• Le 09 July 2020
    A huis clos
  • 14h00 (à confirmer)

Titre de la thèse : An in vitro method for the error assessment of Phase Contrast Magnetic Resonance Imaging based velocity measurements and calculation of derived Wall Shear Stress

Equipe

Equipe I - Cardiovascular Genetics


Directeur de thèse

Jean-Michel SERFATY

Co-directeur

David LE TOUZÉ

Co-encadrant

Félicien BONNEFOY


Jury

  • Laurent DAVID - PU-PH - Université de Poitiers - Pprime (rapporteur)
  • Jacques FELBLINGER, PU-PH - Université de Lorraine - Nancy - IADI (rapporteur)
  • Monica SIGOVAN - CR - CNRS Lyon - CREATIS (examinateur)
  • Élie MOUSSEAUX - PU-PH - Université de Paris - LIF (examinateur)
  • Perrine PAUL-GILLOTEAUX - CR - CNRS Nantes - l'institut du thorax (examinateur)


Résumé

L’athérosclérose représente environ 21% des décès dans le monde. Ses facteurs de risque sont systémiques mais elle se développe principalement dans des sites spécifiques du système cardiovasculaire où le Wall Shear Stress (WSS), le frottement visqueux du sang sur la paroi artérielle, peut s’écarter plus facilement de ses valeurs de référence. Le WSS est soupçonné d’être impliqué dans la formation et la progression de l’athérosclérose. Les applications cliniques potentielles du WSS comme biomarquer reposent sur une évaluation précise de la vitesse du sang, car il dépend de la dérivée de la vitesse à la paroi artérielle. L’IRM à Contraste de Phase (PC MRI), et plus particulièrement le 4D Flow MRI, permet de mesurer la vitesse du sang avec un système IRM. Plusieurs méthodes de calcul du WSS à partir des données de vitesse PC MRI ont été proposées dans la littérature scientifique. Le présent travail vise à concevoir et à développer un banc d’essai hydraulique pour valider les acquisitions de vitesse PC MRI et le calcul du WSS dérivé. Pour ce faire, des profils de vitesse de référence ont été obtenus avec la Vélocimétrie Laser à effet Doppler (LDV) utilisés pour comparaison directe avec les résultats de la PC MRI. L’installation expérimentale développée est composée d’une pompe compatible avec l’IRM, de tuyaux de raccordement flexibles, d’une section d’essai, d’un réservoir, d’un fluide et d’un débitmètre. Quatre débits différents ont été testés au cours de la campagne expérimentale, reproduisant des conditions fluido-dynamiques proches de celles de l’aorte thoracique en termes de nombres de Reynolds et de Womersley. Une séquence standard 2D PC MRI et une séquence standard 4D Flow MRI ont été utilisées pour obtenir des profils de vitesse IRM, en ajustant leurs paramètres comme dans la pratique clinique. Ensuite, la résolution spatiale des acquisitions 4D Flow MRI a été raffinée. Le WSS a été calculé à partir de données 2D PC, 4D Flow MRI et LDV avec les méthodes 2D et 3D proposées respectivement par Stalder et al. et Potters et al. Pour les données 4D Flow raffinées, le WSS a été calculé uniquement avec la méthode 3D. Les profils de vitesse et du WSS obtenus par PC MRI et LDV ont été comparés statistiquement via une régression linéaire, la RMSE, l’erreur en norme L2, le Pearson Correlation Coefficient et le Intraclass Correlation Coefficient. L’étude expérimentale a été menée avec succès. Les résultats indiquaient un excellent accord entre les données de vitesse PC MRI et LDV. Le système expérimental développé a permis d’évaluer les performances supérieures de la méthode 3D pour le calcul du WSS par rapport à la méthode 2D. Concernant le raffinement des données, les résultats montrent que, avec des temps d’acquisition compatibles avec les conditions cliniques standard, une résolution plus fine améliore les mesures de vitesse mais n’améliore pas l’évaluation du WSS tant que l’impact du bruit n’est pas réduit. Cette étude constitue une base fiable pour toute validation avec LDV des méthodes IRM 4D Flow pour le calcul WSS.