Imagerie multispectrale et modélisation 3D pour l'estimation quantitative des vaisseaux sanguins sous-cutanés

Quantitative imaging of subcutaneous veins with multispectral illumination and 3D modeling

• Auteur / Autrice : Vincent Paquit
• Direction : Fabrice Mériaudeau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique et instrumentation de l'image
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Dijon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vaisseaux sanguins

Traitement d'images -- Techniques numériques

Modélisation tridimensionnelle

Résumé

Les méthodes actuelles de venupuncture et cathétérisation périphérique intraveineuse (IV) sont réalisées «en aveugle» dans la mesure où le clinicien ne peut pas voir la veine, mais doit se fonder sur le sens du toucher, pouvant conduire à manquer totalement la veine, et provoquer douleur et anxiété pour le patient voir des lésions tissulaires, en particulier chez l’enfant, les personnes âgées et ceux en état de déshydratation. Nous présentons dans ce document des méthodes expérimentales et théoriques pour (1) Estimer la position relative des veines dans différents types de tissus cutanés, en utilisant des techniques d’imagerie combinant un ensemble discret d’illuminants allant du visible au proche infrarouge et un système de mesures dimensionnelles de la surface de la peau via triangulation active 3D. (2) Optimiser la mesure quantitative des veines dans les tissus cutanés en combinant imagerie multispectrale, modélisation de la propagation de la lumière par méthode Monte Carlo, et résolution de problème inverse sur des données réelles incluant tissus synthétiques et humains. (3) Mettre au point des systèmes d’imagerie pour l’estimation tri-dimensionnelle de la position des veines et l’aide à la sélection des points d’entrées optimum de l’aiguille. L’objectif à long terme étant de créer un appareil portable d’imagerie optique facile à utiliser et peu coûteux qui permettra la visualisation des veines pour l’accès IV et évaluer l’intégrité et le placement du cathéter.

Current methods of venipuncture and peripheral intravenous (IV) catheterization procedures are performed ‘blind’ in that the clinician cannot see the vein but has to rely on feel, which may lead to missing the vein completely, causing tissue damage, pain and anxiety for the patient, especially with small children, older patients and those in a dehydrated state. We present in this dissertation experimental and theoretical methods to (1) Estimate relative vein location in different types of subcutaneous tissue and various skin colors, done by imaging the skin using a discrete set of illuminants ranging from visible to near infrared and a structured light pattern for active 3D triangulation and skin surface shape measurements. (2) Quantitatively optimize the measurement of vein depth in the tissue, using multispectral imaging, three dimensional Monte Carlo photon transport modeling, and inverse imaging with pattern recognition on phantom limbs and human subjects. (3) Develop imaging software enhancements utilizing three-dimensional mapping to help visualize the estimation of an optimal catheter entry point into a vein. The long term goal is to create an easy-to-use, inexpensive portable vein imaging device that will allow vein visualization for IV access and also assessment of IV catheter integrity in order to verify correct IV catheter placement.