Université d'Auvergne Clermont1 | CNRS

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Florian Dubuisson's PhD viva

Abstract

Les maladies coronariennes sont l’une des principales causes de mortalité des pays développés. Pour compléter l’approche médicamenteuse, la thérapeutique fait appel à des techniques interventionnelles endoluminales : l’angioplastie est un geste qui permet de restaurer le diamètre de la lumière artérielle et de le maintenir grâce à la mise en place d’une endoprothèse coronaire, appelée stent.

Le contrôle de l’implantation, mais également de l’évolution des stents permet d’apprécier les risques post-procédure et nécessite une imagerie endocoronaire de haute résolution. La Tomographie par Cohérence Optique (OCT) est une technique d’imagerie optique qui permet d’obtenir une représentation de la paroi vasculaire assez précise pour effectuer une analyse fine de la paroi et des mailles métalliques du stent. L’objectif de cette thèse est de proposer des premiers outils de quantification automatique, permettant de caractériser l’apposition du stent à la paroi ou le suivi de la couverture néointimale au cours du temps.

La chaine de traitement d’images mise en place permet de détecter deux types de primitives : le contour de la lumière artérielle et les spots de réflexion métallique appelés struts. La première détection fait appel à un algorithme de plus court chemin dans un graphe pour minimiser une fonction de coût caractérisant le bord de la lumière. Elle est peu influencée par la présence d’autres structures comme les bifurcations ou le stent lui-même lorsqu’il est proche de la paroi.

À partir de la distance entre le stent et la paroi connue en chaque strut détecté, une carte interpolée et dense de distances est générée par approximation à l’aide d’un modèle de surface de type plaque mince (Thin Plate Spline) en coordonnées cylindriques. Il fait appel à une sélection progressive (forward selection) des meilleurs points support avec pondération des outliers par M-estimateur et à un choix optimal du paramètre de régularisation au sens du critère de validation croisée généralisée. Les distances sont converties en scores visuels de couleur et des indices quantitatifs permettent de synthétiser l’information de position relative entre stent et paroi décrite par la carte. Ces indices peuvent être déclinés en grandeurs décrivant l’apposition ou la couverture qui sont mesurées manuellement par le cardiologue. L’automatisation permet un gain de temps considérable pour une précision comparable, qui a été validée sur plusieurs examens. 

La dernière partie du mémoire explore une première faisabilité de recalage entre examens endovasculaires OCT. Le but est de pouvoir contrôler l’évolution du stent au cours du temps en superposant les cartes de scores d’apposition ou de couverture. La méthode de recalage non rigide proposée s’appuie sur un modèle B-spline de la trajectoire hélicoïdale de l’acquisition OCT. Les points de contrôle modélisant l’écart de position longitudinale et axiale, ainsi que l’écart angulaire entre les examens, sont estimés à partir de points caractéristiques spécifiés par le cardiologue. La précision du recalage a été validée sur simulation, acquisitions de fantôme et séquences d’images de patients.

Keywords

Tomographie par cohérence optique, endoprothèse coronaire, quantification automatique, interpolation de surface, recalage