Apport de la normalisation spatiale des tomoscintigraphies à un modèle de référence pour la mesure quantitative de la contraction et de la perfusion myocardiques

Abstract

La possibilité de mesurer simultanément la contraction et la perfusion myocardiques en tomoscintigraphie synchronisée constitue une avancée majeure pour la prise en charge de l'insuffisance coronaire, tant diagnostique que pronostique. De nombreuses approches en traitement d'image ont été proposées depuis les années 1990 pour quantifier au mieux ces variables. Dans ce travail, nous avons d'abord analysé les performances et les limites des principales approches publiées dans la littérature. Nous avons ensuite proposé une approche alternative, reposant sur une normalisation spatiale des images à un modèle cardiaque de référence, développée au cours d'une collaboration de notre institution avec la société Quantificare. L'intérêt de la normalisation spatiale est double : 1) améliorer la segmentation du myocarde grâce à une référence anatomique a priori fournie par une population normale moyennée (pour l'analyse de la fraction d'éjection du ventricule gauche), et 2) mieux caractériser la distribution de la perfusion en effectuant une comparaison voxel-par-voxel avec la population normale moyennée (pour l'analyse de la taille et de la sévérité des hypoperfusions). Nous avons enfin validé cette approche sur des populations de patients adaptées, en termes de précision, exactitude et pertinence clinique. Nous présentons le texte original de quatre articles publiés dans des revues internationales dans le cadre de ce travail. Nous concluons que la normalisation spatiale permet non seulement d'obtenir des mesures reproductibles et exactes de la fraction d'éjection du ventricule gauche mais se prête par ailleurs à une analyse de l'évolution temporelle des pathologies ischémiques.The ability for gated SPECT to measure simultaneously myocardial contraction and perfusion constitutes a major step forward in the management of coronary artery disease, such diagnostically than prognostically. Numerous image processing approaches have been proposed since the 1990's to quantify as best as possible these variables. In the present work, we first have analyzed the performances and limitations of the main approaches proposed in the literature. Then, we have proposed an alternative approach, based on the spatial normalization of images to a reference heart template, which has been developed during a collaboration between our institution and the Quantificare company. The interest of spatial normalization is twofold : 1) to improve myocardial segmentation with help of an a priori anatomical reference provided by an averaged normal population (for the assessment of left ventricular ejection fraction), and 2) to better characterize perfusion distribution by performing a voxel-by-voxel comparison with the averaged normal population (for the assessment of extent and severity of hypoperfusions). Finally, we have validated this approach on appropriate patient populations, in terms of precision, accuracy and clinical pertinence. We provide the text of four original articles published in international journals in the scope of the present work. We conclude that spatial normalization not only allows to obtain reproducible and accurate measurements of left ventricular ejection fraction but also is adapted to monitor serial changes of ischemic pathologies.PARIS12-CRETEIL BU Multidisc. (940282102) / SudocSudocFranceF