Fusion de données multimodales pour l’apprentissage automatique : application au diagnostic médical

dc.contributor.authorBOUKELLOUZ, Wafa
dc.contributor.authorMOUSSAOUI, Abdelouahab Supervisor
dc.contributor.authorTALEB-AHMED, Abdelmalik Co- Supervisor
dc.date.accessioned2026-09-24T12:16:43Z
dc.date.issued2020
dc.descriptionDe nos jours, des informations sur un phénomène peuvent être acquises à travers diverses modalités ; ceci a conduit à l'émergence du concept de la fusion de données multimodales. L'un des domaines d'application qui s'appuie fortement sur l'acquisition de données multimodales est la radiothérapie (RT), dans laquelle l’imagerie par la tomodensitométrie (TDM) et l’imagerie par résonance magnétique (IRM) sont les deux principales modalités utilisées. Cette dernière offre une visualisation supérieure des tissus mous, elle est donc utilisée pour la définition de tumeur, tandis que la première contient les informations nécessaires sur la densité d’électron pour le calcul de dose d'irradiation. Cependant, ce processus de planification du traitement de la RT présente de nombreux défauts, parmi lesquels l’exposition excessive aux rayonnements due aux acquisitions répétitives par TDM. Récemment, une idée pour remédier à cette limitation principale et d’autres a émergée ; elle consiste à synthétiser une image TDM appelée pseudo-tomodensitométrie (pTDM) à partir d'images RM. Dans cette thèse, nous cherchons à atteindre cet objectif en analysant les travaux existants et en proposant deux variantes des méthodes d'estimation d’image pTDM utilisant la fusion de données multimodale et l'apprentissage automatique. La première approche est dite hybride ; elle combine le recalage d'image, l’apprentissage non supervisé, la fusion d'image et une nouvelle technique de correction des valeurs Hounsfield Unit (HU). Cette approche vise à prédire une image pTDM à partir des images RM T2- pondérée tout en essayant de réduire les erreurs de prédiction en utilisant des informations provenant des images RM. La deuxième approche utilise la fusion des caractéristiques sur la forme, la texture et l'information spatiale multimodales d’images RM T1-pondérée et T2-pondérée. De plus, nous avons conçu un modèle d'apprentissage d'ensemble avec une généralisation empilée qui crée une correspondance de ces caractéristiques aux valeurs HU sur deux niveaux d'apprentissage. Les résultats ont montré une amélioration significative obtenue par les méthodes proposées.
dc.description.abstractNowadays, information about a phenomenon can be acquired using various modalities; and this led to the emergence of the concept of multi-modal data fusion. In fact, one of the application domains that strongly relies on multi-modal data acquisition is radiation therapy (RT), in which computed tomography (CT) imaging and magnetic resonance imaging (MRI) are the main modalities employed. The latter offers superior soft-tissue visualisation, hence it is used for tumour contouring, whereas the former contains the necessary electron density information for radiation dose computation. However, the pipeline of RT treatment planning presents many flaws from which is the excessive radiation exposure due to repetitive CT acquisitions. Recently, an idea to remediate for this main limitation and others has emerged; it consists in synthesising a CT image called pseudo-CT (pCT) from MRI images. In this dissertation, we aim to meet this objective by analysing existing work and proposing two variants of pCT image estimation methods employing multi-modal data fusion and machine learning. The first approach is designated hybrid; and combines image registration, unsupervised learning, image fusion and a new Hounsfield Unit (HU) values correction technique. This approach aims to predict a pCT image from T2-weighted MR images while attempting to reduce prediction error by using information from MR images. The second approach employs multi-modal shape, texture and spatial feature extraction, reduction and fusion of T1-weighted and T2-weighted MR images. In addition, we designed an ensemble learning model with stacked generalisation that builds a mapping from these features to HU values over two levels of learning. Results showed a significant improvement achieved by the proposed methods.
dc.description.sponsorshipفي الوقت الحاضر، يمكن الحصول على معلومات حول ظاهرة ما باس تعمال أ نماط مختلفة؛ مما ادى الى ظهور مفهوم دمج البيانات متعدد ا لنماط. أ حد المجالات التطبيقية التي ترتك ز على تحصيل بيانات متعددة ا لنماط هو العلاج هما الطريقتان الرئيسيتان المس تخدمتان. هذه ا لخيرة تزوّد تصوير مرئي عالي ل لنسجة الرخوة، وبالتالي فهيي تس تخدم لتحديد الورم، )MRI( والتصوير بال ن رين المغناطيسي )CT( حيث ، التصوير المقطعي )RT( با لشعة في حين تحتوي ا لولى ع لى المعلومات اللازم ة حول كثافة ا إ لالكترونات اللازم ة لحساب جرعة ا إ لاشعاع. ومع ذلك، العملية المتبعة لتخطيط العلاج با لشعة تتخللها العديد من العيوب التي تتمثل في التعرض المفرط ل إ لا شعاع من صور التصوير )pseudo-CT( ما تسمى ش به صورة مقطعية CT خلا ل عمليات التحصيل المتكرر على ل لشعة المقطعي ة. في الآونة ا لخيرة، ظهرت فكرة لتجنب هذا القيد الرئيسي وغيره. و المتمثلة في اس تخراج صورة باس تخدام دمج البيانات المتعددة الوسائط والتعلم الآلي. الطريقة الاولى pCT بال ن رين المغناطيسي. في هذه ا لطروحة، نهدف إ الى تحقيق هذا الهدف من خلال تحليل العمل الموجود واقتراح نوعين من طرق اس تخراج صو ر من التصوير بال ن رين المغناطيسي pCT للصور المقطعية. تهدف هذه الطريقة إ الى اس تخراج صور )HU( هجينة تجمع بين مطابقة الصور، التعلم غير الخاضع ل إ لاشراف، دمج الصور، وتقنية جديدة لتصحيح قيم وحدة هاونسفيلد تس تخدم دمج ميزات الشكل، الملمس والمعلومات الموضعي ة متعددة pCT مع محاولة تقليل خطأ التنبؤ من خلال توظيف معلومات من صور ال ن رين المغناطيسي. الطريقة الثانية لاس تخراج صورة T2-weighted من نوع على مس تويين من التعلم. HU با إ لاضافة إ الى ذلك، قمنا بتصميم نموذج تعليمي بالمجموعات بحيث يسمح بتكوين رابط بين هذه الميزات وقيم .T2-weighted و T1-weighted ا لنماط لصور ال ن رين المغناطيسي من نوعي أ ظهرت النتائج تحس نًا كبيرًا حققته الطرق المقترحة.
dc.identifier.urihttps://repository.univ-setif.dz/handle/123456789/2885
dc.language.isoen
dc.publisherSetif 1 University - Ferhat ABBAS , Faculty of Sciences
dc.subjectmulti-modality
dc.subjectdata fusion
dc.subjectmachine learning
dc.subjectmedical images
dc.subjectcomputed tomography
dc.subjectmagnetic resonance imaging
dc.titleFusion de données multimodales pour l’apprentissage automatique : application au diagnostic médical
dc.typeThesis

Files

Original bundle

Now showing 1 - 1 of 1
Loading...
Thumbnail Image
Name:
E-TH1744 Fusion de données multimodales pour l’apprentissage automatique application au diagnostic médical Boukellouz, Wafa.pdf
Size:
18.93 MB
Format:
Adobe Portable Document Format

License bundle

Now showing 1 - 1 of 1
Loading...
Thumbnail Image
Name:
license.txt
Size:
1.71 KB
Format:
Item-specific license agreed to upon submission
Description: