Imagerie cardiaque multimodalités 2D et 3D : application à la coronarographie/tomoscintigraphie/TEP-CT - Université de Lorraine Access content directly
Theses Year : 2006

Imagerie cardiaque multimodalités 2D et 3D : application à la coronarographie/tomoscintigraphie/TEP-CT

Abstract

Coronarography and tomoscintigraphy (SPECT, Single Photon Emission Tomography) are two imaging techniques used standardly for the diagnosis of cardiovascular diseases. The first modality consists of X-ray image sequences visualizing each, in a same plane, the coronary arteries located on the front and the back side of the heart. The X-ray images give anatomical information relating to the arterial tree and highlight eventual artery narrowings (stenoses). The SPECT modality (nuclear imaging) provide a 3D representation of the myocardial volume perfusion. This functional information authorizes the visualization of myocardial regions suffering from irrigation defaults. The aim of the presented work is to superimpose (in the 3D space) the functional and anatomical information in order to establish the visual link between arterial lesions and their consequence in terms of irrigation defaults. In the 3D representation chosen to facilitate the diagnosis, the structure of a schematic arterial tree and the stenoses are placed onto the perfusion volume. The initial data consist of a list of points representative for the arterial tree (start and end points of arterial segments, bifurcations, stenoses, etc) and marked by coronarographists on the X-ray images of the different incidences. The perfusion volume is then projected under the incidences of the coronarographic images. A registration algorithm superimposing the X-ray images and the corresponding SPECT projections provides the parameters of the geometrical transformations bringing the points marked in the X rays images in equivalent positions in the 2D SPECT images. A 3D reconstruction algorithm is then used to place the arterial points and the stenoses on the perfusion volume and build a schematic tree acting as landmark for the clinician. A 28 patient database was used to realize 40 3D superimposition of anatomo-functional data. These reconstructions have shown that the 3D representation is precise enough for the establishment of the visual relationship between stenoses and perfusion defaults. Our 3D superimposition algorithms were then be completed in order to replace the SPECT modality by data of the PET/CT (Positron Emission Tomography/Computed Tomography) bimodal examination. The data of a clinical trimodal PET/CT/coronarography case have been used to evaluate the adequacy of our algorithms to novel imaging modalities
La coronarographie et la tomoscintigraphie (SPECT, de l'anglais "Single Photon Emission Computed Tomography") sont deux techniques d'imagerie utilisées couramment pour diagnostiquer les maladies cardiovasculaires. La première modalité est constituée de séquences d'images à rayon X visualisant chacune, dans un même plan, les artères coronaires situées sur la face avant et la face arrière du coeur. Les images à rayons X fournissent des informations anatomiques liées à l'arbre artériel et mettent en évidence d'éventuels rétrécissements des artères (sténoses). La modalité SPECT (imagerie nucléaire) fournit une représentation 3D de la perfusion du volume myocardique. Cette information fonctionnelle permet la visualisation de régions myocardiques souffrant de défauts d'irrigations. Le but du travail présenté est de superposer, en 3D, les informations fonctionnelles et anatomiques pour établir un lien visuel entre des lésions artérielles et leurs conséquences en termes de défauts d'irrigation. Dans la représentation 3D choisie pour faciliter le diagnostic, la structure d'un arbre artériel schématique, comprenant les sténoses, est placée sur le volume de perfusion. Les données initiales sont constituées d'une liste de points représentatifs de l'arbre artériel (points d'arrivée et de départs de segments d'artères, bifurcations, sténoses, etc.) marqués par le coronarographiste dans les images à rayons X des différentes incidences. Le volume de perfusion est ensuite projeté sous les incidences des images de coronarographie. Un algorithme de recalage superposant les images à rayons X et les projections SPECT correspondantes fournit les paramètres des transformations géométriques ramenant les points marqués dans les images à rayons X dans une position équivalente dans les images SPECT. Un algorithme de reconstruction 3D permet ensuite de placer les points artériels et les sténoses sur le volume de perfusion et de former un arbre schématique servant de repère au clinicien. Une base de données formée de 28 patients a été utilisée pour effectuer 40 superpositions 3D de données anatomo-fonctionnelles. Ces reconstructions ont montré que la représentation 3D est suffisamment précise pour permettre d'établir visuellement un lien entre sténoses et défauts de perfusions. Nos algorithmes de superpositions 3D ont ensuite été complétés pour remplacer la modalité SPECT par les données de l'examen bimodal TEP/CT (Tomographie par Emission de Positons/Tomodensitométrie). Les données d'un cas clinique trimodal TEP/CT/coronarographie ont été utilisées pour vérifier l'adéquation de nos algorithmes à la nouvelle modalité d'imagerie
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  • HAL Id : tel-01752557 , version 1

Cite

Juan Manuel Lopez Hernandez. Imagerie cardiaque multimodalités 2D et 3D : application à la coronarographie/tomoscintigraphie/TEP-CT. Autre. Institut National Polytechnique de Lorraine, 2006. Français. ⟨NNT : 2006INPL029N⟩. ⟨tel-01752557⟩
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