45 rue des Saints-Pères, 75006 Paris, Salle Turing, 7e étage (Prendre Ascenseurs 2 ou 3 puis tourner à droite et aller au fond du couloir)

Inscription : auprès de Nicolas Passat par courrier électronique nicolas.passat@univ-reims.fr

Titre : Traitement d'images angiographiques pour la détection et quantification de lésions artérielles

Résumé : Les maladies cardiovasculaires étant la première cause de mortalité dans le monde, l'imagerie médicale vasculaire est depuis longtemps mise à contribution pour apporter des éléments clés au diagnostic et au choix thérapeutique. La notion d'angiographie est traditionnellement associée à l'imagerie de la lumière vasculaire, car les recommandations thérapeutiques reposent principalement sur le degré de rétrécissement de cette lumière, source de complications hémodynamiques. Cependant, un intérêt croissant est porté à la structure, voire aux propriétés biomécaniques locales, de la paroi vasculaire, afin d'évaluer la vulnérabilité de cette paroi, source d'événements aigus tels que AVC et l'infarctus du myocarde. La constante amélioration des différentes modalités d'imagerie est contre-balancée par la quête de la réduction des doses de rayonnement ionisant et/ou des temps d'acquisition. Par conséquent, restent d'actualité les problèmes de bruit, d'irrégularité de contrastes, d'artéfacts d'acquisition, etc., et les techniques de segmentation doivent constamment s'adapter aux nouvelles caractéristiques d'images, aux différents territoires anatomiques, aux nouveaux besoins en termes d'application, tout en faisant face à une quantité croissante de données à traiter, due à la résolution spatiale de plus en plus fine et à la généralisation de la dimension temporelle. Pour ce faire, les travaux s'appuient souvent sur des modèles explicites, géométriques et/ou anatomiques, et/ou sur des techniques d'apprentissage automatique, particulièrement utiles dans le contexte de la détection d'anomalies. Dans mon exposé, je passerai rapidement en revue les différents aspects du traitement d'images vasculaires, en les illustrant par des exemples de travaux réalisés avec mes collaborateurs.

Résumé : Le cœur est un organe musculaire qui distribue le sang dans le corps humain; il est approvisionné en sang oxygéné par les artères coronaires. Si une ou plusieurs artères coronaires se bouchent (sténose partielle ou complète), la quantité de sang acheminée au myocarde est réduite, et, par conséquent, moins d’oxygène est alors délivré à certaines régions du cœur. Les cellules du muscle cardiaque irriguées par cette (ou ces) artère(s) ne sont alors plus oxygénées, créant une ischémie myocardique. Les dommages causés au myocarde par les sténoses coronariennes peuvent être réversibles ou irréversibles, suivant la durée du défaut d’oxygénation; il est donc crucial de détecter le plus tôt possible les sténoses coronariennes, afin de les traiter et de prévenir l’infarctus du myocarde. De nombreuses techniques d’imagerie médicale existent afin de diagnostiquer la cardiopathie coronarienne. Afin de la diagnostiquer non-invasivement, la tomodensitométrie, permettant de détecter les sténoses, ainsi que l’IRM ou la TEMP cardiaque, permettant de déterminer les dommages causés au myocarde, peuvent etre employées. S’agissant de techniques d’imagerie médicale complémentaires, mais indépendantes, l’expert doit alors mentalement intégrer les informations anatomiques et fonctionnelles du cœur. Chaque région du myocarde présentant une déficience doit être corrélée à une sténose, de manière à déterminer quelle(s) sténose(s) effectivement compromettent le flux sanguin, et doivent être traitées. Mais, corréler une sténose coronaire à une région du myocarde souffrant d’ischémie constitue un défi, car la position des artères coronaires est propre à chaque individu. Par conséquent, l’interprétation conjointe des données anatomiques et fonctionnelles via un modèle cardiaque spécifique à chaque individu pourrait améliorer le diagnostic des patients souffrant de cardiopathie coronarienne. Durant la présentation, seront présentés des techniques permettant:

b) d’intégrer ces informations anatomiques avec celles fonctionnelles, extraites des images de perfusion myocardique grâce à l’imagerie IRM ou TEMP, afin de mieux diagnostiquer la cardiopathie coronarienne.

11.30–12.20 : Olivier Balédent, MCU-PH, CHU Amiens / Université Picardie, équipe BioFlow Image

Titre : L'angiographie : de l'imagerie morphologique à l'imagerie fonctionnelle

14.30-15.00 - Présentation 1 : Olivia Miraucourt, LMR / LIGM, Univ. Reims / Univ. Marne-la-Vallée

L'extraction des structures tubulaires dans les images médicales a pour double challenge : le débruitage et la segmentation. Dans cet exposé, j'essayerai de montrer comment rajouter un a priori de tubularité dans la formulation variationnelle pour extraire de telles structures. Je présenterai les premiers résultats de réhaussement de vaisseaux sanguins dans des images rétiniennes 2D.

15.30-16.00 - Présentation 2 : David Vicente, MAPMO, Univ. Orléans

Le but de cet exposé est d'introduire une version anisotrope du modèle de Mumford-Shah pour la détection de fines structures tubulaires dans une image 3-D. On caractérisera géométriquement les paramètres de ce modèle afin de proposer une réglage automatique des paramètres. Enfin, on présentera une implémentation facile à mettre en œuvre basée sur la résolution d'une équation aux dérivées partielles.

16.00-16.20 - Pause café

16.30-17.00 - Présentation 3 : Fan Li, LISSI, Univ. Créteil

Nous nous intéressons au traitement de malformations artério-veineuses cérébrales (MAVc) afin d’élaborer un outil d’aide à la planification des interventions et au guidage pré- et per-opératoire, en neuroradiologie interventionnelle, par analyse d’images d’angiographie rotationnelle 3D. Pour cela, les structures vasculaires sont segmentées par un algorithme de croissance de région, puis squelettisées afin d'avoir une représentation symbolique du réseau artério-veineux et d'analyser le trajet de structures vasculaires.

17.00-17.30 - Présentation 4 : Alexandre Fortin, Univ. Reims

L'angiographie par résonance magnétique est couramment utilisée comme routine clinique depuis des décennies. Notre extension du logiciel de simulation IRM JEMRIS permet désormais de reproduire ce type d'imagerie, les autres simulateurs avancés ne proposant pas d'option actuellement pour les flux sanguins.

17.30-18.00 - Discussion / clôture

Action organisée dans le cadre du projet ANR VIVABRAIN (http://vivabrain.fr).

Journée soutenue par les Pôles de Compétitivité Alsace BioValley et Lyon BioPôle

Les réseaux vasculaires sont au cœur de problématiques de santé parmi les plus cruciales. D'une part, de nombreuses pathologies directement liées aux vaisseaux sanguins sont responsables d'un nombre important de décès et d'accidents invalidants : sténoses et thromboses, responsables d'ischémies au niveau du cœur (infarctus) ou du cerveau ; anévrysmes, dont la rupture est cause d'accidents vasculaires (notamment cérébraux) mortels ou invalidants. D'autre part, les structures vasculaires doivent être considérées avec une grande attention lors du traitement de pathologies, notamment cancéreuses, par exemple lors d'opérations chirurgicales (cerveau, ...) ou encore de traitement par radiothérapie (foie, …). Dans ce contexte, des modalités d'imagerie par résonance magnétique et par rayons X, dites « angiographiques » ont été développées au cours des 25 dernières années, tirant parti de la mobilité des flux sanguins pour visualiser les réseaux vasculaires à une échelle essentiellement macroscopique (millimètre ou demi-millimètre). De telles images angiographiques fournissent donc un moyen d'analyser les réseaux vasculaires dans le cadre de la détection de pathologies, de leur quantification et de leur suivi au cours d'un traitement ou d'une intervention chirurgicale. La complexité des images angiographiques a motivé le développement de plusieurs familles de méthodes, allant de procédures de traitement bas-niveau jusqu'à des procédures d'analyse de haut niveau sémantique :

L'activité de ce domaine de recherche est notamment attestée par l'organisation régulière de plusieurs workshops, dans le cadre de congrès majeurs (workshops MICCAI : CVII/CVII STENT¹ ; STACOM : CFD challenge²). Les travaux réalisés en traitement et analyse d'images angiographiques revêtent des intérêts multiples, dans un contexte hautement pluridisciplinaire (biophysique, médecine, mathématiques, …), en permettant le développement de modèles anatomiques pour la virtualisation de la médecine ; de simulation pour l'aide au diagnostic ; de procédés pour l'analyse radiologique, etc.

L'objectif de cette journée consiste à faire le point sur les avancées les plus récentes dans ces thèmes de recherche, en confrontant les progrès réalisés sur le plan académique aux problématiques cliniques récurrentes.