Optimisation du guidage tri-dimensionel en radiologie interventionnelle

Three-dimensional image guidance optimization in interventional radiology

• Auteur / Autrice : Vania Tacher
• Direction : Hicham Kobeiter, Alain Luciani
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pathologie et recherche clinique
• Date : Soutenance le 15/12/2017
• Etablissement(s) : Paris Est
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Créteil ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Mondor de Recherche Biomédicale (Créteil)
• Jury : Président / Présidente : Alain Rahmouni
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hicham Kobeiter, Hélène Kovacsik, Jean-Michel Bartoli, Alexis Laurent
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nadine Abi jaoudeh, Marco Midulla

Mots clés

Mots clés contrôlés

Radiologie interventionnelle

Mots clés libres

Radiologie interventionelle

Oncologie

Pathologie vasculaire

Guidage tri-Dimensionnel

Imagerie tri-Dimensionnelle

Précision

Interventional radiology

Oncology

Vascular disease

Tri-Dimensionnal image guidance

Tri-Dimensionnal imaging

Precision

Résumé

L’optimisation du guidage en radiologie interventionnelle implique de simplifier les gestes, d’améliorer la qualité d’images et leur précision tout en réduisant l’exposition aux rayons X du personnel soignants et des patients et l’usage du produit de contraste iodé, néphrotoxique. Elle implique un travail sur chacune des quatre étapes fondamentales de chaque intervention que sont : « voir », « atteindre », « intervenir » et « contrôler » le succès de l’intervention et l’absence de complication.L’étape « voir » la cible a fait l’objet de 3 études : la première, animale, portait sur l’amélioration de la qualité d’images de cone-beam computed tomography (CBCT) et la seconde, clinique, sur la précision de la segmentation des tumeurs hépatiques mise en évidence sur les images de CBCT lors de chimioembolisations (CHE). Et enfin, la troisième, clinique, sur le repérage des artères épigastriques inférieures profondes en réalité augmentée avant lambeau.L’étape « atteindre » la cible a fait l’objet de 5 études. Deux études ont validé la précision du ciblage des tumeurs hépatiques lors des CHE utilisant des logiciels de détection automatique des artères nourricières et de perfusion virtuelle du territoire tumoral à traiter sur les images de CBCT lors de CHE. Trois autres études portaient sur les cartographies 3D par la technique de fusion d’images 3D projetées sur la fluoroscopie 2D. Les deux premières premières ont montré que l’usage de la fusion d’images lors des traitements endovasculaires des anévrismes complexes de l’aorte abdominale utilisant les images d’angioscanner ou d’angioIRM préopératoires permettant de réduire voire de s’affranchir de l’usage de produit de contraste iodé dans la prise en charge de ces pathologies. Le développement de la fusion d’images notamment lors du placement de shunt porto-systémique trans-hépatique par voie trans-jugulaire a permis de faciliter ces interventions tout en limitant l’usage des rayons X dans une troisième étude.La troisième étape « interventir » a fait l’objet de trois études. Une étude, fantôme, a montré la possibilité d’obternir une imagerie sélective et quantitative des structures iodées par l’imagerie spectrale des microsphères chargées d’huile iodée. Une seconde étude préclinique animale a attesté la radioopacité de ces mêmes microsphères chargées lorsqu’elles s’accumulent dans les capillaires ou néovaisseaux et sont le reflet de la nécessité de combiner une recherche commune sur le couple imagerie/matériel. Et enfin l’étude sur la rentabilité des biospies des tumeurs guidées par l’image qui a permis de mettre fin à des dogmes.La quatrième étape « contrôler » le succès des traitements comprend deux études. La première, est une revue de la littérature et a permis de proposer une standardisation de l’usage du CBCT lors des CHE et la seconde a évalué différents facteurs prédicteurs de réponse tumorale en IRM après CHE avec un intérêt particulier porté sur l’usage de nouveaux critères d’analyse 3D (vRECIST et qEASL).Le guidage en radiologie et notamment par le CBCT est encore confronté à la limitation majeure qu’est d’utiliser des rayons X et des produits de contraste iodé mais également à un champ de vue limité et à une qualité d’images sensibles aux artéfacts. D’ou le développement d’autre moyen de guidage comme l’IRM, éléctromagnétisme, fibroptique ou encore la réalité augmentée. Ces derniers éléments font partis de projets de recherche en cours ou à venir.

Optimizing image guidance in interventional radiology involves simplifying procedures, improving image quality and accuracy while reducing X-rays exposure, and the use of iodinated contrast media, which is nephrotoxic. It involves to improve each of the four fundamental steps of each intervention: "see", "reach", "intervene" and "control" the success of the intervention and the absence of complication.To "see" the target was the subject of 3 studies: the first study, was an animal study focused on improving the quality of images of cone-beam computed tomography (CBCT). The second study was a clinical study about the precision of the tumor segmentation of on CBCT images during chemoembolization (TACE). And finally, the third study was a clinical study and described the identification of the lower deep epigastric arteries in augmented reality before flap.To "reach" the target was the subject of 5 studies. Two studies investigated the accuracy of hepatic tumor targeting in TACE using automatic feeding detection and virtual tumor perfusion software on CBCT images. Three other studies were focused on 3D roadmap using the image fusion technique overlaid onto 2D fluoroscopy. The two first studies were about endovascular treatments of complex abdominal aortic aneurysms using images fusion based on angiography of computed tomography or IRM to reduce or even eliminate the use of iodinated contrast agent in the management of such disease. The development of image fusion, particularly during trans-hepatic porto-systemic shunt placement, was shown to facilitate these interventions while limiting the use of X-rays published in to a thrid study.To "intervene" step included three studies. A phantom study showed that spectral imaging displayed selective and quantitative images of iodine content of iodine-loaded microspheres. A preclinical study demonstrated their visibility on x-ray based imaging when they accumulated in capillaries or neovessels and reflected the need to combine a common search for the couple imaging / biomaterials. And finally the study on the rentability of the image guided biospies of tumors which allowed to end dogmas.To "control" the success of treatments included two studies. The first study is a review of the literature and allowed a standardization of the use of the CBCT during the TACE and the second evaluated the factors predictors of tumor response on MRI images after TACE by the use of new 3D criteria. Image guidance with the use of CBCT, is still confronted with the major limitation of the use of X-rays and iodinated contrast media, but also to a limited field of view and a sentitive images quality to artefacts. Hence the development of other image guidance types such as MRI, electromagnetism, fibroptic or augmented reality are on its way. These last elements are part of a research projects in progress or to come.