Caractérisation locale de la propagation de l’onde d’activation cardiaque pour l’aide au diagnostic des tachycardies atriales et ventriculaires : application à l’imagerie électrocardiographique non-invasive

Local characterization of cardiac activation wavefront propagation to aid diagnosis of atrial and ventricular tachycardias : application for non-invasive electrocardiographic imaging

• Auteur / Autrice : Corentin Dallet
• Direction : Rémi Dubois
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Bioinformatique
• Date : Soutenance le 23/11/2017
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Bordeaux)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche cardio-thoracique de Bordeaux
• Jury : Président / Présidente : Olivier Bernus
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Bernus, Olivier Meste, Maxime Sermesant, Dominique Babuty
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Olivier Meste, Maxime Sermesant

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cardiologie

Traitement du signal

Tachycardie

Mots clés libres

Traitement du signal

Cardiologie

Tachycardie

Vitesse de conduction

Outils d’aide au diagnostic clinique

Imagerie électrocardiographique non-invasive

Cartographie électro-anatomique

Signal processing

Cardiology

Tachycardia

Conduction velocity

Clinical tools to aid diagnosis

Non-invasive electrocardiographic imaging

Electro-anatomical mapping

Résumé

Les tachycardies ventriculaires (TV) et atriales (TA) sont les arythmies les plus fréquemment diagnostiquées en clinique. En vue d’ablater les tissus pathologiques, deux techniques de diagnostic sont utilisées : la cartographie électro-anatomique pour un diagnostic précis à l’aide d’électrogrammes (EGM) mesurés par cathéters intracardiaques et repérés sur la géométrie tridimensionnelle (3-D) de la cavité étudiée ; et l’imagerie électrocardiographique non-invasive (ECGi) pour une vision globale de l’arythmie, avec des EGM reconstruits mathématiquement à partir des électrocardiogrammes et des géométries cardio-thoraciques 3-D obtenues par CT-Scan. Les TV et TA sont alors diagnostiquées en étudiant les cartes d’activation qui sont des représentations des temps de passage locaux de l’onde d’activation sur la géométrie 3-D cardiaque. Cependant, les zones de ralentissement favorisant les TV et TA, et leurs motifs de propagation spécifiques n’y sont pas facilement identifiables. Ainsi, la caractérisation locale de la propagation de l’onde d’activation peut être utile pour améliorer le diagnostic. L’objet de cette thèse est le développement d’une méthode de caractérisation locale de la propagation de l’onde d’activation. Pour cela, un champ vectoriel de vitesse est estimé et analysé. La méthode a en premier lieu été validée sur des données simulées issues de modélisation, puis appliquée 1) à des données cliniques issues de l’ECGi pour la localisation des cicatrices d’infarctus et pour améliorer le diagnostic des TA; et 2) sur des données obtenues par cartographie électro-anatomique pour caractériser les zones pathogènes.

Ventricular (VT) and atrial (AT) tachycardias are some of the most common clinical cardiac arrhythmias. For ablation of tachycardia substrates, two clinical diagnosis methods are used : electro-anatomical mapping for an accurate diagnosis using electrograms (EGMs) acquired with intracardiac catheters and localized on the three-dimensional (3-D) mesh of the studied cavities ; and non-invasive electrocardiographic imaging (ECGi) for a global view of the arrhythmia, with EGMs mathematically reconstructed from body surface electrocardiograms and the 3-D cardio-thoracic meshes obtained with CT-scan. VT and AT are diagnosed studying activation time maps ; that are 3-D representations of the transit time of the activation wavefront on the cardiac mesh. Nevertheless, slow conduction areas, a well-known pro-arrhythmic feature for tachycardias, and the tachycardias specific propagation patterns are not easily identifiable with these maps. Hence, local characterization of the activation wavefront propagation can be helpful for improving VT and AT diagnosis. The purpose of this thesis is to develop a method to locally characterize the activation wavefront propagation. For that, a conduction velocity vector field is estimated and analyzed. The method was first validated on a simulated database from computer models, then applied to 1) a clinical database obtained from ECGi to localize infarct tissues and improve AT diagnosis ; and 2) a clinical database acquired with electro-anatomical mapping systems to define pathological areas.