Quantification et systématisation 3D du débit sanguin cérébral à partir des images tomoscintigraphiques d'un traceur de perfusion à l'équilibre (HMPAO-TC99m,ECD-TC99m)

3D quantification and systematisation of cerebral blood flow using SPECT99mTC-HMPAO and SPECT99mTC-ECD

• Auteur / Autrice : Fahima Djaoui
• Direction : Ernest Hirsch, André Constantinesco
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Traitement d'images, génie logiciel
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tomographie

Sang -- Débit

Cerveau -- Vaisseaux sanguins

Traitement d'images -- Techniques numériques

Perfusion

Cerveau

Résumé

La méthode d'analyse graphique de Patlak est une technique non invasive de quantification du débit sanguin cérébral global (DSC). Elle repose sur une modélisation bi-compartimentale qui tient compte des caractéristiques physico-chimiques des traceurs employés (ECD-TC99m, HMPAO-TC99m). Le temps de transit du traceur, à travers la membrane hémato encéphalique, est déterminé par analyse graphique des courbes activité-temps. La correction de ce paramètre permet le calcul de l'indice de perfusion cérébrale préalable au calcul du DSC global. Des mesures du DSC global effectuées sur des cas cliniques montrent une forte corrélation entre les valeurs du DSC mesurées en intra- et inter-observateurs. En revanche, l'analyse des résultats expérimentaux relatifs à la quantification du DSC régional par tracé de régions d'intérêt (ROIs) sur des coupes TEMP de perfusion, met en évidence les limites de cette technique, en particulier pour les mesures inter observateurs et dans les cas pathologiques. Les paramètres engendrant cette variabilité sont : le choix des coupes planaires représentant la structure neuro-anatomique à étudier, l'épaisseur de ces coupes, ainsi que la taille des ROIs tracées. Il découle de ces tests expérimentaux qu'une approche volumique par recalage automatique d'un atlas cérébral représentant les structures à analyser constituerait la solution à ce problème. Ceci a fait l'objet de la deuxième partie de notre travail qui a consisté à caractériser automatiquement la variation du DSC dans des ROIs définies par recalage des images TEMP de perfusion et un modèle conceptuel de la systématisation vasculaire cérébrale conçu au sein de notre laboratoire. Cette approche de systématisation et de quantification automatique de la perfusion cérébrale a été testée sur une vingtaine de patients. Les résultats qui en ont découlé montrent l'efficacité de la technique et son utilité potentielle en routine clinique.

In routine clinical studies it is certainly helpful to use non-invasive and simple techniques, to evaluate quantitatively the mean cerebral blood flow (CBF). Patlak graphical analysis approach, using intravenous radionuclide angiography with 99mTC-ECD or 99m TC-HMPAO, is a method witch does not require the determination of a specific compartment model, and based, only, on the evaluation of the unidirectional influx constant of the tracer across the blood brain barrier. The brain perfusion index, required to estimate the mean CBF, is calculated by standardisation of this influx rates value. The intra and inter observer variability studies indicates high reproducibility of this technique. However, after applying Lassen's correction algorithm to quantify SPECT images, the evaluation of regional CBF (rCBF) with conventional ROIs setting showed significant variability especially in inter-observer and for the pathological cases. This variability is due to many parameters like ROIs sizes, images selection and/or thickness, etc. To perform more precise results and less variability of cerebral perfusion quantification we have developed an original approach by constructing a 3D atlas of the systematisation of the brain vascularisation. This template is deformed to match rCBF SPECT volume. This process allows automatic characterisation of rCBF variation into vascular cerebral territories. In order to validate this technique, we examined the rCBF values of 26 patients with various cerebrovascular diseases. The results obtained from this experimentation showed that this technique is suitable for automatic quantification and systematisation of CBF in clinical routine.