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Recalage rigide 3D-2D par intensité pour le traitement percutané des cardiopathies congénitales

Couet, Julien (2012). Recalage rigide 3D-2D par intensité pour le traitement percutané des cardiopathies congénitales. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Les cardiopathies congénitales cyanogènes sont des malformations cardiaques infantiles qui, dans leurs formes les plus complexes, sont aggravées par des artères morbides partant de l’aorte et appelées collatérales aorto-pulmonaires majeures (MAPCAs). Pour corriger ces malformations, les cardiologues insèrent un cathéter dans une artère du patient puis, le guident jusqu’à atteindre la structure vasculaire d’intérêt. Le cathéter est visualisé grâce à des angiographies acquises lors de l’opération.

Néanmoins, ces interventions, dîtes percutanées, sont délicates à réaliser. L’emploi des angiographies 2D limite le champ de vision des cardiologues et les oblige à mentalement reconstruire la structure vasculaire en mouvement. Afin d’améliorer les conditions d’intervention, des techniques d’imagerie médicale exploitant des données tomographiques acquis avant l’intervention sont développées. Les données tomographiques forment un modèle 3D fiable de la structure vasculaire qui, une fois précisément aligné avec les angiographies, définit un outil de navigation virtuel 3D qui augmente le champ de vision des cardiologues. Dans ce mémoire, une nouvelle méthode automatique de recalage rigide 3D-2D par intensité de données tomographiques 3D avec des angiographies 2D est présentée. Aussi, une technique d’alignement semi-automatique permettant d’accélérer l’initialisation de la méthode automatique est développée. Les résultats de la méthode de recalage proposée, obtenus avec deux jeux de données de patient atteints de malformations cardiaques, sont prometteurs.

Un alignement précis et robuste des données tomographique de l’artère aorte et des MAPCAs (0;265�0;647mm et 99 % de succès) à partir d’un déplacement rigide d’amplitude maximale (20mm et 20°) est obtenu en un temps de calcul raisonnable (13,7 secondes).

Titre traduit

Intensity-based rigid 3D-2D registration for percutaneous intervention of congenital heart deceases

Résumé traduit

Percutaneous cardiac interventions rely mainly on the experience of the cardiologist to safely navigate inside soft tissues vessels under x-ray angiography guidance. Additional navigation guidance tool might contribute to improve reliability and safety of percutaneous procedures.

The pathology involved are cyanogen congenital heart deceases. They are pediatric cardiac malformations which can be worsen by the presence of major aorta-pulmonary collateral arteries (MAPCAs) in their most complex form. The main contribution of this work is a fully automatic intensity-based 3D-2D registration method, which accurately maps a preoperative CT acquisition of a pediatric patient over x-ray angiography to provide such navigation guidance.

The second contribution of this study is a semi-automatic features-based registration method which speeds up the initialization of the automatic technique. Our preliminary results are promising for an accurate and robust registration of both the aorta and MAPCAs (0:265�0:647mm with 99 % success rate) from a initial displacement up to 20mm and 20° that can be obtained within a reasonable amount of time (13.7 seconds). Furthermore, our technique is able to compensate for a simulated respiratory motion of the vascular structure.

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, technologie de l'information". Bibliogr. : f. [127]-135.
Mots-clés libres: Cardiopathie congénitale chez l'enfant. Tomographie. Angiocardiographie. 2D, 3D, Cardiaque, Intensité, Intervention, Percutané, Procédure, Recalage
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Duong, Luc
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt: 14 mars 2012 14:13
Dernière modification: 03 mars 2017 00:55
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/954

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