Délimitation des artères sur les images TEP dynamiques en trois dimensions

Abstract

L'athérosclérose est à l'origine d'une grande proportion de maladies cardio-vasculaires (MCV) qui sont les principales causes de mortalité dans le monde. L'athérosclérose est un processus inflammatoire qui affecte les vaisseaux sanguins périphériques, touchant principalement la paroi interne des artères et formant des plaques. La plaque vulnérable peut se détacher et obstruer des vaisseaux sanguins. Plusieurs facteurs sont connus pour contribuer à l'athérosclérose: hypercholestérolémie, régime riche en gras saturé, hyperglycémie, hypertension, obésité, vieillissement, sédentarité, tabagisme et pollution de l'air. En clinique, l’inflammation des plaques est habituellement diagnostiquée par le C-reactive protein (CRP), une substance produite par le foie en réponse à une inflammation, ce qui la rend moins spécifique à l’inflammation artérielle. L'imagerie moléculaire par la tomographie d'émission par positrons (TEP) couplée à la tomodensitométrie (TDM) a été rapportée comme la plus sensible et la plus spécifique à détecter la formation et le métabolisme des plaques de même que leur localisation absolue dans les sections des artères. Nous avons utilisé des mesures TEP/TDM de sujets en bonne santé et de sujets avec des complications vasculaires. Ces sujets volontaires, hommes et femmes, étaient âgés entre 65 ans et 85 ans. Notons que même chez les sujets en bonne santé, plusieurs sections des artères de l’aorte, des iliaques et des fémorales contiennent des calcifications. Les images des artères en TEP sont d’abord segmentées, afin de les jumeler aux images de TDM d’où l’on repère les calcifications. Plusieurs approches de segmentation ont été essayées et nous avons retenu l’approche par la propagation d’affinité (PA). L’application de la méthode PA a permis de bien délimiter les artères sur les images TEP en comparaison à d’autres techniques usuelles. La délimitation des artères nous a aussi permis de corriger leur intensité pour l’effet du volume partiel, un phénomène physique inhérent à la TEP. Nous avons aussi conçu une mire à utiliser avec l’imagerie TEP/TDM pour effectuer les calculs des coefficients de récupération pour corriger l’effet du volume partiel en fonction de la position des artères par rapport au centre du scanner.

Abstract : Atherosclerosis is responsible for a large proportion of cardiovascular diseases (CVD), which are the leading causes of death in the world. Atherosclerosis is an inflammatory process affecting the peripheral blood vessels, mainly the inner lining of the arteries and forming plaques. The vulnerable plaque can detach and obstruct small blood vessels in the brain or in the heart causing complications. Several factors are known to contribute to atherosclerosis: hypercholesterolemia, high saturated fat diet, hyperglycemia, hypertension, obesity, aging, sedentary lifestyle, smoking and air pollution. Clinically, plaque inflammation is usually diagnosed by CRP, a substance produced by the liver in response to inflammation, which makes it less specific to arterial inflammation. Positron emission tomography (PET) and computed tomography (CT) have been reported to be the most sensitive and specific in detecting plaque formation and metabolism as well as their absolute localization in artery sections. We used PET/CT images of healthy subjects and subjects with vascular complications. These volunteers, men and women, were between 65 and 85 years old. Note that even in healthy subjects, several sections of the arteries of the aorta, iliac and femoral contain calcifications. The images of PET arteries were first segmented in order to pair them with CT images from which the calcifications were identified. Several segmentation approaches have been tried and we have retained the approach by affinity propagation (AP). The application of the AP method has made it possible to delimit the arteries on the PET images in comparison with other usual techniques. The delineation of arteries has also allowed us to correct their intensity for the partial volume effect, a physical phenomenon inherent to PET imaging. We also designed a phantom to be used with PET/CT imaging to perform recovery coefficient calculations to correct the effect of partial volume, based on the position of the arteries relative to the center of the scanner.