Mesure locale de la vitesse del’onde de pression artériellepar l’IRM dynamiqueUMR 6600 – GE            UTC – Master 2 STSH...
Plan• Introduction.• Etat de l’art:   – Biologie des artères carotides.   – Le VOP dans la littérature.• Matériels et Méth...
INTRODUCTION
Environnement du travail• UTC – UMR 6600  (Encadrement – Mr. F.  Langevin) – CIMA.• Hôpital Necker  (Acquisitions des Imag...
Vitesse de l’onde de pression• Imagerie -/-/- hémodynamique sanguin.               Ultrasons       IRM• Propriétés   biomé...
ETAT DE L’ART
Artères carotides
VOP – Bibliographie (1)• Méthode Multicoupes [J. M. Boese et al.,  2000].  (a) Localisation de plusieurs coupes dans une a...
VOP – Bibliographie (2)• Méthode QA / Ultrasons [Rabben, S.I. et  Stergiopulos, N., 2004]   (A) Diamètre du vaisseau (cont...
VOP – Bibliographie (3)• Méthode de correlation [A. Qasem et A.  Avolio, 2008]                      La décomposition de l’...
MATÉRIELS ET MÉTHODES
Principe de mesure• Calcul du Délai entre deux               Interne    Externe  courbes de surfaces au niveau de  deux co...
Matériels• IRM 1.5 T (CIMA –  Necker).• IRM 3 T ( CHU  Amiens).• Antenne:  – Carotide    (Surfacique).  – Neurovasculaire ...
Acquisition des images• Séquence FCGRE – Séquence dynamique / Lumière de l’artère =   Blanc.    Chronogramme de la séquenc...
Dynamique?
Optimisation de séquences              selon l’antenne                                Antenne Carotides             Antenn...
Extraction des courbes de                surfaces• Segmentation adaptative [Darwich, M.,  Capellino, S., Langevin, F. , 20...
SegmentationImageRéférenceImageturbulence             Selection    Interpolation   Seuillage   Sélection    Erosion –     ...
Image: 31 / Area= 32.6653 mm² /                                  Courbes de surface                                   Segm...
Deux coupes …
Là … on peut mesure la VOP• En calculant le délai entre les deux courbes …• 3 méthodes:   – Inter corrélation.   – Point d...
Inter corrélation
Point d’inflexion• Hypothèse : le passage de l’onde de pression peut être caractérisé  comme le moment de variation maxima...
Distance moyenne       -Lissage.       -Interpolation.       -Normalisation.       -Détermination de la       zone d’intér...
Interfaçage graphique GUI-Créer un outil capable de:   -Faire toutes les étapes de la mesure dans une seule   interface.  ...
Coupe Inferieure   Coupe supérieure   Courbes de surfaces       Images segmentées
Message             SNRParamètresde laséquence                   Surface
RÉSULTATS ET DISCUSSION
Calcul de la VOP avec les différentes    méthodes de calcul de délai  Patient                        M1                   ...
Calcul de la VOP avec différents paramètres              de segmentation                                            VOP   ...
Discussion - Influence des            différents paramètres• Au niveau des acquisitions : (STD 0.3 m/s)   –   La grandeur ...
Conclusion• Optimisation de la séquence avec une                       antenne  volumique.• Méthodes de calcul de délai.• ...
Perspectives (1)• Corrélation entre la  pression intracrânienne et  la VOP.  – VOP = ft (PA). [Mitchell,    G.F et al., 20...
Perspectives (2)• Mesure de la pression artérielle dans  l’artère pulmonaire:  – Pression est en fonction linéaire avec la...
Au niveau personnel• Expérience en IRM.   – Maitrise de la machine.   – Optimisation des séquences.• Contact avec       de...
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Presentation of local estimation of pressure wave velocity from dynamic MR images

  1. 1. Mesure locale de la vitesse del’onde de pression artériellepar l’IRM dynamiqueUMR 6600 – GE UTC – Master 2 STSHôpital Necker Hassan Nasser
  2. 2. 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.
  3. 3. INTRODUCTION
  4. 4. 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)
  5. 5. Vitesse de l’onde de pression• Imagerie -/-/- hémodynamique sanguin. Ultrasons IRM• Propriétés biomécaniques -/-/- Signe clinique.
  6. 6. ETAT DE L’ART
  7. 7. Artères carotides
  8. 8. 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 Relation temps-position dans la méthode multicoupes trois coupes, tangentes et calcul du temps de passage de l’onde afin d’établir une relation temps-position
  9. 9. 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.
  10. 10. VOP – Bibliographie (3)• Méthode de correlation [A. Qasem et A. Avolio, 2008] La décomposition de l’onde artérielle en onde directe et rétrogradeSite de Site demesure Réflexion
  11. 11. MATÉRIELS ET MÉTHODES
  12. 12. Principe de mesure• Calcul du Délai entre deux Interne Externe 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
  13. 13. Matériels• IRM 1.5 T (CIMA – Necker).• IRM 3 T ( CHU Amiens).• Antenne: – Carotide (Surfacique). – Neurovasculaire (Volumique).
  14. 14. Acquisition des images• Séquence FCGRE – Séquence dynamique / Lumière de l’artère = Blanc. Chronogramme de la séquence FCGRE Image axiale au niveau des carotides
  15. 15. Dynamique?
  16. 16. Optimisation de séquences selon l’antenne Antenne 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 50Dimensions (Pixel x Pixel) 256 x 256
  17. 17. Extraction des courbes de surfaces• Segmentation adaptative [Darwich, M., Capellino, S., Langevin, F. , 2008].
  18. 18. SegmentationImageRéférenceImageturbulence Selection Interpolation Seuillage Sélection Erosion – Calcul de de la - Filtrage de l’objet dilatation la surface region ayant la d’ intérêt plus Adaptation grande du contour surface avec l’image reference
  19. 19. Image: 31 / Area= 32.6653 mm² / Courbes de surface Segmented image number: 31 Image: 32 / Area= 32.8315 mm² / Segmented image number: 32Image: 33 / Area= 32.8315 mm² / Segmented image number: 33 Image: 34 / Area= 32.4327 mm² / Segmented image number: 34Image: 35 / Area= 31.7681 mm² / Segmented image number: 35 Image: 36 / Area= 31.469 mm² / Segmented image number: 36Image: 37 / Area= 31.8014 mm² / Segmented image number: 37 Image: 38 / Area= 31.5687 mm² / Segmented image number: 38Image: 39 / Area= 31.3361 mm² / Segmented image number: 39 Image: 40 / Area= 30.5386 mm² / Segmented image number: 40
  20. 20. Deux coupes …
  21. 21. 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.
  22. 22. Inter corrélation
  23. 23. 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).
  24. 24. Distance moyenne -Lissage. -Interpolation. -Normalisation. -Détermination de la zone d’intérêt (pente). -Calcul la moyenne du décalage entre les points de la pente.
  25. 25. 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.
  26. 26. Coupe Inferieure Coupe supérieure Courbes de surfaces Images segmentées
  27. 27. Message SNRParamètresde laséquence Surface
  28. 28. RÉSULTATS ET DISCUSSION
  29. 29. 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 --- Valeurs moyennes de la VOP avec les 3 méthodes de calcul de délai 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
  30. 30. Calcul de la VOP avec différents paramètres de segmentation VOP 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
  31. 31. 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
  32. 32. 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 %)
  33. 33. 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]
  34. 34. 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.
  35. 35. 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.
  36. 36. Merci pour votre attention

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