Estimation de la résistance coronarienne par analyse du réseau vasculaire du fond de l'œil

Most coronary diseases are related to the presence of a stenosis, which hinders the coronary flow. The diagnosis usually relies on the characterization of this stenosis and neglects the coronary microcirculation, described by its resistance and flow reserve. In this thesis, we propose to analyze the microvascularization of the eye to estimate that of the heart. To do this, we used the COREYE database. It combines measurements of coronary resistance at rest (BMR), in hyperemia (HMR), and coronary flow reserve (CFR) with 124 images of retinal perfusion and choriocapillaris acquired by optical coherence tomography angiography (OCT-A). We validated the different steps of our methodology on an additional database of radiation retinopathy data. Image analysis first required segmenting regions of interest: the vascular network and foveal avascular zone (FAZ) in the retina, and perfusion in the choriocapillaris. In particular, our deep learning-based FAZ extraction method, under a Hausdorff distance-based constraint, produced shape segmentations consistent with expert annotations. We then extracted descriptors from these regions. By exhaustive search, we selected the best descriptors for our different prediction tasks. Our radial retinopathy grade predictions were based on descriptors from each region. Predictions were robust for the most severe grades. We classified BMR, HMR, and CFR into high and low values, based on ocular and demographic descriptors. The predictions of HMR and CFR stood out for their generalizability to new data. Only CFR benefited from the demographic descriptors. Our extensive research highlighted the importance of flow voids in these estimates. In particular, their number, which was statistically discriminant between CFR classes, favored the detection of pathological CFRs below two. These results tend to show that an estimation of coronary resistance and reserve is possible by ophthalmic analysis.La plupart des maladies coronariennes sont liées à la présence d’une sténose, qui entrave l’écoulement coronaire. Le diagnostic repose généralement sur la caractérisation de cette sténose et néglige la microcirculation coronarienne, caractérisée par sa résistance et sa réserve de débit. Dans cette thèse, nous proposons d’analyser la microvascularisation de l’œil pour estimer celle du cœur. Pour ce faire, nous avons utilisé la base de données COREYE. Elle associe des mesures de résistance coronarienne basale (BMR), en hyperhémie (HMR) et de réserve de débit coronaire (CFR) à 124 images de la perfusion rétinienne et de la choriocapillaire, acquises par angiographie par tomographie en cohérence optique (OCT-A). Une base supplémentaire de données de rétinopathie radique nous a permis de valider les différentes étapes de notre méthodologie. L’analyse des images a d’abord nécessité de segmenter des régions d’intérêt : le réseau vasculaire et la zone avasculaire centrale (ZAC) dans la rétine, et la perfusion dans la choriocapillaire. En particulier, notre méthode d’extraction de la ZAC par apprentissage profond, sous une contrainte basée sur la distance de Hausdorff, a produit des segmentations de formes concordant avec les annotations d’experts. Nous avons ensuite extrait des descripteurs de ces régions. Par recherche exhaustive, nous avons sélectionné les meilleurs descripteurs pour nos différentes tâches de prédiction. Nos prédictions de grade rétinopathie radique se sont appuyées sur des descripteurs de chaque région. Elles se sont montrées robustes pour les grades les plus sévères. Nous avons classé la BMR, HMR et CFR en valeurs hautes et basses, à partir des descripteurs oculaires anatomiques, et démographiques. Les prédictions de HMR et CFR se sont démarquées par leur généralisation à de nouvelles données. Seule la CFR a bénéficié des descripteurs démographiques. Nos recherches exhaustives ont mis en évidence l’importance des flow voids dans ces estimations. Notamment, leur nombre, qui était statistiquement discriminant entre classes de CFR, favorisait la détection des CFR , c’est-à-dire la détection des patients avec risque d’ischémie myocardique. Ces résultats tendent à montrer qu’une estimation des résistance et réserve coronaires est possible par analyse ophtalmique

Estimation de la résistance coronarienne par analyse du réseau vasculaire du fond de l'œil

Most coronary diseases are related to the presence of a stenosis, which hinders the coronary flow. The diagnosis usually relies on the characterization of this stenosis and neglects the coronary microcirculation, described by its resistance and flow reserve. In this thesis, we propose to analyze the microvascularization of the eye to estimate that of the heart. To do this, we used the COREYE database. It combines measurements of coronary resistance at rest (BMR), in hyperemia (HMR), and coronary flow reserve (CFR) with 124 images of retinal perfusion and choriocapillaris acquired by optical coherence tomography angiography (OCT-A). We validated the different steps of our methodology on an additional database of radiation retinopathy data. Image analysis first required segmenting regions of interest: the vascular network and foveal avascular zone (FAZ) in the retina, and perfusion in the choriocapillaris. In particular, our deep learning-based FAZ extraction method, under a Hausdorff distance-based constraint, produced shape segmentations consistent with expert annotations. We then extracted descriptors from these regions. By exhaustive search, we selected the best descriptors for our different prediction tasks. Our radial retinopathy grade predictions were based on descriptors from each region. Predictions were robust for the most severe grades. We classified BMR, HMR, and CFR into high and low values, based on ocular and demographic descriptors. The predictions of HMR and CFR stood out for their generalizability to new data. Only CFR benefited from the demographic descriptors. Our extensive research highlighted the importance of flow voids in these estimates. In particular, their number, which was statistically discriminant between CFR classes, favored the detection of pathological CFRs below two. These results tend to show that an estimation of coronary resistance and reserve is possible by ophthalmic analysis.La plupart des maladies coronariennes sont liées à la présence d’une sténose, qui entrave l’écoulement coronaire. Le diagnostic repose généralement sur la caractérisation de cette sténose et néglige la microcirculation coronarienne, caractérisée par sa résistance et sa réserve de débit. Dans cette thèse, nous proposons d’analyser la microvascularisation de l’œil pour estimer celle du cœur. Pour ce faire, nous avons utilisé la base de données COREYE. Elle associe des mesures de résistance coronarienne basale (BMR), en hyperhémie (HMR) et de réserve de débit coronaire (CFR) à 124 images de la perfusion rétinienne et de la choriocapillaire, acquises par angiographie par tomographie en cohérence optique (OCT-A). Une base supplémentaire de données de rétinopathie radique nous a permis de valider les différentes étapes de notre méthodologie. L’analyse des images a d’abord nécessité de segmenter des régions d’intérêt : le réseau vasculaire et la zone avasculaire centrale (ZAC) dans la rétine, et la perfusion dans la choriocapillaire. En particulier, notre méthode d’extraction de la ZAC par apprentissage profond, sous une contrainte basée sur la distance de Hausdorff, a produit des segmentations de formes concordant avec les annotations d’experts. Nous avons ensuite extrait des descripteurs de ces régions. Par recherche exhaustive, nous avons sélectionné les meilleurs descripteurs pour nos différentes tâches de prédiction. Nos prédictions de grade rétinopathie radique se sont appuyées sur des descripteurs de chaque région. Elles se sont montrées robustes pour les grades les plus sévères. Nous avons classé la BMR, HMR et CFR en valeurs hautes et basses, à partir des descripteurs oculaires anatomiques, et démographiques. Les prédictions de HMR et CFR se sont démarquées par leur généralisation à de nouvelles données. Seule la CFR a bénéficié des descripteurs démographiques. Nos recherches exhaustives ont mis en évidence l’importance des flow voids dans ces estimations. Notamment, leur nombre, qui était statistiquement discriminant entre classes de CFR, favorisait la détection des CFR , c’est-à-dire la détection des patients avec risque d’ischémie myocardique. Ces résultats tendent à montrer qu’une estimation des résistance et réserve coronaires est possible par analyse ophtalmique

Estimation of the coronary resistance by analysis of the vascular network of the eye fundus

La plupart des maladies coronariennes sont liées à la présence d’une sténose, qui entrave l’écoulement coronaire. Le diagnostic repose généralement sur la caractérisation de cette sténose et néglige la microcirculation coronarienne, caractérisée par sa résistance et sa réserve de débit. Dans cette thèse, nous proposons d’analyser la microvascularisation de l’œil pour estimer celle du cœur. Pour ce faire, nous avons utilisé la base de données COREYE. Elle associe des mesures de résistance coronarienne basale (BMR), en hyperhémie (HMR) et de réserve de débit coronaire (CFR) à 124 images de la perfusion rétinienne et de la choriocapillaire, acquises par angiographie par tomographie en cohérence optique (OCT-A). Une base supplémentaire de données de rétinopathie radique nous a permis de valider les différentes étapes de notre méthodologie. L’analyse des images a d’abord nécessité de segmenter des régions d’intérêt : le réseau vasculaire et la zone avasculaire centrale (ZAC) dans la rétine, et la perfusion dans la choriocapillaire. En particulier, notre méthode d’extraction de la ZAC par apprentissage profond, sous une contrainte basée sur la distance de Hausdorff, a produit des segmentations de formes concordant avec les annotations d’experts. Nous avons ensuite extrait des descripteurs de ces régions. Par recherche exhaustive, nous avons sélectionné les meilleurs descripteurs pour nos différentes tâches de prédiction. Nos prédictions de grade rétinopathie radique se sont appuyées sur des descripteurs de chaque région. Elles se sont montrées robustes pour les grades les plus sévères. Nous avons classé la BMR, HMR et CFR en valeurs hautes et basses, à partir des descripteurs oculaires anatomiques, et démographiques. Les prédictions de HMR et CFR se sont démarquées par leur généralisation à de nouvelles données. Seule la CFR a bénéficié des descripteurs démographiques. Nos recherches exhaustives ont mis en évidence l’importance des flow voids dans ces estimations. Notamment, leur nombre, qui était statistiquement discriminant entre classes de CFR, favorisait la détection des CFR , c’est-à-dire la détection des patients avec risque d’ischémie myocardique. Ces résultats tendent à montrer qu’une estimation des résistance et réserve coronaires est possible par analyse ophtalmique.Most coronary diseases are related to the presence of a stenosis, which hinders the coronary flow. The diagnosis usually relies on the characterization of this stenosis and neglects the coronary microcirculation, described by its resistance and flow reserve. In this thesis, we propose to analyze the microvascularization of the eye to estimate that of the heart. To do this, we used the COREYE database. It combines measurements of coronary resistance at rest (BMR), in hyperemia (HMR), and coronary flow reserve (CFR) with 124 images of retinal perfusion and choriocapillaris acquired by optical coherence tomography angiography (OCT-A). We validated the different steps of our methodology on an additional database of radiation retinopathy data. Image analysis first required segmenting regions of interest: the vascular network and foveal avascular zone (FAZ) in the retina, and perfusion in the choriocapillaris. In particular, our deep learning-based FAZ extraction method, under a Hausdorff distance-based constraint, produced shape segmentations consistent with expert annotations. We then extracted descriptors from these regions. By exhaustive search, we selected the best descriptors for our different prediction tasks. Our radial retinopathy grade predictions were based on descriptors from each region. Predictions were robust for the most severe grades. We classified BMR, HMR, and CFR into high and low values, based on ocular and demographic descriptors. The predictions of HMR and CFR stood out for their generalizability to new data. Only CFR benefited from the demographic descriptors. Our extensive research highlighted the importance of flow voids in these estimates. In particular, their number, which was statistically discriminant between CFR classes, favored the detection of pathological CFRs below two. These results tend to show that an estimation of coronary resistance and reserve is possible by ophthalmic analysis

Robust Foveal Avascular Zone Segmentation and Anatomical Feature Extraction from OCT-A Handling Inter-Expert Variability

International audienc

Quantitative analysis of choriocapillaris alterations in swept-source optical coherence tomography-angiography during radiation retinopathy

International audiencePurpose: To evaluate choriocapillaris alterations following proton beam therapy irradiation using swept-source optical coherence tomography-angiography, and to assess their correlation with the grade of radiation retinopathy (RR).Methods: Eyes with uveal melanoma evaluated before and after irradiation with proton beam therapy were included, as well as the healthy fellow eye. The gradation of RR was based on a previously published classification. Choriocapillaris flow voids area was analyzed using Phansalkar thresholding. Retinal vascularization was described by foveal avascular zone (FAZ) perimeter, FAZ area, FAZ circularity index, and percentage of nonperfusion area (PAN) in the superficial capillary plexus (SCP) or deep capillary plexus.Results: A total of 157 eyes of 83 patients were analyzed. Overall, there was a significant difference between the control group, the uveal melanoma before proton beam therapy group, and the grades of RR in the uveal melanoma after proton beam therapy group for FAZ perimeter (P < 0.001), FAZ area (P < 0.001), FAZ-circularity index (P < 0.001), PAN-SCP (P < 0.001), PAN-deep capillary plexus (P < 0.001), and choriocapillaris flow voids area (P < 0.001). Moreover, choriocapillaris flow voids area was significantly increased in the early stages of RR (P = 0.003) and was further significantly correlated with FAZ perimeter (P < 0.001), FAZ area (P < 0.001), FAZ-circularity index (P = 0.010), PAN-SCP (P < 0.001), and PAN-deep capillary plexus (P < 0.001).Conclusion: Quantitative optical coherence tomography-angiography alterations in the choriocapillaris microvascularization are an early biomarker of RR and are correlated to the severity of the disease

Tectonic and stratigraphic evolution of the Western Alboran Sea Basin in the last 25 Myrs

International audienceThe Western Alboran Basin (WAB) formation has always been the subject of debate and considered either as a back-arc or a forearc basin. Stratigraphic analyses of high-resolution 2D seismic profiles mostly located offshore Morocco, enabled us to clarify the tectonic and stratigraphic history of the WAB. The thick pre-rift sequence located beneath the Miocene basin is interpreted as the topmost Malaguide/Ghomaride complex composing the Alboran domain. The structural position of this unit compared with the HP–LT exhumed Alpujarride/Sebtide metamorphic basement, leads us to link the Early Miocene subsidence of the basin with an extensional detachment. Above the Early Miocene, a thick Serravallian sequence marked by siliciclastic deposits is nearly devoid of extensional structures. Its overall landward to basinward onlap geometry indicates that the WAB has behaved as a sag basin during most of its evolution from the Serravallian to the late Tortonian. Tectonic reconstructions in map view and in cross section further suggest that the basin has always represented a strongly subsiding topographic low without internal deformation that migrated westward together with the retreating slab. We propose that the subsidence of the WAB was controlled by the pull of the dipping subducting lithosphere hence explaining the considerable thickness (10 km) of the mostly undeformed sedimentary infill