Apport des séquences en compressed sensing appliquées à l'imagerie par résonance magnétique des pathologies cardiaques

Contribution of compressed sensing sequences to cardiac magnetic resonance

• Auteur / Autrice : Benjamin Longère
• Direction : François Pontana
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biophysique et imagerie
• Date : Soutenance le 04/07/2023
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Récepteurs Nucléaires, Maladies Métaboliques et Cardiovasculaires (Lille) - UMR 1011
• Jury : Président / Présidente : Alain Luciani
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François Pontana, Lucie Cassagnes, Jean-Pierre Pruvo, David Montaigne
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Nicolas Dacher, Vania Tacher

Mots clés

Mots clés contrôlés

Amélioration d'image

Traitement d'image par ordinateur

Imagerie accélérée

IRM dynamique

Imagerie par résonance magnétique

Coeur

imagerie diagnostique

Cardiopathies

Imagerie pour le diagnostic

Imagerie médicale -- Qualité de l'image

Traitement d'images -- Techniques numériques

Imagerie par résonance magnétique

Coeur

Imagerie

Cardiopathies

Mots clés libres

IRM dynamique

Imagerie accélérée

Traitement d'image par ordinateur

Amélioration d'image

Compressed sensing

Magnetic Resonance Imaging. Cine

Time-Lapsed Imaging

Image Processing. Computer-Assisted

Image enhancement

Compressed Sensing

Résumé

L'imagerie par résonance magnétique (IRM) cardiaque est un examen central dans la prise en charge des patients suivis en cardiologie mais techniquement exigeant puisque devant composer avec les mouvements cardiaques et respiratoires du patient. A moyens constants, l'accessibilité à l'IRM cardiaque peut être améliorée par une diminution de la durée des examens. Le compressed sensing est une technique d'accélération de la mesure du signal permettant l'acquisition de séquences ciné-IRM en temps réel (CSrt). A travers trois études originales, ce travail vise à évaluer la séquence prototype CSrt en la mettant à l'épreuve dans des situations cliniques fréquentes qui confrontent le radiologue aux problématiques d'accessibilité à la technique, de fiabilité diagnostique et de qualité image.La première étude portait sur 61 IRM cardiaques réalisées chez des patients porteurs de cardiopathie congénitale. Elle a permis de valider l'alternative du CSrt pour la mesure des fonction et volumes VD tout en réduisant nettement la durée d'acquisition dans le cadre de protocoles d'IRM habituellement longs du fait de l'anatomie complexe. Le bilan de viabilité avant revascularisation d'un infarctus du myocarde (IDM) est une indication fréquente à l'impact pronostique majeur. La deuxième étude, incluant 100 patients atteints d'IDM, a démontré que le CSrt permettait en moins de 30 secondes l'évaluation globale des paramètres fonctionnels VG sans compromettre la visualisation des troubles de la cinétique segmentaire. La troisième étude a démontré que le CSrt diminuait non seulement la durée d'acquisition mais également de manière considérable les artefacts liés à l'arythmie, améliorant ainsi la qualité et la netteté des images chez 71 patients souffrant d'arythmie pour qui la réalisation des IRM cardiaque est habituellement complexe techniquement.Le prototype CSrt est une technique prometteuse diminuant drastiquement la durée d'acquisition en IRM cardiaque sans compromettre l'étude des ventricules et se montrant très robuste contre l'arythmie.

Cardiac magnetic resonance Imaging (CMR) is a key examination in the management of patients with cardiac condition, but it is technically challenging as it has to deal with cardiac and respiratory motion. With constant resources, the accessibility to CMR can be improved by reducing the duration of examinations. Compressed sensing is an acceleration technique for signal measurement that allows the acquisition of real-time cine sequences (CSrt). Through three original studies, this work aims to evaluate the prototype CSrt sequence by testing it in common clinical situations that confront the radiologist with problems of accessibility to the technique, diagnostic reliability, and image quality. The first study involved 61 patients with congenital heart disease undergoing CMR. It validated the use of CSrt for measuring LV function and volume, while significantly reducing scan time in CMR protocols, which are typically long due to complex anatomy. Assessment of viability prior to revascularization for myocardial infarction (MI) is a common indication with significant prognostic impact. The second study, which included 100 patients with MI, showed that CSrt provided a complete assessment of LV functional parameters in less than 30 seconds without compromising the visualization of regional wall motion abnormalities. The third study showed that CSrt not only shortened acquisition time, but also significantly reduced arrhythmia-related artefacts, improving image quality and sharpness in 71 patients with arrhythmia for whom CMR achievement is typically technically challenging.The CSrt prototype is a promising technique that dramatically reduces CMR scan time without compromising ventricular assessment and that is very robust to arrhythmias.