Thoracic aorta calcium detection and quantification using convolutional neural networks in a large cohort of intermediate-risk patients

Arterial calcification is an independent predictor of cardiovascular disease (CVD) events whereas thoracic aorta calcium (TAC) detection might anticipate extracoronary outcomes. In this work, we trained six convolutional neural networks (CNNs) to detect aortic calcifications and to automate the TAC score assessment in intermediate CVD risk patients. Cardiac computed tomography images from 1415 patients were analyzed together with their aortic geometry previously assessed. Orthogonal patches centered in each aortic candidate lesion were reconstructed and a dataset with 19,790 images (61% positives) was built. Three single-input 2D CNNs were trained using axial, coronal and sagittal patches together with two multi-input 2.5D CNNs combining the orthogonal patches and identifying their best regional combination (BRC) in terms of lesion location. Aortic calcifications were concentrated in the descending (66%) and aortic arch (26%) portions. The BRC of axial patches to detect ascending or aortic arch lesions and sagittal images for the descending portion had the best performance: 0.954 F1-Score, 98.4% sensitivity, 87% of the subjects correctly classified in their TAC category and an average false positive TAC score per patient of 30. A CNN that combined axial and sagittal patches depending on the candidate aortic location ensured an accurate TAC score prediction.Fil: Guilenea, Federico Nicolás. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería. Fundación Favaloro. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería; ArgentinaFil: Casciaro, Mariano Ezequiel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería. Fundación Favaloro. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería; ArgentinaFil: Pascaner, Ariel Fernando. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería. Fundación Favaloro. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería; ArgentinaFil: Soulat, Gilles. Hopital Europeen Georges Pompidou; FranciaFil: Mousseaux, Elie. Hopital Europeen Georges Pompidou; FranciaFil: Craiem, Damian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería. Fundación Favaloro. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería; Argentin

Eptifibatide provides additional platelet inhibition in Non–ST-Elevation myocardial infarction patients already treated with aspirin and clopidogrel Results of the platelet activity extinction in Non–Q-Wave myocardial infarction with aspirin, clopidogrel, and eptifibatide (PEACE) study

AbstractObjectivesThe present study hypothesis was that eptifibatide offered further antiplatelet efficacy above clopidogrel in non–ST-elevation myocardial infarction (NSTEMI) patients before an expeditive coronary intervention.BackgroundAlthough thienopyridines and glycoprotein (GP) IIb/IIIa antagonists are often co-prescribed in the context of NSTEMI, the antiplatelet interaction of these agents is poorly described and the superiority of GP IIb/IIIa antagonists above thienopyridine treatment alone is not clear.MethodsThirty-two NSTEMI patients treated with aspirin and enoxaparin were studied using flow cytometry to define parameters of platelet activation with a panel of agonists before clopidogrel, after clopidogrel, and during an eptifibatide infusion following the clopidogrel load.ResultsAfter platelet activation with adenosine diphosphate, thrombin receptor-activating peptide, or U46-619, relative reductions in conformationally activated GP IIb/IIIa receptor expression (evaluated with PAC-1) of 48%, 43%, and 33%, respectively (all p < 0.0001), were seen with clopidogrel, but further 80%, 78%, and 72% (all p < 0.0001) reductions were seen with eptifibatide. With the same agonists, fibrinogen binding was significantly reduced after clopidogrel by 70%, 64%, and 81% (all p < 0.0001) and again further reduced with eptifibatide by 90%, 95%, and 69% (all p < 0.0001). The total number of GP IIb/IIIa receptors (measured as P2 expression) and P-selectin expression fell after clopidogrel, after ex vivo stimulation with the same agonists; however, both parameters increased slightly during the eptifibatide infusion.ConclusionsThe activated GP IIb/IIIa expression and fibrinogen binding findings indicate that eptifibatide provides significant potent antiplatelet activity above aspirin and clopidogrel, suggesting additive immediate protection in the treatment of NSTEMI. The P2 and P-selectin findings suggest the possibility of a partial agonist and/or pro-inflammatory effect

Aortic Wall Elastic Properties in Case of Bicuspid Aortic Valve

Purpose of the ReviewBicuspid aortic valve (BAV) is associated with a significant risk of development of aneurysm and dissection of the ascending thoracic aorta. Development of what is called BAV associated aortopathy is particularly heterogeneous with an uncertain prognosis and with no prognostic biomarkers except for the aortic diameter. This situation leads to an important variability of the therapeutic strategy of this aortopathy. By reviewing the literature on aortic stiffness in the case of BAV, we aimed at evaluating its potential prognostic role in the development of aortic dilatation.Recent FindingsStudies evaluating aortic stiffness, with ultrasound or magnetic resonance imaging, converge toward the description of an increased segmental aortic stiffness in BAV patients regardless of age, diameter or aortic level, from the root to the arch. Even though there is a lack of longitudinal studies evaluating the progression of aortic dilatation, new data have recently shown the potential prognostic role of the maximal rate of systolic distension of the aortic wall with magnetic resonance imaging.SummaryAlthough the use of aortic distensibility calculation is a simple evaluation of stiffness that could be easily transposed in daily practice, its interpretation remains uncertain. New arterial stiffening indicators seem more promising but need a stronger validation

Validation et apports de la vélocimétrie 4D par IRM et des mesures de pressions centrales pour l'analyse de la fonction aortique et du couplage ventriculo-artériel

Objectives : Left ventricular afterload is the result of pulsatile (impedance) and continuous (resistance) components secondary to systemic vascular resistance, aortic function or aortic valve disease. MRI offers precise tools for studying both aortic function such as aortic distensibility or pulse wave velocity (PWV) of the aortic arch as well as ventricular remodeling making it particularly suitable for the studying ventricular arterial coupling. We propose in our work two new approaches for better estimating aortic function: the use of pressure curves to calculate the valvulo-arterial impedance and to improve aortic distensibility estimates. We further validate a 4D phase contrast sequence (4D flow) to measure segmental and global pulse wave velocity of the thoracic aorta. Methods : Different populations were included: a cohort of subjects with aortic valve stenosis; two cohorts of healthy subjects and finally a cohort of patients with congenital heart disease for estimating the 4D flow reproducibility. Results Valvulo-arterial impedance estimated from applanation tonometry to collect pressure curves coupled with phase contrast in MRI is a better index related to diastolic function of patients with aortic valve stenosis than the usual severity parameters such as aortic valve surface. Simultaneous central pulse pressure measurement during MRI acquisition obtained by using the the SphygmoCor Xcel system was further included in the calculation of aortic distensibility to allows better discrimination between young and older subjects in the cohort of 60 healthy subjects. However, the long length of the brachial system to be MRI compatible makes it unsuitable to measure other index estimated from temporal curves. Flow measurements estimated from 4D flow are conditioned by the user's experience and the correction of background phase errors. We propose an automatic correction method for these errors using a 3rd order surface model. After this correction method, it is possible to obtain particularly robust data to estimate the flows at any point of the volume. The use of a 4D flow sequence with a good temporal resolution allowed the calculation of both global and segmented thoracic aorta PWV with regional changes related to age and ventricular remodeling. Thus, PWV of the ascending aorta was found better related to hypertrophy and ventricular remodeling that the PWV of the descending aorta. Conclusions : Simultaneous measurements of pressure and flow allow calculation of valvuloarterial impedance in patients wih aortic valve stenosis and improve the accuracy aortic distensibility estimates. After considering the possible errors of estimation of the flows, the measurement of PWV in 4D flow appears feasible and powerful for studying of the stiffness of the ascending aorta.Further works are necessary in order to adapt this technique in subjects with aortic diseases.Objectifs : La post charge du ventricule gauche est la résultante de contraintes pulsatiles (impédance) et continues (résistances) secondaire à des modifications des résistances vasculaires systémique, de la fonction aortique ou à des maladies valvulaires aortiques. L'IRM autorise des mesures précises à la fois de biomarqueurs de la fonction aortique comme la distensibilité aortique ou la vitesse de l'onde de pouls (VOP) de l'arche aortique, mais également du remodelage ventriculaire. Cette méthode est donc particulièrement adaptée pour l'étude du couplage ventriculo-artériel. Nous proposerons dans ce travail de nouvelles approches pour l'étude de la fonction aortique en associant des mesures simultanées de la pression centrale aortique aux mesures de vélocité obtenues par IRM afin d'estimer l'impédance valvuloartérielle) et d'améliorer les mesures de distensibilité. De plus, nous proposons aussi une validation des mesures de vitesse d'une nouvelle séquence de contraste de phase 4D (Flux 4D) et son application dans le calcul de la Vitesse de l'onde de pouls segmentaire et globale de l'aorte thoracique. Méthodes : Différentes populations ont été incluses : une cohorte de sujets porteur de rétrécissement aortique ; deux cohortes de sujets sains, dont l'une étudiée avant la disponibilité des séquences de flux 4D. Une cohorte de patients porteurs de cardiopathie congénitale pour l'étude de la reproductibilité du flux 4D. Résultats : L'impédance valvuloartérielle, estimée à partir d'une tonométrie d'aplanation pour recueillir des courbes de pression couplée à du contraste de phase en IRM, est un indice mieux lié à fonction diastolique de patients atteints de sténose valvulaire aortique que les paramètres de sévérité usuels comme la surface valvulaire aortique. L'ajout d'une mesure de pression pulsée centrale, estimée directement lors des acquisitions l'IRM à partir d'un système Sphygmocor Xcel, dans le calcul de la distensibilité aortique permet une meilleure discrimination entre sujet jeunes et plus âgé sur une cohorte de 60 sujets sains. Cependant la prolongation du système pour être compatible IRM le rend impropre à la mesure d'autres indices estimés à partir des courbes temporelles de pression. Les mesures de débits estimés à partir des séquences de contraste de phase 4D sont conditionnées par l'expérience de l'utilisateur et la correction des erreurs de phase d'arrière-plan. Une méthode de correction automatique de ces erreurs en utilisant un model surfacique de 3ème ordre a été testée et validée. Avec ces précautions il est possible d'obtenir des données particulièrement robustes pour estimer les débits en tout point du volume. L'utilisation d'une séquence de flux 4D avec une bonne résolution temporelle permet le calcul de VOP segmentaire de l'aorte thoracique avec ses variations régionales liées à l'âge et au remodelage ventriculaire. La VOP de l'aorte ascendante est ainsi mieux liée à l'hypertrophie et au remodelage ventriculaire que la VOP de l'aorte descendante. Conclusions : L'utilisation simultanée des courbes de pression et de débit permet le calcul de l'impédance valvulo-artérielle dans le rétrécissement aortique, mais également l'amélioration de l'estimation de la distensibilité aortique. Après prise en compte des possibles erreurs de quantification des débits, la mesure de VOP en flux 4D apparait performante pour l'étude de la rigidité de l'aorte ascendante. Des travaux futurs seront nécessaires afin d'adapter cette technique sur des sujets porteurs de pathologies aortique

Validation and contributions of 4D velocimetry by MRI and central pressure measurements for aortic function and ventricular-arterial coupling analysis

Objectifs : La post charge du ventricule gauche est la résultante de contraintes pulsatiles (impédance) et continues (résistances) secondaire à des modifications des résistances vasculaires systémique, de la fonction aortique ou à des maladies valvulaires aortiques. L'IRM autorise des mesures précises à la fois de biomarqueurs de la fonction aortique comme la distensibilité aortique ou la vitesse de l'onde de pouls (VOP) de l'arche aortique, mais également du remodelage ventriculaire. Cette méthode est donc particulièrement adaptée pour l'étude du couplage ventriculo-artériel. Nous proposerons dans ce travail de nouvelles approches pour l'étude de la fonction aortique en associant des mesures simultanées de la pression centrale aortique aux mesures de vélocité obtenues par IRM afin d'estimer l'impédance valvuloartérielle) et d'améliorer les mesures de distensibilité. De plus, nous proposons aussi une validation des mesures de vitesse d'une nouvelle séquence de contraste de phase 4D (Flux 4D) et son application dans le calcul de la Vitesse de l'onde de pouls segmentaire et globale de l'aorte thoracique. Méthodes : Différentes populations ont été incluses : une cohorte de sujets porteur de rétrécissement aortique ; deux cohortes de sujets sains, dont l'une étudiée avant la disponibilité des séquences de flux 4D. Une cohorte de patients porteurs de cardiopathie congénitale pour l'étude de la reproductibilité du flux 4D. Résultats : L'impédance valvuloartérielle, estimée à partir d'une tonométrie d'aplanation pour recueillir des courbes de pression couplée à du contraste de phase en IRM, est un indice mieux lié à fonction diastolique de patients atteints de sténose valvulaire aortique que les paramètres de sévérité usuels comme la surface valvulaire aortique. L'ajout d'une mesure de pression pulsée centrale, estimée directement lors des acquisitions l'IRM à partir d'un système Sphygmocor Xcel, dans le calcul de la distensibilité aortique permet une meilleure discrimination entre sujet jeunes et plus âgé sur une cohorte de 60 sujets sains. Cependant la prolongation du système pour être compatible IRM le rend impropre à la mesure d'autres indices estimés à partir des courbes temporelles de pression. Les mesures de débits estimés à partir des séquences de contraste de phase 4D sont conditionnées par l'expérience de l'utilisateur et la correction des erreurs de phase d'arrière-plan. Une méthode de correction automatique de ces erreurs en utilisant un model surfacique de 3ème ordre a été testée et validée. Avec ces précautions il est possible d'obtenir des données particulièrement robustes pour estimer les débits en tout point du volume. L'utilisation d'une séquence de flux 4D avec une bonne résolution temporelle permet le calcul de VOP segmentaire de l'aorte thoracique avec ses variations régionales liées à l'âge et au remodelage ventriculaire. La VOP de l'aorte ascendante est ainsi mieux liée à l'hypertrophie et au remodelage ventriculaire que la VOP de l'aorte descendante. Conclusions : L'utilisation simultanée des courbes de pression et de débit permet le calcul de l'impédance valvulo-artérielle dans le rétrécissement aortique, mais également l'amélioration de l'estimation de la distensibilité aortique. Après prise en compte des possibles erreurs de quantification des débits, la mesure de VOP en flux 4D apparait performante pour l'étude de la rigidité de l'aorte ascendante. Des travaux futurs seront nécessaires afin d'adapter cette technique sur des sujets porteurs de pathologies aortique.Objectives : Left ventricular afterload is the result of pulsatile (impedance) and continuous (resistance) components secondary to systemic vascular resistance, aortic function or aortic valve disease. MRI offers precise tools for studying both aortic function such as aortic distensibility or pulse wave velocity (PWV) of the aortic arch as well as ventricular remodeling making it particularly suitable for the studying ventricular arterial coupling. We propose in our work two new approaches for better estimating aortic function: the use of pressure curves to calculate the valvulo-arterial impedance and to improve aortic distensibility estimates. We further validate a 4D phase contrast sequence (4D flow) to measure segmental and global pulse wave velocity of the thoracic aorta. Methods : Different populations were included: a cohort of subjects with aortic valve stenosis; two cohorts of healthy subjects and finally a cohort of patients with congenital heart disease for estimating the 4D flow reproducibility. Results Valvulo-arterial impedance estimated from applanation tonometry to collect pressure curves coupled with phase contrast in MRI is a better index related to diastolic function of patients with aortic valve stenosis than the usual severity parameters such as aortic valve surface. Simultaneous central pulse pressure measurement during MRI acquisition obtained by using the the SphygmoCor Xcel system was further included in the calculation of aortic distensibility to allows better discrimination between young and older subjects in the cohort of 60 healthy subjects. However, the long length of the brachial system to be MRI compatible makes it unsuitable to measure other index estimated from temporal curves. Flow measurements estimated from 4D flow are conditioned by the user's experience and the correction of background phase errors. We propose an automatic correction method for these errors using a 3rd order surface model. After this correction method, it is possible to obtain particularly robust data to estimate the flows at any point of the volume. The use of a 4D flow sequence with a good temporal resolution allowed the calculation of both global and segmented thoracic aorta PWV with regional changes related to age and ventricular remodeling. Thus, PWV of the ascending aorta was found better related to hypertrophy and ventricular remodeling that the PWV of the descending aorta. Conclusions : Simultaneous measurements of pressure and flow allow calculation of valvuloarterial impedance in patients wih aortic valve stenosis and improve the accuracy aortic distensibility estimates. After considering the possible errors of estimation of the flows, the measurement of PWV in 4D flow appears feasible and powerful for studying of the stiffness of the ascending aorta.Further works are necessary in order to adapt this technique in subjects with aortic diseases

Fatty infiltration of inferolateral left ventricular wall in Fabry disease

International audienc

Etude de déformabilité de tresses en cours de préformage pour la fabrication de composite par le procédé RTM

Cette thèse traite la fabrication de pièces composites par le procédé Resin Transert Molding (RTM), appliquée à des tubes de protections thermiques assemblées dans des propulseurs de systèmes d armes. Ces travaux ont pour objectif de démontrer la faisabilité d utilisation de ce procédé pour la fabrication de ces pièces complexes. C est le préformage, première étape du procédé de fabrication par RTM, qui est étudié dans le cadre de cette thèse. Cette étape est cruciale du point de vue de la faisabilité de l étape d injection qui la suit dans le procédé RTM mais aussi pour s assurer de la qualité de la pièce composite finale obtenue. L objectif des travaux de thèse est triple. Il faut tout d abord développer le protocole de fabrication répétable adapté pour garantir l obtention de préformes conformes. Ce protocole devra être viable du point de vue industriel. Pour cela, une démarche expérimentale a été mise en place. Un pilote de laboratoire puis un pilote industriel ont permis de comprendre et maitriser les phénomènes survenant en cours de préformage en faisant varier les paramètres procédé pour la fabrication de nombreux prototypes. Un modèle macroscopique prédictif de la forme globale des plis obtenus à partir des paramètres procédés a été développé à l aide des observations expérimentales. Un modèle mésoscopique, à l échelle de la maille élémentaire, a été écrit également. Il permet de prédire, à partir des données constitutives du matériau et d une géométrie de pièce, la déformation de compaction et de cisaillement, modes de sollicitations prépondérants en cours de préformage, subie par le renfort en cours de la première étape du procédé de fabrication. Ces modèles mésoscopique et macroscopique couplés permettent le développement d un outil global qui, de manière théorique et prédictive, assure la faisabilité d une pièce de géométrie connue avec un matériau connu et fournit les paramètres procédé optimum pour assurer sa fabrication future. Les phénomènes de déformation en cisaillement et compaction apparaissant sur la tresse en cours de préformage sont donc identifiés et connus. Le procédé de fabrication est optimisé et l outil prédictif permet d envisager et tester en amont un changement de matériau, de géométrie de pièce à fabriquer ou de cahier descharges industriel.This study deals with the manufacture of composite parts by the process "Resin Transert Molding" (RTM), applied to thermal protection tubes. This work aims to demonstrate the feasibility of using this method for the production of these complex parts. This study deals with the first step of the RTM process, the fiber performing. This is critical from the standpoint of the feasibility of injecting step that follows in the RTM process but also to ensure the quality of the final composite part obtained. The aim of the thesis is threefold. Must first develop the manufacturing protocol adapted to ensure repeatable obtaining preforms compliant. This protocol should be viable to the industrial point of view. For this purpose, an experimental approach was implemented. A pilot laboratory and an industrial pilot helped to understand and master the phenomena occurring during forming varying the process parameters for the production of many prototypes. A macroscopic model predictive of overall shape folds obtained from the process parameters has been developed with the experimental observations. A mesoscopic model, the scale of the unit cell was also writing. It can predict, based on the specifications of the material and part geometry, the deformation of compaction and shear stresses. These models mesoscopic and macroscopic allow the development of a global tool that, theoretically predictive and ensures the feasibility of a piece of known geometry with a known material parameters and provides the "process" to ensure its optimum manufacturing future. The phenomena of compaction and shear strain appearing on the braid during preforming are identified and known. The manufacturing process is optimized and the predictive tool allows to explore and test upstream change of material, part geometry in manufacturing or industrial specifications.ORLEANS-SCD-Bib. electronique (452349901) / SudocSudocFranceF

Influence de la dépose sur l'injection lors du procédé RTM de tubes gainés

National audienceThis work concerns the manufacturing of a tube using a RTM process. The influence of the first step on the injection step is analyzed, by the prediction of the deformability of the braided reinforcement used and by the estimation of the yarn volume fraction. These parameters have a significant impact on the permeability component and consequently on the properties of the final piece. Some analytical models are developed based on the analysis of plane shear evolution of the reinforcement. Results are compared to experimental values obtained by tomography for the volume fraction and by the measurement of the shear angle