Du cœur droit normal au pathologique : analyse de la forme et de la fonction dans différentes conditions de charge à l'aide de l’imagerie médicale et de la modélisation

From normal right ventricle to pathology : shape and function analysis with different loading conditions using imaging and modelling

• Auteur / Autrice : Pamela Moceri
• Direction : Maxime Sermesant
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique, traitement du signal et des images
• Date : Soutenance le 25/01/2018
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Nice ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Nice (1965-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut national de recherche en informatique et en automatique (France). Unité de recherche (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) - Analysis and Simulation of Biomedical Images
• Jury : Président / Présidente : Émile Ferrari
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Émile Ferrari, Philippe Acar, Patrick Clarysse, Mathieu De Craene, Nicolas Duchateau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Acar, Patrick Clarysse
• DOI : 10.70675/ef716751z04a5z4d8cz9f9dzd06653d6437b

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fonction ventriculaire droite

Imagerie médicale

Échocardiographie

Modélisation tridimensionnelle

Mots clés libres

Fonction ventriculaire droite

Imagerie médicale

Échocardiographie

Modélisation

Right ventricle

Medical imaging

Echocardiography

Strain imaging

Résumé

L’objectif de cette thèse est d'étudier le ventricule droit (VD) dans différentes conditions de charge en utilisant imagerie et modélisation. Le premier axe de ce travail est une étude prospective qui analyse la déformation VD chez des patients sains et avec hypertension pulmonaire (HTP) en utilisant l’échocardiographie trans-thoracique 3D. Les maillages VD ont été obtenus par tracking myocardique et post-traités afin d’extraire le strain de surface. Les correspondances spatiotemporelles ont été vérifiées avant de réaliser les statistiques des maillages. La forme et déformation globale VD sont associées à la sévérité de l'HTP et donnent des informations pronostiques. Le deuxième axe de ce travail présente le rôle d'une évaluation longitudinale par rapport à celui d’une évaluation instantanée, en utilisant la même méthodologie. Nous avons démontré la valeur ajoutée pronostique des modifications dans le temps de déformation VD et l'importance du septum. Dans le troisième axe, les aspects complémentaires de la forme (définie par la courbure) et déformation VD ont été évalués dans des populations de surcharge en volume VD. Alors que forme et déformation sont altérés chez les patients avec tétralogie de Fallot, seule la forme a permis de différencier les patients avec CIA des témoins. Enfin, dans le dernier axe, nous avons étudié la valeur ajoutée de la personnalisation d'un modèle circulatoire 0D pour caractériser la pathologie et prédire la réponse au traitement dans l’hypertension artérielle pulmonaire. Le modèle a été personnalisé pour 11 patients avant et après traitement spécifique de l’HTP. Les paramètres du modèle reflètent bien les changements attendus avec la thérapie.

The aim of this thesis is to study the right ventricle (RV) in different loading conditions using imaging and modelling. The first axis of this work was a prospective study in which we studied RV deformation in healthy controls and pulmonary hypertension (PH) patients (pressure overload) using 3D transthoracic RV echocardiographic sequences. Output RV meshes; obtained after myocardial tracking; were post-processed to extract area strain and spatiotemporal correspondences were checked before computing statistics on these meshes. RV shape and strain patterns were gradually deteriorated with the severity of PH and provided independent prognostic information. The second axis of this work focused on the role of a longitudinal evaluation in comparison with a single assessment at baseline, using the same methodology. We demonstrated the additional prognostic value of changes in RV area strain and the importance of septal segments. In the third axis, we assessed the complementary aspects of RV deformation and shape (using curvature index) in RV volume overload patients. While shape and strain are both altered in tetralogy of Fallot patients, only RV shape allows to differentiate atrial septal defects from normal controls. Finally, in the last axis, we focused on the added value of the personalisation of a 0D circulation model to characterize the pathology and predict the response to therapy in pulmonary arterial hypertension. The model was personalised to 11 PH patient data before and after advanced specific PH therapy. The model parameters reflected accurately the expected changes with therapy.