UTC – Master 2 STS

Hassan Nasser

Mesure locale de la vitesse de

l’onde de pression artérielle

par l’IRM dynamique

UMR 6600 – GE

Hôpital Necker

Plan• Introduction.

• Etat de l’art:

– Biologie des artères carotides.

– Le VOP dans la littérature.

• Matériels et Méthodes:

– Acquisition des images.

– Segmentation et courbes de surfaces.

– Calcul de la VOP.

– Interface graphique.

• Résultats et Discussion.

• Perspectives.

INTRODUCTION

Environnement du travail

• UTC – UMR 6600

(Encadrement – Mr. F.

Langevin) – CIMA.

• Hôpital Necker

(Acquisitions des Images

– Suivi pas Mr. F.

Brunelle)

• GE (Machine IRM – Ing.

M. Perrin)

Vitesse de l’onde de pression

• Imagerie -/-/- hémodynamique sanguin.

• Propriétés biomécaniques -/-/- Signe

clinique.

Ultrasons IRM

ETAT DE L’ART

Artères carotides

VOP – Bibliographie (1)

• Méthode Multicoupes [J. M. Boese et al.,

2000].

(a) Localisation de plusieurs coupes dans une artère. (b) Profil des vitesses au niveau des

trois coupes, tangentes et calcul du temps de passage de l’onde afin d’établir une relation

temps-position

Relation temps-position dans la méthode multicoupes

VOP – Bibliographie (2)

• Méthode QA / Ultrasons [Rabben, S.I. et

Stergiopulos, N., 2004]

(A) Diamètre du vaisseau (continue), Vitesse maximale (--) dans l’artère carotide commune gauche. (B) flux sanguin.

(C) le flux en fonction de la section de l’artère.

VOP – Bibliographie (3)

• Méthode de correlation [A. Qasem et A.

Avolio, 2008]

La décomposition de l’onde artérielle en onde directe et rétrograde

Site de

mesureSite de

Réflexion

MATÉRIELS ET MÉTHODES

Principe de mesure

• Calcul du Délai entre deux

courbes de surfaces au niveau de

deux coupes distantes de 4 cm

environ.

• Le Passage de l’onde est reliée à

la variation de la section de l’artère

Artère Carotide primitive

Interne Externe

Matériels

• IRM 1.5 T (CIMA –

Necker).

• IRM 3 T ( CHU

Amiens).

• Antenne:

– Carotide

(Surfacique).

– Neurovasculaire

(Volumique).

Acquisition des images

• Séquence FCGRE

– Séquence dynamique / Lumière de l’artère =

Blanc.

Image axiale au niveau des carotides

Chronogramme de la séquence FCGRE

Dynamique?

Optimisation de séquences

selon l’antenneAntenne Carotides Antenne neurovasculaire

SNR Grand (800 u.a) Petit (250 u.a)

Volume Petit Grand

Paramètres de la séquence

TR (ms) 5/minimum (Déterminé par l’appareil)

Tck (mm) 4 5

TD (ms) 10

ARW 20 %

FOV (cm x cm) 14 x 14 16 x 16

TE Minimum (Déterminé par l’appareil)

BWD 62.5 50

Flip Angle 50 50

Dimensions (Pixel x Pixel) 256 x 256

Extraction des courbes de

surfaces• Segmentation adaptative [Darwich, M.,

Capellino, S., Langevin, F. , 2008].

Segmentation

Selection

de la

region

d’ intérêt

Interpolation

- Filtrage

Seuillage Sélection

de l’objet

ayant la

plus

grande

surface

Erosion –

dilatation

Adaptation

du contour

avec l’image

reference

Calcul de

la surface

Image

Référence

Image

turbulence

Courbes de surfaceImage: 31 / Area= 32.6653 mm² / Segmented image number: 31 Image: 32 / Area= 32.8315 mm² / Segmented image number: 32

Image: 33 / Area= 32.8315 mm² / Segmented image number: 33 Image: 34 / Area= 32.4327 mm² / Segmented image number: 34

Image: 35 / Area= 31.7681 mm² / Segmented image number: 35 Image: 36 / Area= 31.469 mm² / Segmented image number: 36

Image: 37 / Area= 31.8014 mm² / Segmented image number: 37 Image: 38 / Area= 31.5687 mm² / Segmented image number: 38

Image: 39 / Area= 31.3361 mm² / Segmented image number: 39 Image: 40 / Area= 30.5386 mm² / Segmented image number: 40

Deux coupes …

Là … on peut mesure la VOP

• En calculant le délai entre les deux courbes …

• 3 méthodes:

– Inter corrélation.

– Point d’inflexion.

– Distance moyenne.

• La pente.

Inter corrélation

Point d’inflexion

• Hypothèse : le passage de l’onde de pression peut être caractérisé

comme le moment de variation maximale de surface de l’artère

(dilatation la plus importante).

Distance moyenne

-Lissage.

-Interpolation.

-Normalisation.

-Détermination de la

zone d’intérêt (pente).

-Calcul la moyenne du

décalage entre les

points de la pente.

Interfaçage graphique GUI

-Créer un outil capable de:

-Faire toutes les étapes de la mesure dans une seule

interface.

-Montrer tous les résultats dans une seule fenêtre.

-Créer et gérer les fichiers des patients.

-D’être utilisé par quelqu’un qui ne maitrise pas la

programmation Matlab.

Coupe Inferieure Coupe supérieure

Images segmentées

Courbes de surfaces

Paramètres

de la

séquence

Surface

SNR

Message

RÉSULTATS ET DISCUSSION

Calcul de la VOP avec les différentes

méthodes de calcul de délai

Patient M1 M2 M3

D G D G D G

1 2.5 2.3 2.4 2.8 2.4 2.7

2 --- 2.2 ---- 2.2 --- 2.7

3 3.5 2.3 3.6 3.2 3.3 2.7

4 4.5 ---- 4.7 --- 4.6 ---

Patient M1 M2 M3

D G D G D G

1 0.24 0.18 0.32 0.56 0.39 0.33

2 --- 0.19 ---- 0.23 --- 0.24

3 0.8 0.13 0.75 0.9 1.17 0.29

4 0.85 0.56 0.6 --- ---

Déviation standards de la VOP avec les 3 méthodes de calcul de délai

Valeurs moyennes de la VOP avec les 3 méthodes de calcul de délai

Calcul de la VOP avec différents paramètres

de segmentationVOP

h min M1 M2 M3

0.7 6 3.2 3.5 3.4

8 4.0 4.0 3.9

10 3.5 2.9 3.2

0.75 6 5.7 4.9 5.1

8 3.2 2.6 3.3

10 4.45 3.8 4.1

0.8 6 3.2 3.4 3.1

8 3.3 3.1 3.1

10 3.3 3.3 3.1

0.85 6 3.5 3.2 3.3

8 3.3 2.9 3.2

10 3 2.8 3.1

0.9 6 2.3 2.2 2.3

8 3.3 3.3 3.1

10 3.8 2.8 3.5

Moyenne 3.5 3.3 3.4

Dérivation St. 0.7 0.6 0.6

Discussion - Influence des

différents paramètres• Au niveau des acquisitions : (STD 0.3 m/s)

– La grandeur du champ magnétique.

– L’antenne utilisée.

– Le temps de répétition.

– L’épaisseur de la coupe.

– Distance entre les deux coupes.

• Au niveau de segmentation : (STD – 0.2 m/s)

– Le facteur de seuillage.

– Le facteur de correction de l’effet de la turbulence.

• Au niveau du calcul du délai : (STD – 0.5 m/s)

– La méthode avec laquelle on calcul le délai

Conclusion

• Optimisation de la séquence avec une antenne

volumique.

• Méthodes de calcul de délai.

• Etude de la reproductibilité de la mesure.

• Avantages:

– Mesure locale.

– Non-invasif.

– Temps d’examen relativement court ( 7 – 10 min).

– Non operateur dépendante

• Inconvénient:• Dépend des paramètres de segmentation, antenne, Machine Erreur

qui ne dépasse pas le 10 %)

Perspectives (1)

• Corrélation entre la

pression intracrânienne et

la VOP.

– VOP = ft (PA). [Mitchell,

G.F et al., 2007]

– PIC = ft (PA).

PIC = ft (VOP).

[Otahal, J., Stephanik, Z., 2006]

Perspectives (2)

• Mesure de la pression artérielle dans

l’artère pulmonaire:

– Pression est en fonction linéaire avec la

rigidités de l’artère (dépend seulement de la

rigidité)

– Calibration pression-VOP.

Au niveau personnel

• Expérience en IRM.

– Maitrise de la machine.

– Optimisation des séquences.

• Contact avec des chercheurs, médecins, cadres

scientifique.

• Plus de connaissance et des compétences scientifiques.

• Motivation pour continuer dans le domaine de recherche.

Merci pour votre attention