 169

4.3. Coronary arteriogram interpretations........................................................... 1704.3.1. A score for coronary branches..................................................... 1704.3.2. Inter-observer agreement ............................................................ 1714.3.3. Intra-observer agreement ............................................................ 172

5. Conclusion .............................................................................................................. 173

CHAPITRE II-3 DEUXIEME ETUDE D'EVALUATION DIAGNOSTIQUE ....................... 175

1. Introduction ............................................................................................................. 1762. Methods ............................................................................................................... 177

2.1. Angiography ................................................................................................ 1772.2. Images......................................................................................................... 178

2.2.1. Images selection and transfer...................................................... 1782.2.2. Image treatments......................................................................... 1782.2.3. Film review................................................................................... 179

2.3. Data collected during review........................................................................ 1792.3.1. Segment classification ................................................................. 1792.3.2. Scoring sheet ............................................................................... 180

2.4. Data analysis ............................................................................................... 1803. Results ............................................................................................................... 181

3.1. Ventriculograms........................................................................................... 1813.1.1. Side by side comparisons (O-J-L)................................................ 1813.1.2. LV-gram quality and docs comments on perceptual quality......... 1823.1.3. Location of LV abnormalities ....................................................... 1823.1.4. Distribution of abnormalities per image treatment ...................... 1833.1.5. Agreement tables......................................................................... 183

3.2. Arteriograms ................................................................................................ 1843.2.1. Side by side comparison (O-J-L) ................................................. 1843.2.2. Coronary arteriograms quality and comments ............................. 1853.2.3. Location of coronary arteries abnormalities ................................. 1853.2.4. Distribution of abnormalities per image treatment ....................... 1863.2.5. Differences of scores between image treatments........................ 186

4. Discussion............................................................................................................... 1884.1. Major findings .............................................................................................. 1884.2. Discussion of issues related to the method ................................................. 189

4.2.1. Interpretation of complete cases.................................................. 1894.2.2. Gold standard .............................................................................. 1894.2.3. Variability of observers' visual interpretation................................ 189

4.3. Need for complementary studies................................................................. 190

CHAPITRE II-4 MESURES QUANTITATIVES SUR LES IMAGES COMPRIMEES ....... 1911. Etude bibliographique des méthodes d'analyse quantitative des coronaires.......... 192

1.1. Brève description de l'analyse quantitative.................................................. 1921.2. Historique .................................................................................................... 1921.3. Système QCA des appareils Philips............................................................ 1921.4. Precision et limitations du système ............................................................. 194

2. Méthodes pour tester un système QCA.................................................................. 1953. Travaux de la littérature sur la QCA avec compression .......................................... 1954. Méthode de notre étude de QCA appliquée sur des images comprimées.............. 196

4.1. Protocole expérimental................................................................................ 1964.2. Valeurs mesurées et analysées .................................................................. 197

5. Résultats ............................................................................................................... 1985.1. Comparaisons inter-compression................................................................ 198

5.1.1.Graphes des différences par rapport aux moyennes.................... 1985.1.2. Coefficient de concordance de Lin .............................................. 200

5.2. Comparaisons intra-compression................................................................ 2025.2.1. Graphes des différences par rapport aux moyennes................... 2025.2.2. Coefficients concordance de Lin.................................................. 2055.2.3. Coefficient de variations............................................................... 205

5.3. Analyse de la variance ................................................................................ 2066. Discussion............................................................................................................... 208

6.1. Résultats des analyses de données............................................................ 2086.2. Aspects méthodologiques du protocole expérimental ................................. 2096.3. Robustesse de la QCA à la compression.................................................... 209

7. Conclusion .............................................................................................................. 209

CHAPITRE II-5 CONCLUSION DE LA PARTIE EVALUATION ..................................... 2101. Objet des évaluations ............................................................................................. 2112. Qualité subjective.................................................................................................... 211

2.1. Comparaison de JPEG, MPEG et MLOT .................................................... 2112.2. Visibilité de la présence de la compression selon les observateurs............ 2112.3. Effet des post-traitements ........................................................................... 212

3. Evaluations diagnostiques ...................................................................................... 2123.1. Conditions expérimentales .......................................................................... 2123.2. Méthode statistique et variabilité des observateurs..................................... 2123.3. Principaux résultats ..................................................................................... 213

4. Evaluation QCA ...................................................................................................... 2135. Perpectives ............................................................................................................. 214

BILAN ET PERSPECTIVES ........................................................................................... 215

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUE ............................................................................. 219

ANNEXE ............................................................................................................... 229Questionnaires diagnostics des évaluations

- 13 -

INTRODUCTION

- 14 -

- 15 -

Problématique liée au remplacement du ciné-filmCe travail s'inscrit dans la perspective du remplacement du film de radio-cinéma, actuel supportuniversel pour la visualisation et l'archivage des angiographies cardiaques, par un supportentièrement numérique.

L'angiographie cardiaque est une modalité d'imagerie cardiaque à base de rayons X qui permetde visualiser les cavités et les vaisseaux du cœur. Au cours d'un examen, un cathéter estintroduit en général depuis l'aine et amené par le réseau vasculaire jusqu'aux ventricules ou àl'ostium (embouchure) des artères coronaires. D'où le nom de cathétérisme cardiaque donné àl'ensemble de cette procédure. Un produit de contraste opaque aux rayons X est injectésélectivement alors qu'une séquence d'images est réalisée. On visualise ainsi l'anatomie decavités et artères du cœur, tout en évaluant leur dynamique. On recherche principalement desdéfauts de contraction du ventricule gauche, et des rétrécissements ou sténoses des artèrescoronaires.

L'angiographie cardiaque reste un examen invasif, pratiqué en dernier lieu pour compléter unesérie de tests afin de confirmer ou de poser un diagnostic et une thérapeutique. Cette série detests comprend examens cliniques, ECG1 d'effort, imagerie par médecine nucléaire,échocardiographie. Bien que l'imagerie par angiographie cardiaque ne soit pas d'une fiabilitéabsolue, elle est encore la référence pour juger de pathologies cardiaques, notamment pour lesmaladies coronaires. Cet examen revêt une importance capitale en occident notamment, où lesmaladies cardiaques sont une cause majeure de mortalité.

Le film 35-mm présente des qualités qui ont établi dans les faits son statut de support standard.La qualité d'image est excellente, surtout en ce qui concerne la résolution spatiale: l'oeil est loinde pouvoir distinguer le plus petit détail disponible sur ce support argentique. La durabilité d'unfilm est inégalée: on peut encore visionner les examens réalisés aux tout débuts del'angiographie cardiaque il y a plus de vingt ans. Le film de radio-cinéma est utilisé partout, cestandard est échangé entre les services cliniques des établissements hospitaliers, entre denombreux établissements pour des recherches multi-centriques au niveau national ouinternational.

Pourquoi remplacer un tel "étalon or"?L'archivage et la gestion des bobines de radio-cinéma 35-mm est toujours une difficulté pourles services hospitaliers concernés. Le film génère un coût non négligeable, dû au supportvierge, au développement de type photographique (impliquant matériel et personnel), et austockage. Ce coût est estimé à 100 dollars en moyenne par film aux Etats-Unis [NISS-94]. Lestockage demande espace et organisation. Bien que la durée légale pendant laquelle un filmdoive être conservé en France soit de dix ans, il n'est probablement pas évident pour tous lesétablissements de ressortir un examen après un tel laps de temps. Autre handicap, laduplication d'un film ne préserve pas sa qualité originale. Par conséquent, lorsqu’un serviceenvoie un film à un autre, il ne dispose plus de son archive sur le patient.

Les techniques d'imagerie numérique ont fait leur entrée il y a dix ans déjà dans les salles decathétérisme. L'apport de ces techniques a été considérable. Tout d'abord les traitementsnumériques permettent d'améliorer la visibilité des vaisseaux et facilitent l'interprétation desimages. Bien que la résolution spatiale d'une image numérique soit inférieure à celle d'un film35-mm, le gain en résolution de contraste rehausse nettement la qualité diagnostique.Deuxième point, des logiciels de mesure apportent une information plus précise qu'avant sur lacontractilité du muscle cardiaque et la taille des vaisseaux, grâce à des calculs basés sur lespixels. Troisième point, l'avènement des images numériques et de leur corollaire le temps réel 1 ECG: ElectroCardioGramme

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a permis l'essor de procédures interventionnelles, dont les fameux "ballonnages" ouangioplasties. La possibilité de visionner de nouveau immédiatement une séquence, d’agrandir(zoom) un vaisseau permet de juger instantanément du résultat après le gonflage d'unballonnet. Quatrième point, la duplication d'une image numérique est parfaite. Enfin, oncommence à bénéficier des technologies liées aux autoroutes de l'information pour transmettreles images d'un service ou d'un site hospitalier à un autre (télé-cardiologie). L'intérêt d'unarchivage numérique est certain, et les cardiologues envisagent tout naturellement de travaillersans film dès que possible.

Apport de l’angiographie cardiaque numériqueLe support final des angiographies reste encore souvent aujourd'hui le film de radio-cinéma.L'intérêt d'une solution entièrement numérique est incontesté. Cependant, on atteint les limitesdes technologies actuelles, du moins à des coûts acceptables. Il y a deux pierresd'achoppement. La première réside dans la capacité des disques informatiques. Un examentypique d'angiographie cardiaque comprend au minimum une douzaine de séquences pour voirle ventricule gauche et les artères coronaires sous différents angles. Réalisées à 12,5 ou 25images par secondes (15 ou 30 im/sec aux Etats-Unis), afin de suivre la dynamique cardiaque,l'ensemble de ces séquences totalise facilement 2000 à 3000 images, pour un seul examen.En terme d'espace disque, cela correspond à 500 à 800 MO (Mega-octets), avec le formathabituel d'images de 512x512 pixels codés sur 8 bits. Sur un système d'angiographienumérique, on arrive maintenant à stocker le travail d’un à quelques jours. Ensuite, au fur et àmesure que la journée avance, les premiers examens sont écrasés. Deuxième difficultétechnologique vis à vis d'une solution numérique: la visualisation dynamique. Pour visualiser denouveau un examen à la cadence nécessaire, il faut disposer d’une rapidité d’accès au médiumde stockage (à travers un réseau, ou sur un support comme le CD) qui n’est pas encorepossible sur les images brutes dans l’état actuel de la technologie.

Intérêt de la compression d’imagePour contourner les deux difficultés technologiques majeures posées par l'archivage numériquedes angiographies cardiaques, à savoir la capacité de stockage et la visualisation à cadenceélevée sur des supports standards tels que le CD ou à travers des réseaux informatiques, unesolution s'impose: la compression d'image.

Par des techniques combinant des recettes astucieuses avec des théories mathématiquesavancées, on parvient à réduire l'espace disque nécessaire à une image. On stocke unensemble binaire codé. Avant de pouvoir visualiser l'image, il faut lui appliquer le processusinverse pour obtenir à nouveau un ensemble de pixels visibles. Le processus ou l'algorithmepermettant de passer des pixels originaux à un ensemble binaire codé correspondent à l'étapede compression d'image; le processus ou l'algorithme permettant de retrouver ensuite uneimage sous forme de pixels correspond à l'étape de décompression. En toute rigueur, l'imagecomprimée (appelée aussi compressée) est un ensemble binaire codé, et l'image décomprimée(ou décompressée) est l'ensemble de pixels que l'on a reconstruit à partir de l'ensemble binairecodé. Dans la pratique, on parle souvent d'image comprimée pour désigner une image qui asubi les deux étapes de compression et décompression.

On distingue deux types de compression de donnée, selon qu'il est possible ou non deretrouver exactement l'information de départ: la compression sans perte, et la compressionavec perte.La compression sans perte est complètement réversible, aucune perte d’information n’estintroduite par les processus de compression/décompression. Les taux de compression que l’onpeut atteindre sont limités. Pour les images médicales, ils sont de l’ordre de 2 à 3:1 [ROOS-91].Un taux de compression de 2:1 correspond à une réduction par un facteur 2 de l’espace disqueoccupé par l’image.

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La compression avec perte introduit une distorsion irréversible. Elle seule permet d’atteindre lestaux de compression important. Selon la méthode de compression, selon les propriétés del’image de départ, selon le taux de compression, la distorsion est plus ou moins importante, etplus ou moins visible.

L'idée de la compression avec perte commence à pouvoir être évoquée devant la communautémédicale; elle n'était pas du tout acceptée lorsque ce travail a commencé. La crainte d’uneperte d’information diagnostique constituait un frein psychologique et légal majeur. La présentethèse fait partie des travaux montrant qu’une perte d’information au sens technique n’est pasforcément associée à une perte de qualité au sens diagnostic.

Cahier des charges du projet dans lequel s’insère le présent travailLe présent travail s’inscrit dans le cadre d’un projet multidisciplinaire coordonné par une équipede recherche de la Société Philips Medical Systems aux Pays-Bas. De ce fait, les imagesutilisées dans nos travaux proviennent de systèmes d’angiographie cardiaque numériquePhilips. Le projet a porté sur la mise au point de méthodes de compression appropriées auxexamens d’angiographie cardiaque, et sur leur validation dans des conditions cliniques. Dansl’absolu, les images comprimées avec la ou les méthodes retenues devaient pouvoir remplacercomplètement les images originales. Le but ultime était de réaliser une compression temps réelpendant l’acquisition.

Le cahier des charges de la méthode de compression était le suivant:- possibilité de contrôler avec précision le taux de compression, afin que chaque image occupeun espace disque fixe et connu à l’avance- possibilité d’accéder à chaque image individuellement- obtention d’une qualité visuelle propice au diagnostic pour un taux de 8 à 12:1- absence d’artefacts de blocs tels que ceux introduits par les standards JPEG et MPEG- robustesse visuelle aux post-traitements, notamment à un traitement de renforcement decontours employé en angiographie cardiaque- possibilité de réaliser l’algorithme de compression en hardware

Le cahier des charges de la validation clinique était le suivant:- évaluer la qualité visuelle (cosmétique)- évaluer si l’interprétation diagnostique visuelle reste inchangée avec la compression- évaluer si le résultat des mesures quantitatives reste inchangé avec la compression- comparer les performances d’algorithmes dédiés (mis au point durant ce projet), etd’algorithmes standards tels que JPEG et MPEG.

Objet de nos travauxNos travaux sont constitués de deux parties principales. La première partie traite de notrecontribution en matière d’algorithme de compression. La deuxième partie traite de nos étudesd’évaluation diagnostique, sur lesquelles a porté une part majoritaire de nos efforts.

Le travail de compression a essentiellement visé à élucider des aspects algorithmiquesoriginaux, selon des questions suscitées par les particularités des images d’angiographiecardiaque. La mise au point d’une méthode complète n’a pas été l’objectif principal, comptetenu du temps à consacrer aux études d’évaluation.

Nous avons choisi d’illustrer les aspects algorithmiques que nous avons développés entravaillant dans le cadre d’une méthode de compression par transformation à base de Full-Frame DCT. Cette méthode proposée dans le domaine médical par [LO-85] et [CHAN-89]présentait au début de nos travaux (c’est à dire en 1991) plusieurs avantages:- absence d’artefacts de bloc du fait du traitement pleine image (Full-Frame)

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- possibilité d’intégrer les post traitements dans le processus de compression- faculté d’utiliser une adaptation au système visuel humain- existence d’un hardware performant ([HO-91]).

Les résultats sur les aspects algorithmiques de compression abordés dans cette thèse ont uneportée plus générale que leur simple application à la compression par Full-Frame DCT. Ilspeuvent aisément être étendus, à d’autres méthodes par transformation notamment.

Le travail d’évaluation a consisté en plusieurs études. Les algorithmes évalués ont été: lesstandards JPEG et MPEG, et une méthode mise au point par les laboratoires du groupePhilips, dénotée MLOT. Malheureusement, nous n’avons pas pu inclure les imagescomprimées par Full-Frame DCT dans ces campagnes, pour des raisons pratiques.Nous avons réalisé trois campagnes d’évaluation: deux campagnes à partir de l’interprétationvisuelle diagnostique (dénotées “évaluations diagnostiques”), et une campagne à partir demesures quantitatives assistées par logiciel (dénotée “évaluation QCA2”).

Contenu de ce mémoireEn préliminaire, nous présenterons le contexte général de notre thèse. Celle-ci a été réaliséedans le cadre d’une convention Cifre avec la Société Philips Systèmes Médicaux et leLaboratoire Creatis. Les équipes industrielles, universitaires et hospitalières impliquées dansnos études seront brièvement présentées dans ce chapitre.

La première partie de ce mémoire est consacrée au thème de la compression. Elle comprendplusieurs chapitres.Une revue des méthodes de compression d’image sera donnée dans le chapitre II-1. On yabordera des notations, et des notions générales telles que les mesures de performance et dedistorsion. On y trouvera une explication du mécanisme des principales méthodes decompression existantes, avec un peu plus de détail sur les méthodes que nous avons étudiéesou utilisées. Le chapitre II-2 abordera des généralités sur les images médicales numériques,sur les angiographies cardiaques, et évoquera les avantages et les inconvénients associés auxformats d’images standards, que se soit les formats médicaux tels que DICOM, ou les formatsde l’industrie de l’image tels que JPEG.Les quatre chapitres suivants seront consacrés à nos développements en matière dequantification et de compression à base de Full-Frame DCT. Le premier thème est l’allocationde bits (chapitre I-3). Une fois l’image transformée par Full-Frame DCT, une stratégie derépartition des bits doit être réalisée. Le deuxième thème est la combinaison compression etrenforcement (chapitre I-4). Le renforcement de contour a pour inconvénient de renforcer lesartefacts de compression, pas seulement par le bord des vaisseaux! Nous aborderons desstratégies pour minimiser cet inconvénient. Nous verrons aussi comment il est possible de faired’une pierre deux coups, en effectuant le renforcement au cours du processus de compression.Le troisième thème est celui de l’adaptativité du quantificateur (chapitre I-5). Le quantificateurétudié est le quantificateur scalaire uniforme. Nous avons mené une étude théorique del’impact d’une mauvaise adaptation des paramètres utilisés dans le quantificateur par rapportaux paramètres de la distribution réelle du signal à quantifier. Nous avons validé cette étudethéorique par une expérimentation à partir d’images (chapitre I-6). Pour finir, le chapitre I-7donnera une synthèse sur la partie compression.

La deuxième partie de ce mémoire est consacrée à l'évaluation. Elle comprend elle aussiplusieurs chapitres.Le chapitre II-1 est une analyse bibliographique sur les méthodes d’évaluation de la qualitécosmétique et diagnostique d’images comprimées. Nous y expliquons aussi en quoi consistentles tâches d’interprétations visuelles qui conduisent à un diagnostic sur les examens 2 QCA: de l’anglais Quantitative Coronary Analysis

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d’angiographies cardiaques. Nous avons mis au point un protocole expérimental et une analysestatistique qui s’adapte au plus près à ces tâches cliniques.Les chapitres II-2 et II-3 décrivent les deux campagnes d’évaluation diagnostiques (méthode,résultats et discussions). Il a été demandé à des experts médicaux d’effectuer uneinterprétation visuelle sur des angiographies cardiaques originales et comprimées. Cetteinterprétation consiste à trouver et classifier des anormalités sur les segments de ventriculegauche et sur les segments de coronaires. Nous avons cherché à quantifier statistiquement ledegré d’accord entre les interprétations sur les images originales et comprimées, et à évaluer sicet accord est significativement modifié par la compression.La première évaluation diagnostique s’est déroulée à l’Hôpital Cardiologique de Lille, avec lesméthodes MPEG et MLOT, à un taux de 12:1. Nous avons comparé les interprétations visuellesde deux cardiologues sur des examens d’angiographie originaux et comprimés.La deuxième évaluation subjective s’est déroulée au Hermann Hospital à Houston (Texas,USA), avec les méthodes JPEG et MLOT, à un taux de 12:1. Nous avons comparé lesinterprétations visuelles de quatre cardiologues sur des examens d’angiographie originaux etcomprimés.Le chapitre II-4 est consacré à l’évaluation QCA. Nous y introduirons la méthode de mesure surlaquelle a porté l’étude. Nous résumerons les rares travaux d’évaluation de compression etQCA. Nous expliquerons notre protocole expérimental, les outils statistiques utilisés, donneronsles résultats et leur interprétation. La campagne d'évaluation QCA s'est déroulée à l'AZL deLeiden.Le chapitre II-5 est une synthèse sur l’évaluation.Une synthèse et conclusion générale terminera ce mémoire.

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CADRE DE TRAVAIL

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Cadre généralCe travail de thèse a été réalisé dans le cadre d’une convention CIFRE impliquant leLaboratoire CREATIS et la Société Philips Systèmes Médicaux. Les études présentées dans cemémoires s’insèrent dans un projet de recherche industrielle piloté depuis les Pays-Bas par legroupe Pre-Development de la division Cardio-Vasculaire internationale de la Société PhilipsMedical Systems (PMS). Le but du projet est de tester dans des conditions cliniques l’effet dela compression d’images sur des angiographies cardiaques. Les méthodes de compressionconcernées sont des standards existants et des méthodes développées spécifiquement. Lesretombées attendues concernent la réalisation de systèmes d’angiographie cardiaquecomplètement digitaux, ce qui reste un défi technologique pour le stockage et la communicationdes images compte tenu de la taille et du nombre d’images par examen.

Pour réaliser les objectifs fixés, il a été nécessaire de s’insérer dans un contextepluridisciplinaire de médecins et d’ingénieurs. Afin de diversifier les sources d’images et depouvoir consulter les experts de plusieurs centres, une coopération avec plusieurs sites a étémise en place:• le Laboratoire Creatis pour des questions algorithmiques en compression d’image

appliquées aux angiographies cardiaques, et pour la mise au point des protocolesd’évaluation.

• le Laboratoire de Recherche NatLab du groupe Philips aux Pays-Bas où a été mis au pointun algorithme spécifique testé dans la cadre de la présente thèse, appelé MLOT

• l’Hôpital Cardiologique de Lyon pour des études pilotes d’évaluation clinique d’imagescomprimées

• l’Hôpital Cardiologique de Lille pour une campagne d’évaluation portant sur deux méthodesde compression (le standard MPEG et la méthode spécifique MLOT)

• le Hermann Hospital et l’Université du Texas à Houston pour une campagne d’évaluationportant sur deux méthodes de compression (le standard JPEG et la méthode spécifiqueMLOT)

• l’AZL de Leiden aux Pays-Bas pour une campagne de mesures quantitatives sur des imagescomprimées par deux méthodes (le standard JPEG et la méthode spécifique MLOT)

Convention CIFRELe système des conventions CIFRE a été mis au point par le Ministère de la Recherchefrançais en vue de faciliter les coopérations entre les laboratoires publiques de recherche et lesentreprises privées. Les conventions CIFRE sont gérées par l’Association Nationale pour laRecherche Technique (ANRT) et comprennent trois partenaires: un laboratoire universitaire derecherche, un industriel, et un étudiant en thèse. L’étudiant effectue sa thèse dans le cadre dulaboratoire, tout en étant salarié de l’entreprise. Un contrat de coopération lie le laboratoire etl’entreprise. L’entreprise prend des engagements vis à vis de l’ANRT et de l'étudiant, et perçoitune subvention pour couvrir une partie des dépenses salariales de celui-ci.

Laboratoire CreatisLe laboratoire CREATIS (Centre de REcherche et d’Applications en Traitement de l’Image etdu Signal) est une Unité Mixte de Recherche du Centre National de la Recherche Scientifique:l’UMR 5515. L’ancienne appellation de cette unité était au début de ce travail: Laboratoire deTraitement du Signal et des Ultra-Sons (LTSU). Creatis est affilié à l’Institut National de laSanté et de la Recherche Médicale. Le laboratoire dépend de l’Institut National des SciencesAppliquées (INSA) de Lyon, et de l’Université Claude Bernard de Lyon. L’unité comprend unesoixantaine de chercheurs à temps complet ou partiel, ainsi qu’une dizaine de membres depersonnel technique. Les membres de Creatis se répartissent sur deux sites: l’INSA et l’HôpitalNeuro-Cardiologique Louis-Pradel.

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La spécificité de Creatis est de réunir au sein d’une même unité des chercheurs en sciences dela vie (radiologues, cardiologues, vétérinaires), et des chercheurs en sciences pour l’ingénieur(informaticiens, mathématiciens appliqués...).

Les sujets de recherches sont principalement axés autour du traitement de l’image appliquéaux images médicales. Les travaux sont organisés en thèmes scientifiques (axes derecherche), et projets médicaux (applications médicales spécifiques).Les thèmes scientifiques de l’unité sont:• Imagerie Dynamique,• Imagerie Volumique,• Formation de l’Image Ultrasonore.Les projets médicaux sont:• Imagerie fonctionnelle de l’ischémie myocardique• Imagerie morphologique et fonctionnelle des vaisseaux• Radiologie quantitative de la structure osseuse: structure du réseau trabéculaire• Traitement des images IRM de sclérose en plaques: corrélation avec le retentissement

fonctionnel• Aide au diagnostic des pathologies du sein.

Société Philips Medical SystemsLa Société Philips Medical Systems est l’un des grands constructeurs mondiaux d’imageriemédicale. Sa gamme de produits comprend les systèmes de radiologie conventionnels etnumériques, la scanographie, la résonance magnétique, l'échographie. Les systèmes verslesquels le présent travail est principalement orienté sont les systèmes d’angiographiecardiaque. Philips est leader mondial dans ce domaine avec un parc d’environ 2000 machinesinstallées, soit 40% du total.

Philips Medical Systems est une division du groupe Philips, dont le siège est à Eindhoven auxPays-Bas. Le groupe Philips compte environ 230000 personnes et PMS environ 9000.

La structure française de PMS a principalement une activité de vente et après-vente. Dans lecadre d’études et de recherche avec des établissements hospitaliers, l’organisation nationaleprocure un support technique et logistique, ce qui a typiquement été le cas pour le bondéroulement de nos expériences pilotes et campagnes d’évaluation réalisées en France. PMSFrance est le partenaire industriel de cette convention Cifre.

La totalité du projet de compression a été pilotée par le groupe "Pre-Development X-Ray" dePMS à Best, près de Eindhoven, aux Pays-Bas. Le site de Best, compte environ 2000personne. Il abrite le siège de PMS et l’un des centres importants de fabrication, notammentdes gammes de radiologie numérique. Le groupe "Pre-Development X-Ray" s’occupe de toutprojet en amont du développement, c’est à dire de la mise au point et de l’évaluation denouvelles technologies ayant un potentiel d’application dans les futurs produits. La mise aupoint et le test de méthodes de compression, l’évaluation du potentiel technologique et médicalde ces méthodes fait typiquement partie de ses activités. Au début de ce travail, ce groupecomptait environ 8 personnes. Il en compte aujourd’hui une vingtaine, plus quelques élèvesingénieurs en stage.

Le laboratoire NatLab est l’un de cinq laboratoires de recherche du groupe Philips. Il est situé àEindhoven. Une de ses équipes, le groupe Digital Signal Processing développe de nouvellesapplications pour les systèmes de communications audio et vidéo. Par exemple, il a mis aupoint la compression utilisée par Philips en télévision haute définition et pour les cassettesDCC. PMS a impliqué ce groupe dans le développement d’un algorithme de compression

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adapté aux images médicales, avec comme principale application l’angiographie cardiaque. Cetravail a débouché sur l’algorithme MLOT qui a fait l’objet des évaluations présentées dans cemémoire.

La structure de PMS aux USA a également été impliquée pour coordonner les contacts avecdes équipes hospitalo-universitaires. Il était prévu au début du projet de participer à une étudemulti-centrique en radiologie pilotée par l’UCLA et utilisant une méthode de compression àbase de Full-Frame DCT. Cette étude n’a finalement pas vu le jour. En revanche, PMS-USA aprocuré son soutien pour l’évaluation que nous avons réalisé à Houston.

Hôpital Cardiologique de LilleL’hôpital Cardiologique de Lille fait partie de la dizaine d’hôpitaux français dont les soins sontdédiés uniquement à cette spécialité. Notre première campagne d’évaluation diagnostique s’yest déroulée, au sein du Département d’Hémodynamique. Ce service compte trois sallesd’angiographies cardiaques, dont deux numériques. Il réalise 3500 examens d’angiographiescardiaques par an, dont 1000 interventions. Ces examens sont réalisés par une équiped’environ six cardiologues à pleins temps, et de nombreux vacataires. L’activité de rechercheclinique de ce centre est très intense et implique chacun des membres du personnel. Cetteparticularité a été très propice au bon déroulement de notre étude et de projets corollaires quise sont déroulés durant mon séjour à Lille. Les thèmes de recherche sont axés autour dudiagnostic et du traitement des maladies coronariennes. Ils concernent les nouveaux dispositifsd’imagerie, le matériel interventionnel, les traitements médicamenteux associés aux prothèsesendo-vasculaires... Le Département d’Hémodynamique est “core laboratory” dans de nombreuxprotocoles de recherche clinique multi-centriques impliquant des mesures quantitatives sur lesfilms d’angiographies.

Hermann Hospital / University of TexasLe Hermann Hospital de Houston aux Etats-Unis est un hôpital privé à but non lucratif. Il estsitué dans le plus grand complexe médical des USA, appelé le Texas Medical Center (unconglomérat d’établissements hospitaliers dont la densité et la taille nous sont inconnus enEurope). Il est le centre de formation (“teaching hospital”) pour l’University of Texas MedicalSchool. Le centre d’hémodynamique (“cath lab”) compte trois salles d’angiographiescardiaques et réalise environ 1200 examens par ans. Une équipe de médecins est responsabledu service médical en même temps que de l’activité de formation et de recherche. Les thèmesprincipaux d’investigations concernent le diagnostic et le traitement de l’infarctus du myocardeet de l’angor instable. Les activités de recherche concernent les développements et l’évaluationde nouvelles modalités d’imagerie, et développement et l’évaluation de médicaments, dematériels interventionnels.

AZL de LeidenLe “Laboratory for Clinical Experimental Image Processing” (abréviation hollandaise: LKEB) faitpartie de l’Hôpital Universitaire de Leiden (abréviation hollandaise: AZL). Il est constitué d’uneéquipe d’une trentaine de personnes de formation scientifique et technique. Ses axes derecherche et développement concernent le traitement d’image en radiologie et cardiologie. Saspécialité concerne les logiciels d’analyse quantitative en angiographie cardiaques. Leslogiciels de mesures quantitatives des ventricules gauches et des artères coronairesdisponibles sur les systèmes Philips ont été mis au point et évalués par le LKEB. Les autresthèmes d’analyse quantitative étudiés concernent par exemple la résonance magnétique etles ultrasons.