Reconstruction à partir d'images médicales


Le projet Epidaure a développé depuis plusieurs années des travaux de recherche sur l'analyse de séquences temporelles cardiaques à partir de plusieurs modalités d'imagerie médicales: images SPECT, images IRM tatouées... Le but de ces travaux vise à améliorer le diagnostic de pathologies cardiaques en analysant quantitativement le mouvement du coeur (essentiellement du ventricule gauche). L'émergence de nouvelles modalités d'imagerie telles que l'échographie 3D permet d'envisager qu'à moyen terme l'acquisition de séquences temporelles du coeur soit possible dans de nombreux centres cliniques.

Dans le cadre de ce projet, on se propose de fusionner des données mécaniques et electro-physiologiques du coeur. Cette tâche doit se faire en deux étapes:
Pour la première étape, on utilisera des séquences cardiaques issues d'images échographiques 3D pour reconstruire aussi précisément que possible le mouvement du coeur, en particulier celui du ventricule gauche. Cette reconstruction reposera sur un modèle volumique du coeur auquel on associera un comportement biomécanique aussi réaliste que possible. En effet, la présence de multiples fibres musculaires dans le myocarde rend son comportement mécanique fortement anisotrope et permet d'expliquer en particulier la torsion du myocarde au niveau de l'apex ventriculaire. On définira donc un modèle volumique d'éléments finis tétraédriques ou hexaédriques auquel on attachera un modèle élastique linéaire anisotrope et non-homogène. Le choix d'un modèle élastique linéaire permettra en effet d'accélérer de manière importante les temps de calcul grâce à l'utilisation d'algorithmes de pré-calcul qui ont été mis au point au sein du projet Epidaure dans le cadre de la simulation d'interventions chirurgicales. Le resultat de cette première étape est à la fois l'obtention de surfaces du coeur à plusieurs instants du cycle cardiaque mais également le calcul de l'évolution de paramètres quantitatifs tels que la déformation radiale ou apico-basale du ventricule gauche.

La deuxième étape concerne le calcul du vecteur champ électrique sur la surface du coeur et en particulier l'extraction des lignes de courant. Ce problème est typiquement un problème inverse. La connaissance du signal vectocardiogramme (VCG) correspondant à la projection du vecteur de dépolarisation en 3 ou 12 points connus du thorax ainsi que la connaissance du mouvement cardiaque doit permettre de reconstruire la valeur de ce champ électrique sur la totalité de la surface cardiaque.

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