Anisotropie tissulaire clinique assistée par apprentissage profond : preuve de concept de la signature dynamique des lésions d'infarctus par échographie 3D – DELTA

L’imagerie ultrasonore 3D ultrarapide est actuellement en plein développement dans les laboratoires de recherche. Cependant, son application clinique est limitée par une qualité d'image insuffisante. Ce projet vise à s’affranchir de cette limitation en proposant diverses méthodes de traitement du signal et de l'image pour l'imagerie ultrasonore 3D fonctionnelle appliquée au muscle cardiaque.
Pendant une ischémie, la structure tissulaire subit divers changements tels que l’œdème et la re-perfusion, et la prise en charge des patients est en pleine évolution. Ainsi, l’obtention d’un marqueur tissulaire local liée à l’orientation du tissu cardiaque est capital pour améliorer la prise en charge des patients et évaluer le succès préalable du traitement. Cependant, une imagerie 3D en temps réel de haute qualité est nécessaire pour permettre aux praticiens de visualiser le cœur et d’effectuer des mesures locales.
Ainsi, grâce à l’utilisation d’algorithmes d’apprentissage profond, un volume 3D haute résolution sera généré à partir d’un nombre limité de volume basse résolution. Ce processus d’apprentissage sera réalisé à la fois sur des données synthétiques et expérimentales. Une fois localisé, l’anisotropie du tissu sera mesurée en utilisant la cohérence des signaux ultrasonores. Cette approche consiste à calculer la matrice de covariance spatiale 3D. L’estimation de cette matrice est réalisée avec un support temporel limités par rapport à sa dimension en nombre d’éléments de la sonde et nécessite des techniques de traitement du signal spécifique pour la calculer efficacement, la comprendre intelligemment et proposer un estimateur dédié à l’anisotropie locale. De plus, la structure de la matrice de cohérence, calculée à partir de la matrice de covariance spatiale, sera explorée. L'intégration de l'évaluation de cette matrice de cohérence en tant que paramètre d'une distribution de variable matricielle sera étudiée pour s'adapter aux signaux biologiques et garantir une estimation robuste de l'anisotropie.
Le projet abordera aussi l’estimation hors-plan de l’anisotropie ainsi que l’extension du champ de vue, essentiels pour les futures applications cliniques. Actuellement, la mesure est limitée aux plans parallèles à la sonde ce qui limite son utilisation. En imagerie cardiaque, un champ de vue plus larges est nécessaire, et la validité de la mesure de l’anisotropie avec ce type d’acquisition doit être vérifiée. Enfin, ces méthodologies seront validées à l’aide de différents modèles in vitro et d’un modèle animal d’ischémie avant leur évaluation sur des sujets sains. L’imagerie proposée sera comparée à l’imagerie par résonnance magnétique de diffusion, technique de l’état de l’art pour estimer l’anisotropie du muscle cardiaque, mais inenvisageable dans une routine clinique.
En conclusion, ce projet vise à valider l’ensemble de la chaîne d’acquisition et de post-traitement pour développer un nouveau marqueur de l’anisotropie du muscle cardiaque en imagerie ultrasonore. Ce marqueur sera comparé à des techniques d’imagerie de référence pour évaluer son potentiel pour de futures applications cliniques chez l’homme.