Extraction de mouvement à partir de séquences temporelles d'images ultrasonores 3D cardiaques

Contenu

Préambule

Le but de ce travail était de recontruire le volume intérieur du ventricule (délimité par l'endocarde) à l'aide d'images échocardiographiques 3D, et d'étudier le mouvement du ventricule gauche dans une série temporelle de telles images.

Durant ce stage, Jérémie Roux a exploré diverses pistes, comme la reconstruction d'une image 3D à partir de coupes acquises par une sonde en rotation, l'apport de la diffusion anisotrope, la congruence de phase pour la détection de points caractéristiques, etc. Ici ne seront présentés comme les résultats conduisant à la reconstruction d'un modèle 3D du ventricule gauche.

Certains termes anatomiques seront mieux compris grâce à une introduction à l'anatomie du coeur, très fortement inspirée de la thèse de Jérôme Declerck.

Les images

Les sondes utilisées pour obtenir ces images sont des sondes classiques, auxquelles on a adjoint un système mécanique qui permet une rotation autour de leur axe et qui est synchronisé sur l'électrocardiogramme pour obtenir des coupes spatiales cohérentes temporellement.

		La sonde 2D en rotation permettant d'obtenir une acquisition 3D.
	Les images coaxiales obtenues par rotation de la sonde.

• Une séquence provient de l'équipe Echocard-3D, dirigée par Marie-Odile Berger de l'INRIA Lorraine (LORIA) et du docteur Jean-Pierre Lethor du C.H.U. de Nancy ; la séquence est étalée sur 8 instants pendant la contraction du ventricule gauche, avec, pour chaque instant, 9 coupes axiales (l'angle séparant deux coupes consécutives est donc de 20 degrés) ;
• Une autre séquence, obtenue en milieu de stage, nous a été fournie par le Department of Engineering Science de l'Université d'Oxford (UK) dirigé par Alison Noble ; cette séquence est beaucoup plus importante puisqu'elle contient 60 coupes (espacées de 3 degrés) pour chacun des 23 instants considérés tout au long d'un cycle cardiaque.
• Une dernière image 3D (non une séquence temporelle), nous a été fournie par ATL : elle comprend 43 images.

	Une des 9 coupes 2D à t7 fournie par ECHOCARD-3D.
	Une des 60 coupes 2D à t4 fournie par l'Université d'Oxford.

L'approche suivie

• Amélioration des images 2D par diffusion anisotrope.
• Extraction de points caractéristiques (contours) dans les images 2D.
  • Extraction de tous les points de contours dans la coupe.
  • Region d'intérêt rectangulaire entourant le ventricule.
  • Utilisation de l'axe présumé du ventricule gauche : extraction des premiers points rencontrés dans une direction orthogonale à cet axe.
• Génération d'un nuage de points 3D épars à partir des points extraits de chaque coupe.
• Utilisation d'un modèle déformable pour reconstruire le ventricule gauche.

	Vue de dessus du nuage de points 3D extraits sur l'image 3D d'ECHOCARD-3D à t7.
	Vue de côté du nuage de points 3D extraits sur l'image 3D d'ECHOCARD-3D à t7.

Résultats

	Représentation 3D du modèle déformable dans une image d'ECHOCARD-3D à t7 (find de systole).
	Trace 2D du modèle 3D dans une coupe de l'image 3D d'ECHOCARD-3D à t7.
	Reconstruction des ventricules de la séquence temporelle d'ECHOCARD-3D.

Références

[1]

Jérémie Roux. Extraction de mouvement à partir de séquences temporelles d'images ultrasonores 3D cardiaques. Stage de fin d'études de l'École Centrale de Paris, juin 1998.

[2]

Jérôme Declerck. Étude de la dynamique cardiarque par analyse d'images tridimensionnelles. Thèse de l'université de Nice Sophia-Antipolis, novembre 1997.