Recalage et fusion d'informations multimodales pour l'optimisation de la thérapie de resynchronisation cardiaque

par Sophie Bruge

Thèse de doctorat en Traitement du signal et télécommunications

Sous la direction de Mireille Garreau et de Antoine Simon.


  • Résumé

    La thérapie de resynchronisation cardiaque (CRT) est une thérapie électrique reconnue pour le traitement de l'insuffisance cardiaque liée à un asynchronisme cardiaque. Toutefois, environ un tiers des patients traités s'avèrent non-répondeurs à la CRT. Les travaux présentés dans cette thèse portent sur l'optimisation de la CRT par un meilleur positionnement de la sonde de stimulation du ventricule gauche (VG). L'approche proposée se décompose en deux temps. Une analyse pré-opératoire permet d'abord de définir les sites du VG optimaux et de caractériser leurs accès grâce à plusieurs étapes de recalage et fusion d'informations multimodales. Ensuite, un système d'assistance per-opératoire, basé sur la fusion des données pré- et per-opératoire, est proposé aux cliniciens afin de guider le geste vers les sites de stimulation pré-définis. L'analyse pré-opératoire utilisée pour la planification de la CRT s'inscrit dans la continuité des travaux menés au LTSI depuis plusieurs années. Dans ces travaux, de nouvelles méthodes pour la segmentation semi-interactive des veines coronaires en imagerie TDM ainsi que pour la caractérisation de la fibrose diffuse en IRM ont été proposées puis l'ensemble des méthodes développées au laboratoire ont été intégrés dans un même outil logiciel. Dans un second temps, une assistance per-opératoire est fourni à l'aide d'un recalage 3D/2D entre un modèle 3D de planification, issu de l'analyse pré-opératoire, et les images angiographiques 2D utilisées en routine clinique. Afin de permettre ce recalage, des méthodes d'extraction des images télé-systoliques et de segmentation automatique des veines coronaires dans ces dernières ont d'abord été définies. Ensuite, le recalage 3D/2D, effectué entre les veines coronaires 3D extraites en imagerie TDM et leur équivalent 2D dans les images angiographiques, permet la fusion des données pré- et per-opératoire.

  • Titre traduit

    Multimodal data registration and fusion for cardiac resynchronisation therapy optimisation


  • Résumé

    Cardiac Resynchronization Therapy (CRT) is a recognized electrical therapy to correct cardiac asynchronism. However, about one third of implanted patients do not respond properly to the therapy. This thesis is focused on the improvement of the CRT through the optimization of the left ventricular lead placement. The proposed approach here is defined in two parts. Firstly, a pre-operative analysis defines the best left ventricle sites to stimulate thanks to several steps of registration and fusion of multimodales informations. Secondly, a per-operative assistance system is proposed in order to guide clinicians to use these pre-defined implantation sites. The CRT planification is a research theme in the LTSI for many years. In this thesis, novel semi-automatic segmentation methods have been developed for both the coronary veins in CT and diffuse fibrosis characterization in MRI. The previous developments and these novel methods have been gathered and integrated in one software. Then, a 2D/3D registration between angiographic frames, used in clinical routine, and a 3D model produced by the pre-operative analysis is used to assist the implantation. To perform the registration, dedicated methods to extract end-systolic images and segment coronary veins in these images have been developed. Next, the registration is performed between the 3D coronary veins (extracted from the CT volumes) and their 2D equivalent which allows the pre- and per-operative data to be fused.


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