1.3 Problématique clinique
1.3.2 Position du problème dans le cadre de la CRT
La thérapie de resynchronisation cardiaque est un traitement validé et reconnu de l’insuffi-sance cardiaque chronique. Cependant, le nombre de “non-répondeurs” reste une réalité.
1.3.2.1 Optimisation de la thérapie de resynchronisation cardiaque
L’implantation des dispositifs de resynchronisation chez des patients insuffisants cardiaques chroniques répondant à des critères cliniques de sélection (cf. section 1.3.1.2), a eu un impact majeur sur la survie des patients, la réduction des hospitalisations pour insuffisance cardiaque et l’amélioration de la qualité de vie [Moss et al., 2009]. Cependant, sur la base d’études ran-domisées, il apparaît que la resynchronisation n’est efficace que sur environ 70% des patients traités [Mehra et Greenberg, 2004, Bax et al., 2005]. Les facteurs de “réponse” ou “non-réponse” ne sont pas à l’heure actuelle totalement élucidés mais différentes raisons peuvent l’expliquer : une sélection inappropriée des patients, un mauvais réglage des sondes, une position des sondes non valable, un délai auriculo-ventriculaire inadéquat, un traitement médical inapproprié, une arythmie spontanée ou induite par la stimulation, ou encore la nature de la cardiomyopathie.
Sont qualifiées de “non-répondeurs” les patients implantés pour lesquels la thérapie n’a pas permis la diminution de la sévérité de l’IC. Dans ce contexte et afin de réduire ce nombre, nous travaillons à l’optimisation de la CRT. L’optimisation de la CRT se fait sur les raisons
expliquant l’absence (ou la mauvaise) réponse à la resynchronisation. À l’heure actuelle, on peut distinguer trois façons d’optimiser la CRT :
1. par une meilleure sélection des patients candidats à la thérapie. En effet, dans les cas suivants, les chances de réponse à la thérapie sont réduites :
∗ patients qui ne seraient pas assez atteints en regard des critères de sélection, ∗ absence d’asynchronisme ventriculaire,
∗ cardiomyopathie au stade terminal,
∗ existence d’indications additionnelles pour une chirurgie cardiaque, 2. par une aide au geste interventionnel :
∗ en offrant une meilleure identification des sites de stimulation et en particulier du site de stimulation ventriculaire gauche (définition du couplage électromécanique car-diaque),
∗ en offrant une meilleure caractérisation du réseau coronaire veineux permettant l’accès au plus proche du site de stimulation cherché (dans le cas d’une stimulation ven-triculaire gauche épicardique),
3. par une optimisation d’ordre technologique : ∗ nouveaux modes de stimulation,
∗ en optimisant le réglage du pacemaker et des délais auriculo-ventriculaires ou inter-ventriculaires.
Dans ce contexte d’optimisation de la CRT, deux projets de recherche ont fait et font l’objet de travaux au LTSI : le projet IMOP1et le projet euHeart2.
1.3.2.2 Projets IMOP et euHeart
Le projet IMOP (utilité de l’Imagerie Médicale dans l’Optimisation de la Pose de prothèses cardiaques implantables) financé par le Ministère de la recherche1 est un projet de recherche mené au Laboratoire Traitement du Signal et de l’Image (LTSI) mis en place en coopération avec le Centre d’Investigation Clinique Innovation Technologique (CIC-IT) du centre de cardiologie du CHU de Pontchaillou à Rennes.
Le projet européen euHeart2 est un projet de recherche auquel prennent part plusieurs groupes de recherche en Europe et notamment le LTSI - INSERM en coopération avec le CHU de Pontchaillou.
Ces projets visent à améliorer les procédures de sélection des patients candidats à la CRT et à optimiser la procédure de pose d’un système de stimulation bi-ventriculaire. Des façons envisagées d’optimisation de la CRT énumérées ci-dessus, deux points particuliers sont mis en avant :
1. une meilleure sélection des patients candidats à la CRT : analyse des schémas d’acti-vation et de contraction du cœur (conduction auriculo-ventriculaire, conduction intra et interventriculaire),
2. la conception d’un environnement de planification personnalisé : placement virtuel 3D de la sonde de stimulation du VG en fonction des contraintes anatomiques veineuses et du choix approprié du site de stimulation.
Le projet IMOP ANR CIC-IT (2005-2008) est accompagné d’un protocole clinique réalisé sous l’investigation du CIC-IT du CHU de Rennes. Les partenaires de ce projet sont :
1. ANR CIC-IT n◦04 187-188-189-190 2. FP7/2008-2012
– le département de cardiologie et des maladies vasculaires du CHU de Rennes, – le LTSI (INSERM U1099),
– la société SORIN Group, fabricant de prothèses implantables en collaboration avec le CHU de Tours.
L’objectif du projet IMOP était d’analyser les moyens d’exploiter au mieux l’ensemble des don-nées (anatomiques, électriques, hémodynamiques et mécaniques cardiaques issues des différentes modalités d’imagerie et de signaux électrophysiologiques) recueillis sur des patients candidats à la CRT pour l’optimisation de la pose de dispositifs biventriculaires, et ceci en considérant les phases pré-, per- et post-opératoires. Pour la phase pré-opératoire, l’objectif est l’identifica-tion du ou des meilleurs sites de stimulal’identifica-tion ventriculaire gauche et du meilleur chemin pour l’atteindre via le réseau coronaire veineux. En per-opératoire, l’objectif est de créer un outil d’aide en temps réel à l’implantation des sondes de stimulation et au réglage des paramètres de stimulation. Finalement, l’objectif du projet en post-opératoire est de décrire une méthode permettant de valider le résultat de la pose sur une série de patients.
Le projet de recherche euHeart a débuté en 2008 pour une durée de quatre ans. Il s’agit d’un projet européen (FP7/2008-2012), coordonné par la société Philips (Aix, Allemagne) et rassemblant dix-sept partenaires (industriels, académiques et cliniques). L’objectif de ce projet est de développer et d’intégrer des modèles multi-échelles du cœur et spécifiques patient dans des environnements cliniques pour améliorer le diagnostic et la planification d’interventions pour les maladies cardiovasculaires. Il est organisé sous la forme de plusieurs groupes de travail séparant les aspects méthodologiques et les cibles cliniques. Les groupes de travail à visée mé-thodologique se concentrent sur le développement d’outils génériques pour la modélisation, le traitement, la visualisation et l’analyse d’images multi-modales. Ces outils servent de support aux groupes de travail à visée clinique. Chaque groupe à visée clinique s’intéresse à une maladie cardiovasculaire spécifique et à l’optimisation de sa thérapie en routine clinique. Plusieurs mala-dies cardiovasculaires ayant un impact significatif sur la santé de la population européenne sont ainsi étudiées. Un de ces groupes à visée clinique se concentre sur la CRT. Ainsi dans le cadre de cette thérapie, les objectifs d’un des groupes de travail du projet euHeart sont les mêmes que ceux définis dans le cadre du projet IMOP. Le LTSI participe à ce projet principalement sur :
1. le développement de méthodes d’extraction du réseau veineux en imagerie 3D,
2. l’application clinique qu’est la CRT pour laquelle le centre du CHU de Rennes est l’un des trois centres cliniques retenus pour l’acquisition de données patient, et en particulier pour Rennes, l’acquisition de données invasives de cartes électriques d’activation.
Afin de parvenir aux objectifs des projets, les protocoles des projets IMOP et euHeart ont permis la constitution d’une base de données pré-, per- et post-opératoire acquises à partir de différentes modalités d’acquisition de signaux et d’images décrites dans la section 1.4 (électro-cardiogramme, cartographie électrique, scanner, IRM, angiographie et échocardiographie).
1.3.2.3 Objectif du travail de thèse
L’objectif clinique visé par ce travail (et plus largement par les projets IMOP et euHeart) tient en particulier dans l’aide à la pose de la sonde ventriculaire gauche à partir de don-nées acquises en situation pré-opératoire par l’identification de sites optimaux de stimulation. Concrètement, ces zones recherchées correspondent aux parois endocavitaires et épicardiques dont la contraction ou l’activation électrique est très retardée ou anormale. Dans le cadre des
projets IMOP et euHeart et parmi les façons possibles d’optimiser la CRT, nous nous intéres-sons donc à la localisation et à la caractérisation des sites de stimulation. Nous cherchons à évaluer, par le biais de différentes modalités, les interactions entre l’activation électrique du VG (ECG, cartographies endocavitaires) et la mécanique ventriculaire (échocardiographie, scanner CT) afin de définir une stratégie opératoire. La caractérisation du couplage électromécanique ne peut se faire qu’en considérant une approche multimodale.
La fusion d’informations issues de différentes modalités constitue le seul moyen pour aider le clinicien à intégrer un ensemble d’informations, c’est aussi une nécessité pour le développement d’outils d’aide à la stratégie thérapeutique ou d’aide au geste interventionnel.
Nos travaux se basent sur l’intégration ou association :
– de données anatomiques et fonctionnelles issues de scanner (pré-opératoire) et d’angio-graphie RX (per-opératoire),
– de données électriques issues de cartographies électriques endocavitaires (post-opératoire), – de données mécaniques issues d’échocardiographie (pré- et post-opératoire).
Nos travaux sont à considérer dans un cadre d’étude de faisabilité car conformément aux pro-tocoles définis, les données ne sont pas prospectives, ni acquises au même instant et n’ont pas pour but un diagnostic.
À partir de ces données multimodales, nous recherchons à caractériser de manière locale le couplage électromécanique cardiaque propre à chaque patient. Le but de cette caractérisation est de fournir d’une part des modes de représentation combinant des informations anatomiques, fonctionnelles, électriques et mécaniques permettant de définir une carte de précision anato-mique élevée des sites d’implantations envisageables, d’autre part de nouveaux indicateurs de l’asynchronisme ventriculaire qui pourrait conduire par exemple à de nouveaux critères de sé-lection des patients candidats à la CRT.
Ce procédé d’intégration ou de fusion peut également donner des corrélations entre descrip-teurs issus de ces modalités pouvant, à l’avenir, faciliter le diagnostic ou diminuer le nombre d’examens cliniques dans certains cas d’insuffisance cardiaque.
La manière d’exploiter et de fusionner au mieux les données recueillies pour l’analyse de la fonction ventriculaire gauche, est ici positionnée dans une approche associant traitement d’image et modélisation anatomique 3D. L’élaboration d’un modèle géométrique dynamique du VG multi-échelle et spécifique patient à partir d’observation scanner est l’objectif recherché dans un premier temps. Un tel modèle permet la constitution d’un référentiel permettant, dans un deuxième temps, d’intégrer anatomie, électricité et mécanique, et offrant la possibilité d’appréhender au mieux les interactions électromécaniques locales.
Les modalités citées ci-dessus, permettant la fusion envisagée dans ces travaux sont décrites à la section suivante (section 1.4).