Rehaussement des images

Causes

Plusieurs éléments peuvent déclencher les anévrismes cérébraux. Nous pouvons ainsi parler d’anévrismes développementaux, mycosiques, oncotiques, traumatiques ou autres. Les causes des anévrismes développementaux sont peu connues. Woo et Broderick (2002) démontrent qu’il existe possiblement une prédisposition génétique chez certaines personnes. Néanmoins, les anévrismes cérébraux s’expliquent en général par le stress hémodynamique élevé exercé sur la paroi artérielle. Les anévrismes mycosiques apparaissent dans une zone où il y a eu infection de l’artère : l’inflammation due à l’infection peut causer une dilatation de la paroi créant ainsi un anévrisme fusiforme. Un traitement antibiotique est alors nécessaire. Ces anévrismes se retrouvent surtout dans la région thoracique et rarement dans la région intracrânienne (Brisman et al., 2009; Singer, Ogilvy et Rordorf, 2009b).

Les anévrismes oncotiques font suite à des tumeurs cancéreuses qui se logent sur les parois artérielles. Le taux d’incidence d’anévrismes chez les patients atteints de cancer ne semble toutefois pas significativement plus élevé que dans la population générale. Les anévrismes traumatiques provoqués par des plaies pénétrantes peuvent affecter la carotide interne extra ou intracranienne. Ces traumatismes sont souvent accompagnés d’hémorragie intracérébrale qui masque les anévrismes sur les images tomodensitométriques (CT scans). Ces anévrismes peuvent donc être difficiles à détecter. Les plaies non pénétrantes peuvent aussi causer des anévrismes cérébraux. Ces derniers se retrouvent plutôt près de la base du crâne ou sur des vaisseaux périphériques (Brisman et al., 2009).

Diagnostic et symptômes

Lorsqu’un anévrisme n’est pas rompu, il ne présente généralement pas de symptômes. Toutefois, ces derniers apparaissent si l’anévrisme a un effet important dans son environnement. Alors, des maux de têtes, des troubles d’acuité visuelle, des neuropathies crâniennes et de la douleur faciale peuvent apparaître. Le diagnostic se fait à l’aide de l’angiographie par résonance magnétique ou l’angiographie par tomodensitométrie. L’angiographie cérébrale peut aussi être utilisée, mais cette méthode est plus invasive que les deux premières (Singer, Ogilvy et Rordorf, 2009b). En cas de rupture d’anévrisme, il en résulte l’hémorragie méningée, aussi appelée hémorragie sous-arachnoïdienne, qui peut être mortelle pour le patient. La sévérité clinique des anévrismes cérébraux est évaluée selon l’échelle de Hunt et Hess ou celle du World Federation of Neurological Surgeons (WFNS) (Brisman et al., 2009; Singer, Ogilvy et Rordorf, 2009a). Celle du WFNS présente cinq grades qui se répartissent selon le degré de coma du patient et selon ses capacités motrices. L’échelle de Fischer est aussi couramment utilisée. Cette dernière indique la quantité de sang observée sur CT scan (voir ANNEXE I, tableau-A I-1 et tableau-A I-2).

Les outils thérapeutiques Les outils thérapeutiques qui sont normalement utilisés lors d’une embolisation sont le cathéter-guide, le microcathéter, le guide, le microguide et les filaments de platine (voir Figure 1.4). Les cathéters et microcathéters sont visibles grâce à un marqueur radio-opaque situé à leurs extrémités distales (marqueur distal) et un deuxième marqueur situé à une distance fixe des mêmes extrémités (marqueur proximal). Les guides et microguides sont visibles grâce au matériel radio-opaque couvrant une section de leurs extrémités distales. Ces extrémités peuvent être de formes diverses: droites, angulaires, ‘J’, ‘S’, ou ‘C’. Les guides sont caractérisés par leurs flexibilités, leurs revêtements et leurs capacités de torsion. Le guide a un diamètre de 0,89 à 0,97 mm (0,035 à 0,038 pouce) alors que le microguide a un diamètre qui varie entre 0,25 et 0,41 mm (0,010 et 0,016 pouce) (Boston Scientific Corporation, 2010).

Les zones non radio-opaques des microguides sont parfois visibles sur les images fluoroscopiques, mais pas en tout temps. Dans la suite du présent document, toute mention des extrémités du microguide réfère aux extrémités de la zone radio-opaque du microguide. Les filaments de platine détachables, mis au point par Guglielmi, permettent la réduction considérable du stress hémodynamique à l’intérieur de l’anévrisme (Qureshi et al., 2007). Le platine est utilisé pour les filaments, car il incite davantage la thrombose à l’intérieur de l’anévrisme, thrombose nécessaire au succès de l’intervention. Bien que le filament de base ne soit constitué que de platine, plusieurs types de filament existent aujourd’hui. Ces filaments varient selon leurs formes (hélicoïdal, à deux diamètres ou à trois dimensions) ou leurs revêtements (aucun, avec copolymère acide polyglycolique-polylactique, microfilaments, hydrogel, etc). Leurs diamètres varient de 0,25 à 0,38 mm (0,010 à 0,015 pouce) et leurs longueurs de 1 à 60 cm (Guglielmi, 1995; Hurst et Rosenwasser, 2008). Cette diversité permet aux neuroradiologistes d’intervention de choisir la combinaison de filaments qui remplira l’anévrisme de façon optimale.

Les images fluoroscopiques

Plusieurs modes d’opération sont disponibles sur le système fluoroscopique. Par exemple, il existe la fluoroscopie continue, la fluoroscopie à haute dose, la fluoroscopie pulsée et le roadmapping. Les images acquises à haute résolution sont de 1024 x 1024 pixels alors que la basse résolution est de 512 x 512 pixels. Les séquences vidéo en fluoroscopie sont obtenues à basse résolution à moins d’indication contraire. Leur résolution temporelle peut varier. Les cliniciens choisissent une résolution permettant le meilleur compromis entre la qualité de visualisation et la dose de radiation utilisée. Elle varie de 15 à 30 images par seconde (Bushberg, 2002). Le roadmapping est utilisé durant les interventions et nécessite l’angiographie par soustraction digitale (DSA) (voir Figure 1.9C). Cette dernière est la soustraction d’une image de référence (voir Figure 1.8A) d’une autre image de la même scène acquise avec agent de contraste injecté dans les vaisseaux sanguins (Figure 1.8B). L’image résultante, la DSA, affiche alors clairement les vaisseaux sanguins avec une réduction des artéfacts causés par les structures anatomiques (Figure 1.9A).

En mode roadmapping, cette image est soustraite des images courantes et permet ainsi l’affichage des outils thérapeutiques superposés sur les vaisseaux sanguins sans avoir besoin d’agent de contraste additionnel (voir Figure 1.9C et Figure 1.9D). Les images fluoroscopiques sont en niveaux de gris et sont sauvegardées selon un standard de communication d’images digitales, soit le Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM). Ce standard est maintenant présent dans la plupart des systèmes d’imagerie médicale numérique (Horii, 1997). La Figure 1.8 et la Figure 1.9 illustrent quelques images typiques obtenues sur un système à amplificateur de brillance Axioms Artis BA de la compagnie Siemens.

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Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 REVUE DE LITTÉRATURE
1.1 Les anévrismes cérébraux
1.1.1 Classification
1.1.2 Localisation
1.1.3 Causes
1.1.4 Diagnostic et symptômes
1.2 Les traitements
1.2.1 La chirurgie
1.2.2 Le traitement endovasculaire
1.2.2.1 Les outils thérapeutiques
1.3 Le système fluoroscopique
1.3.1 L’appareil
1.3.2 Les images fluoroscopiques
1.3.3 Les logiciels de visualisation
1.4 Le traitement d’images
1.4.1 Le traitement d’images – rehaussement
1.4.1.1 Filtres homomorphiques
1.4.1.2 Filtres isotropiques et anisotropiques
1.4.2 Rehaussement des images fluoroscopiques
1.4.2.1 Rehaussement par la méthode de Frangi
1.4.2.2 Rehaussement utilisant une banque de filtres directionnels
1.5 Le traitement d’images – segmentation
1.5.1 Segmentation à partir d’une forme a priori
1.5.2 Chemin minimal
1.5.3 Suivi du microguide
1.5.4 Détection de mouvement
1.6 Validation en traitement d’images médicales
1.6.1 Critères de validation
1.6.2 Référence absolue (gold standard) et bronze standard
1.6.3 Mesures de distance
1.6.4 Courbes receiver-operating-characteristics (ROC)
1.7 Problématique et objectifs
1.7.1 Contexte du projet
1.7.2 Objectifs
CHAPITRE 2 MÉTHODOLOGIE
2.1 Rehaussement des images
2.1.1 Implémentation des méthodes de Frangi et du DDFB
2.1.2 Comparaison des méthodes : ROC, AUC
2.2 Algorithme de suivi du microguide
2.2.1 Critères de performance
2.2.2 Connaissance a priori
2.2.3 Région d’intérêt (ROI)
2.2.4 Prétraitement de l’image
2.2.5 Anamorphose de l’image
2.2.6 Chemin minimal
2.2.7 Critères d’appartenance des points
2.2.8 Localisation des extrémités
2.3 Méthodes de Validation
2.3.1 Bronze standard
2.3.2 Évaluation de la performance
2.3.2.1 Précision
2.3.2.2 Robustesse
2.3.2.3 Fiabilité
2.3.2.4 Détection d’incidents
2.3.2.5 Rapidité
2.3.2.6 Automatisme
2.3.3 Comparaison avec d’autres études
CHAPITRE 3 RÉSULTATS
3.1 Comparaison des méthodes de rehaussement de Frangi et du DDFB
3.1.1 Méthode de comparaison des méthodes : ROC, AUC
3.2 Algorithme de suivi du microguide
3.2.1 Connaissance a priori
3.2.2 Région d’intérêt (ROI)
3.2.3 Prétraitement de l’image
3.2.4 Anamorphose de l’image
3.2.5 Chemin minimal
3.2.6 Critères d’appartenance des points
3.2.7 Localisation des extrémités
3.3 Méthodes de Validation
3.3.1 Bronze standard
3.3.2 Évaluation de la performance
3.3.2.1 Précision
3.3.2.2 Robustesse
3.3.2.3 Détection d’incidents
3.3.2.4 Fiabilité
3.3.2.5 Rapidité
3.3.2.6 Automatisme
CHAPITRE 4 DISCUSSION
4.1 Rehaussement de l’image fluoroscopique
4.2 Performance de l’algorithme de suivi
4.2.1 Précision
4.2.2 Robustesse
4.2.3 Fiabilité
4.2.4 Détection d’incidents
4.2.5 Rapidité
4.2.6 Automatisme
CONCLUSION
RECOMMANDATIONS
ANNEXE I Les échelles de Hunt et Hess et de Fischer
ANNEXE II Approbation du comité d’éthique du CHUM
ANNEXE III Approbation du comité d’éthique de l’ÉTS
ANNEXE IV Guide de l’utilisateur de l’interface ValidTool
BIBLIOGRAPHIE