Chapitre 2. Caractérisation hémorhéologique par imagerie
2.2. Méthodes de mesure de la rhéologie artérielle
2.2.4. Angiographie de soustraction digitale quantitative
L’ASDqconsiste à extraire des informations quantitatives d’images angiographiques sous- traites. Une image d’angiographie de soustraction digitale (ASD) est produite par l’acquisi- tion d’une image – statique ou ciné – de la région d’intérêt sous injection d’agent de contraste, puis en soustrayant à celle-ci une image de la même région sans agent de contraste. Le ré- sultat est une image dans laquelle seule la lumière des vaisseaux sanguins est visible. Dif- férentes méthodes sont communément utilisées pour quantifier la rhéologie vasculaire dans
les contextes clinique et de recherche. Dans sa forme la plus simple, l’ASDqpour la mesure de la rhéologie vasculaire consiste à déterminer le temps requis, appellé temps de transit, à l’agent de contraste pour se déplacer d’un point à l’autre d’une image ASD ciné. Ainsi, le médecin sélectionne manuellement deux régions d’intérêt (RI) sur les vaisseaux sanguins de l’image. Pour chaque RI, le programme mesure le niveau de gris moyen en fonction du temps et affiche cette information sous la forme d’unecourbe temps-densité (CTD). Le temps d’arrivée du bolus d’agent de contraste dans la RI est typiquement défini comme étant le temps d’intensité maximale tmax de la CTD, c’est-à-dire le temps auquel l’atténuation du
faisceau rayons X atteint un maximum à l’intérieur de laRI. Finalement, le temps de transit est calculé en soustrayant tmax de la première RI à celui de la seconde RI. Toutefois, une
CTD bruitée peut mener à une identification erronée de tmax, ce qui invalide à leur tour les
mesures de différence de tmax entre les différentes RI [27].
D’autres méthodes plus avancées d’ASDqpour la caractérisation rhéologique vasculaire ont été développées en se basant sur l’échantillonnage continu des niveaux de gris de l’image sur le long des vaisseaux d’intérêt [28]. Elles sont utilisées à plusieurs fins, telles que pour déterminer la viabilité des tissus hépatiques durant la transplantation ou la résection hépa- tique [29]. Toutefois, le temps de transit est hautement dépendant de la distance entre lesRI
sélectionnées ainsi que du diamètre de la lumière vasculaire spécifique au patient [30]. Une méthode d’ASDq permettant de mesurer directement le débit et la vélocité artérielle serait indépendante de ces facteurs.
Afin de mesurer le débit artériel, l’information d’images d’ASD 2D est insuffisante. En effet, l’information géométrique de profondeur, cruciale pour la détermination d’un para- mètre volumétrique tel que le débit artériel, est perdue par la projection bidimensionnelle. Pour résoudre ce problème, l’image d’ASD ciné 2D est combinée à un modèle géométrique 3D des artères du patient obtenu à partir d’une image d’angiographie par TDM. Cette ap- proche a été utilisée dans le cadre de procédures intravasculaires cérébrales [31]. Toutefois, l’application directe de la méthode dans un contexte abdominal n’est pas possible en raison des déformations artérielles ayant inévitablement lieu dans cette région anatomique.
L’ASDq possède plusieurs avantages. Premièrement, elle possède une grande résolution spatiale, limitée seulement par l’espacement des pixels du détecteur égal à 154 µm pour le système utilisé dans la présente recherche. Cela permet potentiellement d’effectuer des mesures sur des artères de taille millimétrique du foie, qui apparaissent dès les premiers embranchements de l’artère hépatique propre. Deuxièmement, elle s’intègre facilement à une procédure de CETA conventionnelle puisqu’elle utilise le même appareil de fluoroscopie. Les inconvénients principaux sont qu’elle dépend de plusieurs opérations de traitement de données présentant de nombreuses sources d’erreurs et des délais de l’ordre de la minute et nécessitent souvent une intervention de l’utilisateur. Aussi, l’ASDq expose le patient à une quantité de rayonnement ionisant supérieur à la dose donnée au patient lors de l’utilisation du système de fluoroscopie par le médecin pour guider ses manipulation. Cela est dû à la nécessité d’utiliser un haut taux de rafraichissement de l’image afin d’obtenir une résolution temporelle satisfaisante. Cet inconvénient peut être mitigé par la réduction du courant du tube à rayons X, communément appelé mAs (pour milliampère-seconde, son unité de mesure), ce qui entraînerait une diminution de la dose totale au patient au détriment du rapport signal- sur-bruit. Finalement, elle nécessite l’utilisation d’un appareil différent de l’appareil d’IRM, ce qui limite son utilisation comme méthode de planification de traitement personnalisée au patient.
Dans le cadre de ce projet, l’ASDqn’a pas été utilisée pour évaluer l’efficacité d’un cathé- ter ballon pour réduire la vélocité artérielle moyenne et la varitation systolique-diastolique car aucune implémentation validée et universellement reconnue n’est disponible pour la me- sure des vélocités artérielles abdominales. Toutefois, l’ASDqest un candidat prometteur pour la caractérisation du profil de vélocité artérielle. Une méthode de mesure de débit artériel par la combinaison du recalage déformable 2D-3D artériel et le suivi d’agent de contraste dans une procédure semi-intégrée d’ASDq a donc été développée. L’hypothèse a été émise selon laquelle la méthode développée permettrait d’estimer le profil de débits artériels à partir d’une image d’angiographie ciné et d’une image angiographique 3D. Pour valider les mesures de débit obtenus par la méthode, une expérience in vitro, présentée à la Section 2.4, a été
effectuée dans un fantôme artériel conçu à partir d’images angiographique 3D porcines. Le fonctionnement de la méthode et les résultats qui en découlent font l’objet de la Section2.5.