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Développement d'une méthode d'analyse histomorphométrique de lames histologiques pour l'étude des maladies cardiovasculaires

Marchane, Ibtihal (2012). Développement d'une méthode d'analyse histomorphométrique de lames histologiques pour l'étude des maladies cardiovasculaires. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Pour éviter les graves conséquences de l’athérosclérose, il est essentiel d’évaluer la vulnérabilité des plaques. L’élastographie ultrasonore vasculaire est une nouvelle technique d’imagerie qui permet la caractérisation mécanique des plaques d’athéromes et donc de déduire leur vulnérabilité. Ce projet de maîtrise s’inscrit dans un cadre général de validation de cette modalité d’imagerie.

L’objectif général de cette étude est de développer des outils de caractérisation transversale et longitudinale des coupes histologiques d’artères athérosclérotiques, afin de permettre leur corrélation avec les résultats de l’élastographie endovasculaire (EVE) et de l’élastographie non invasive (NIVE).

Pour ceci nous disposons d’une base de données composée de 60 coupes histologiques provenant des carotides de 3 porcs, dont des coupes ont été sectionnées en séries. Plusieurs colorations histologiques sont utilisées, dépendamment du paramètre histologique à mettre en évidence. Les algorithmes de caractérisation histomorphométriques de ce projet sont développés sur Matlab. Il s’agit principalement d’un algorithme de caractérisation transversale et d’un algorithme de caractérisation longitudinale de la paroi artérielle. Le premier permet une segmentation des régions d’intérêts histologiques (lumière, limitante élastique interne et externe, zones calcifiées, etc..) à l’aide d’une nouvelle technique de segmentation développée au laboratoire: l’anamorphose. Les résultats quantitatifs sont enregistrés dans un fichier Excel tandis que les résultats qualitatifs sont enregistrés et utilisés lors de la caractérisation longitudinale ou de l’affichage simultané des caractérisations. Pour cela un algorithme de recalage rigide sert d’algorithme pont vers la caractérisation longitudinale des coupes sériées de l’artère analysée ou vers un affichage simultané des caractérisations histologiques de la même coupe histologique provenant de différentes colorations histologiques. La caractérisation longitudinale se base sur le principe de la reconstruction 3D par rendu d’isosurface. Il s’agit de construire les segmentations du même paramètre histologique. Finalement pour faciliter l’interaction avec l’utilisateur, des interfaces utilisateurs sont développées pour chaque objectif spécifique de l’algorithme. Dans l’objectif d’évaluer la reproductibilité et la répétabilité des algorithmes de ce projet, plusieurs tests de validation sont effectués. L’évaluation de l’algorithme de segmentation prouve qu’il n’est pas sensible au choix de la forme a priori et qu’il permet une bonne caractérisation transversale. L’évaluation de l’algorithme du recalage et de la reconstruction 3D révèle par contre que l’algorithme est sensible à l’interprétation visuelle de l’utilisateur. Bien que des améliorations puissent être apportées, les techniques de caractérisation histomorphométrique développées dans ce projet permettent d’aider à corréler l’histologie avec les résultats de l’élastographie endovasculaire et élastographie non-invasive.

Résumé traduit

Assess the vulnerability of atheromatous plaques is an essential issue to prevent serious consequence of atherosclerosis. The vascular ultrasound elastography is a new imaging technique, which allows a mechanical characterization of atherosclerotic plaques and to infer
the vulnerability of atheroma. This project is part of a general validation of this imaging modality.

The overall objective of this study is to develop tools for transverse and longitudinal histomorphometric characterization for atherosclerotic arteries sections. The results of the histomorophometric characterization could be correlated with those of the endovascular elastography (EVE) and non-invasive elastography (NIVE).

For this reason we have a database of 60 histological sections from carotid arteries of three pigs, such a serial sections. Several histological stains are used, depending on the histological parameter to highlight. Histomorphometric characterization algorithms of this project are developed on Matlab. It is divided as transverse characterization algorithms and a longitudinal characterization algorithm of the arterial wall. The first allows a segmentation of the histological regions of interest, using new segmentation technique: Anamorphosis. The quantitative results are recorded in an Excel file, while the qualitative results are recorded and used in the longitudinal characterization for simultaneous display of various regions. A rigid registration algorithm is developed as a bridge algorithm to the longitudinal characterization of serial sections, or to a simultaneous display of segmentation from different histological staining. Longitudinal characterization algorithm is based on the principle of 3D reconstruction by isosurface rendering. Finally, to facilitate user interaction, user interfaces are developed for each specific objective of the algorithm. With the aim of assessing the accuracy and repeatability of the algorithms in this project several validation tests are performed. The evaluations of the segmentation algorithm show that it is not sensitive to the choice of a priori form and allows a good characterization section. The evaluation of the registration algorithm and 3D reconstruction reveals that the algorithm is sensitive to visual interpretation of the user.

Although there is still place for improvement, the histomorphometric characterization tools developed in this project allow correlating data with the results of endovascular elastography and non-invasive elastography.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie, concentration technologie de la santé". Bibliogr. : f. [109]-113.
Mots-clés libres: Anamorphose. Appareil cardiovasculaire-Maladies. Athérosclérose. Tissus (Histologie)-Imagerie. Caractérisation histomorphométrique, segmentation, anamorphose, athérosclérose rendu d’isosurface, recalage rigide, vaisseaux sanguins.
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de thèse
De Guise, Jacques A.
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de thèse
Lerouge, Sophie
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt: 09 nov. 2012 21:49
Dernière modification: 13 août 2014 18:48
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1089

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