Estimation de l'orientation 3D du cœur : une approche basée sur l'analyse de la structure spatio-temporelle de l'électrocardiogramme orthogonal

par El Hadi Tchekiken

Thèse de doctorat en Informatique automatique theorique systèmes

Sous la direction de Gérard Gimenez.


  • Résumé

    Notre travail porte sur l'estimation de l'orientation 3D du coeur à partir de l'électrocardiogramme (ECO) orthogonal. L'objectif à terme est de réaliser une synchronisation spatio-temporelle de l'échocardiogramme d'effort sur l'ECG pour la détection en série d'images échocardiographiques bidimensionnelles analysables en routine hospitalière. En effet, durant l'effort, le cœur est animé d'un mouvement pendulaire rendant contraignant l'examen échocardiographique. Nous proposons d'abord une méthode pour déterminer la position des boucles spatio-temporelle QRS et T successives dans un référentiel électrique lié aux axes anatomiques du sujet. Ceci nous conduit à déterminer trois axes principaux d'inertie pour chaque boucle ECG. Nous abordons ensuite l'étude de la reproductibilité spatiale et structurelle de ces boucles ECG en fonction de la respiration, de la posture et de l'effort. Les résultats obtenus confirment la reproductibilité (spatiale et structurelle) battement à battement des ECGs et mettent en évidence une corrélation entre la position anatomique du cœur et la position spatiale des boucles. Partant de l'hypothèse selon laquelle la structure spatio-temporelle de l'ECG est liée au système «cœur», nous développons une méthode permettant, à partir des boucles ECG, d'estimer l'orientation 'd'un axe anatomique du cœur. Nous proposons alors deux méthodes d'imagerie pour comparer les positions anatomiques et électriques du grand axe du VO. La première méthode est basée sur le repérage 3D de plans de coupes écho graphiques des quatre cavités, et la deuxième sur 1' imagerie par résonance magnétique tridimensionnelle (IRM 3D) du thorax et du cœur. Les résultats obtenus montrent qu'il existe une corrélation certaine entre les positions anatomiques et ~ électriques du cœur. De plus, il est possible d'estimer des changements de position du cœur d'un battement à l'autre, ce qui permet d'envisager une technique de synchronisation spatio-temporelle de l'échocardiogramme d'effort sur l'ECG.

  • Titre traduit

    = Estimation of the 3D orientation of the heart. An approach based on the analysis of the spatio-temporal structure of the orthogonal electrocardiogram


  • Résumé

    This work is about the estimation of the 3D orientation of the heart from the orthogonal electrocardiogram. The long term objective is to perform a spatio-temporal ECG-gated echocardiography technique for the acquisition of serial, but comparable images during a stress echocardiography test. We first propose a method for the determination of the position of the successive spatio-temporal QRS and T loops with reference to the body coordinates system. We determine the inertia axes which define a new coordinates system closely related to the loop's preferential space. We then study the spatial and the structural reproducibility of the ECG loops for body posture, respiration and stress. The obtained results have confirmed the beat-to-beat reproducibility and evidenced the correlation between the position of the heart and the spatial position of the ECG loops. Starting from the hypothesis that the QRS and T loops are tied to the heart, we have developed a method to estimate the orientation of any anatomic axis of the heart. For the evaluation, we proposed two approaches which allow the confrontation of the electric and the anatomic positions of the heart. The first approach is based on the spatial determination of echocardiographic planes of the four chambers and the second one on the 3D MRI of the thorax and the heart. The results show that there is a correlation between electric and anatomic positions of the heart. In this work, we also evidenced that our method is suitable for the estimation of the changes of the beat-to-beat orientation of the heart. Hence, we can consider the development of a spatio-temporal ECG-gated echocardiography technique.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (140 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(2141)
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