Tractographie cérébrale par IRM de tenseur de diffusion PDF Download
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Author: Perrine Clarisse
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Languages : fr
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Book Description
La tractographie cérébrale par imagerie tensorielle de diffusion (DTI) est la seule technique non invasive permettant de déterminer la trajectoire des faisceaux de la substance blanche in vivo. La fiabilité des méthodes de tractographie déterministes n'a jamais été systématiquement étudiée dans la perspective d'une application en clinique. L'objectif de ce travail a été d'évaluer les stratégies de suivi de fibres en termes de schéma d'acquisition des images en conjonction avec une méthode de tractographie utilisée en clinique (Tensor Deflection Algorithm). Nous avons d'abord mené une étude su fantôme homogène, en réalisant une exploration systématique des principaux paramètres d'acquisition, afin d'évaluer leur influence sur la qualité des images DTI. Nous avons ensuite mené une étude sur 14 sujets sains pour réaliser la tractographie du faisceau pyramidal, l'un des principaux tractus. Une analyse quantitative et qualitative des résultats a permis d'évaluer la reproductibilité de la méthode et des schémas d'acquisition et de vérifier la plausibilité anatomique des faisceaux obtenus. Les analyses qualitatives ont montré une bonne plausibilité anatomique. La reproductibilité de la méthode de tractographie a été évaluée à environ 65% en intra examen et à 30% uniquement en inter examen. Comparé aux différences constatées lors de la mesure de la reproductibilité inter examen, l'effet du schéma d'acquisition sur les résultats semble minime. Malgré sa faible reproductibilité, la tractographie cérébrale apporte des informations sur la position des tractus utiles pour la planification chirurgicale. Cette méthode doit donc être utilisée avec précaution et demande à être améliorée.
Author: Perrine Clarisse
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La tractographie cérébrale par imagerie tensorielle de diffusion (DTI) est la seule technique non invasive permettant de déterminer la trajectoire des faisceaux de la substance blanche in vivo. La fiabilité des méthodes de tractographie déterministes n'a jamais été systématiquement étudiée dans la perspective d'une application en clinique. L'objectif de ce travail a été d'évaluer les stratégies de suivi de fibres en termes de schéma d'acquisition des images en conjonction avec une méthode de tractographie utilisée en clinique (Tensor Deflection Algorithm). Nous avons d'abord mené une étude su fantôme homogène, en réalisant une exploration systématique des principaux paramètres d'acquisition, afin d'évaluer leur influence sur la qualité des images DTI. Nous avons ensuite mené une étude sur 14 sujets sains pour réaliser la tractographie du faisceau pyramidal, l'un des principaux tractus. Une analyse quantitative et qualitative des résultats a permis d'évaluer la reproductibilité de la méthode et des schémas d'acquisition et de vérifier la plausibilité anatomique des faisceaux obtenus. Les analyses qualitatives ont montré une bonne plausibilité anatomique. La reproductibilité de la méthode de tractographie a été évaluée à environ 65% en intra examen et à 30% uniquement en inter examen. Comparé aux différences constatées lors de la mesure de la reproductibilité inter examen, l'effet du schéma d'acquisition sur les résultats semble minime. Malgré sa faible reproductibilité, la tractographie cérébrale apporte des informations sur la position des tractus utiles pour la planification chirurgicale. Cette méthode doit donc être utilisée avec précaution et demande à être améliorée.
Author: Fatima Tensaouti
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Languages : fr
Pages : 150
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La tractographie gagne de plus en plus en importance dans les études cliniques car elle est l'unique modalité d'imagerie en mesure de caractériser in vivo l'architecture et l'intégrité des fibres de la substance blanche. Toutefois, la disponibilité croissante de modèles de diffusion et d'algorithmes de tractographie rend le choix d'une méthode de reconstruction de fibres difficile. Plus important encore, les performances et la reproductibilité de chaque méthode peuvent varier. Cette dernière considération souligne la difficulté de validation des méthodes de tractographie étant donné qu'aucune réalité terrain n'est disponible. Dans ce travail de thèse, nous avons dans un premier temps implémenté et intégré quatre différents algorithmes de tractographie par Imagerie de Tenseur de Diffusion à un logiciel de neuroimagerie. Trois déterministes et un autre probabiliste. Ensuite, nous avons étudié la validation de ces algorithmes sur des données fantôme qui simule une réalité terrain, offrant différentes configurations complexes de fibres. La reproductibilité des algorithmes implémentés a été étudiée sur des données réelles, chez 12 sujets sains en variant la résolution angulaire et en prenant comme faisceau test, le faisceau corticospinal. Les résultats obtenus ont montré une meilleure reproductibilité de l'algorithme probabiliste en conjonction avec une haute résolution angulaire. Enfin, sachant que dans certaines maladies, l'asymétrie entre les faisceaux concernés devrait être différente de celle des sujets sains, nous avons utilisé l'algorithme le plus reproductible pour examiner chez des sujets sains les degrés d'asymétries macro et microstructurale du faisceau corticospinal.
Author: Ouhaïd Lagha-Boukbiza
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Languages : fr
Pages : 348
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Author: Matthew Ozon
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Languages : en
Pages : 186
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Cette thèse "Tractographie cardiaque optimale utilisant l'IRM du tenseur de diffusion" à pour but de proposer et d'étudier une nouvelle formulation globale de la tractographie cardiaque à partir d'images de tenseur de diffusion synthétisant les données pondérées en diffusion. Les raisons sous-jacentes ayant conduits à une nouvelle formulation sont multiples. Les méthodes existantes sont pour la plupart locales comme les algorithmes de « streamline » (ligne de champ) et sont sujettes à de nombreuses imperfections, en particulier, leur faible robustesse par rapport au bruit dans les données. Un autre problème de ce type d'approches basé sur la résolution d'équations différentielles est leur dépendances quant à l'initialisation, ce dont notre méthode s'est totalement affranchit. L'autre but de cette thèse est de déterminer un ou plusieurs critères numériques pour comparer et qualifier les objets fibres. En effet, même s'il semble facile de caractériser qualitativement les fibres de façon visuelle, la création de mesures pour caractériser les fibres soit dans l'absolue, soit en comparaison aux données ou à d'autres fibre relève d'une toute autre approche.
Author: Julien Lincot
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Languages : fr
Pages : 127
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Une étude prospective a été réalisée sur une cohorte de 14 volontaires humains sains. Une comparaison des mesures paramétriques quantitatives de l’imagerie cérébrale du tenseur de diffusion acquise sur deux imageurs IRM de champs magnétiques différents a été conduite de façon appariée (1.5T vs. 3T). Les gradients de champ magnétique présentaient les mêmes caractéristiques et les paramètres d’acquisition étaient identiques. Le prétraitement des images comportait une correction de la distorsion due aux courants induits de Foucault et une normalisation dans l’espace standardisé MNI152. Les données étaient analysées sous forme de régions d’intérêt et de reconstructions tractographiques de faisceaux de substance blanche. Les moyennes d’ADC, de FA et des valeurs propres λ1, λ2 et λ3 de l’ellipsoïde de diffusion étaient étudiées pour chaque région et faisceaux d’intérêt ainsi que les moyennes des volume, longueur et nombre de fibres pour chaque faisceau. Il n’a été montré de variation statistiquement significative que pour une minorité des régions et faisceaux étudiés. Les variations significatives observées étaient généralement inférieures à 5%. Le volume, la longueur et le nombre de fibres étaient significativement augmentés à 3T pour certains faisceaux et notamment pour l’encéphale in toto. En conclusion, les paramètres mesurés en IRM encéphalique du tenseur de diffusion ne varient pas significativement en fonction de l'intensité du champ magnétique principal. La tractographie est cependant significativement améliorée en IRM 3T. Ces résultats devraient être pris en compte pour la caractérisation et le suivi des anomalies de la substance blanche en imagerie du tenseur de diffusion.
Author: Maxime Chamberland
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Languages : en
Pages : 111
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Author: Gabriel Girard
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Languages : en
Pages : 130
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L'imagerie par résonance magnétique de diffusion permet de mesurer l'intensité de la diffusion de l'eau dans plusieurs directions et révèle l'orientation locale des structures biologiques sous-jacentes, notamment l'orientation locale du réseau d'axones du cerveau. Une procédure appelée tractographie a pour objectif d'estimer la structure 3D de ce réseau d'axones à partir de l'information de diffusion. Les algorithmes de tractographie sont généralement contraints dans un sous-ensemble de l'image de diffusion où l'information mesurée est cohérente, par exemple par un masque de la matière blanche. L'algorithme de tractographie termine lorsqu'il atteint la frontière du masque. Quel effet le masque a-t-il sur les résultats produits par l'algorithme de tractographie ? Comment produire des résultats anatomiquement cohérents ? Dans ce mémoire, nous présentons des méthodes utilisant l'information des cartes probabilistes des tissus cérébraux provenant d'une image par résonance magnétique de type anatomique afin de produire une estimation la structure du réseau d'axones. L'objectif est d'estimer la structure 3D de la matière blanche en utilisant des connaissances a priori pour produire des résultats plus précis et cohérents. Notamment, nous proposons une approche reposant sur un filtre à particules pour modéliser la vraisemblance des structures estimées. Les résultats des méthodes développées sont comparés à d'autres méthodes sur des données synthétiques, sur des données cérébrales saines et sur des données cérébrales cliniques avec tumeurs cérébrales.
Author: Nicolas Wiest-Daesslé
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Languages : fr
Pages : 143
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Le sujet de cette thèse est de développer de nouvelles méthodes pour le traitement et l’analyse des IRM du tenseur de diffusion, avec pour application principale l’étude de sujets atteints de sclérose en plaques (SEP). L’IRM de diffusion permet d’obtenir des informations sur la structure et l’état des tissus du cerveau, plus spécifiquement sur les fibres nerveuses. Les mesures obtenues par l’IRM de diffusion peuvent se synthétiser, en chaque point de l’image, sous la forme d’une matrice symétrique définie positive, que l’on nomme tenseur de diffusion. Durant ces travaux, de nouvelles méthodes d’amélioration des images de diffusion ont été développées puis validées par une confrontation avec l’état de l’art. Ces méthodes sont : la correction de distorsions géométriques dues à l’acquisition, et la suppression du bruit avec préservation des détails de l’image. Un ensemble de différents outils pour l’estimation des tenseurs de diffusion et la tractographie ont également été implémentés et comparés. Finalement, une étude entre des sujets contrôles et des sujets atteints d’une SEP a permis d’évaluer l’impact du choix de différents algorithmes sur la chaîne de traitement. Cette analyse repose sur une nouvelle approche de calcul automatique du plan médian sagittal du cerveau sur des IRM conventionnelles et des IRM du tenseur de diffusion ainsi que sur une nouvelle méthode de recalage multi modal.
Author: Isabelle Filipiak
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
L'imagerie en tenseur de diffusion (DTI) est basée sur la mesure de la mobilité des molécules d'eau permettant l'analyse de la microarchitecture du tissu cérébral. Le trajet des fibres blanches peut être alors reconstruit par des méthodes de tractographie déterministes basées sur la direction principale de la diffusion. Toutefois elle repose sur des outils mathématiques complexes donnant un regard indirect sur les structures anatomiques, et sa validation est un enjeu majeur. Notre objectif a été de concevoir un objet-Test (OT) tri-Dimensionnel permettant la validation de la diffusion dans des faisceaux de fibres imitant l'organisation cérébrale. Cet OT se compose de trois modules: BOITE, SOLUTION, FIBRE réalisés en impression 3D. Il se compose de solutions de glucose et de fibres de dyneema orientées dans les trois orientations de l'espace. Nous nous sommes intéressés au développement d'une méthode de contrôle qualité des mesures quantitatives de diffusion dans le module SOLUTION.
Author: Antoine Tardif
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Languages : fr
Pages : 276
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Book Description
Les saccades offrent un modèle expérimental intéressant pour l'étude du rôle des ganglions de la base (BG) dans le contrôle moteur, et de nombreux aspects du comportement. Il manque cependant un substratum anatomique à ce modèle. Le but est de tenter d'obtenir par l'utilisation de la tractographie déterministe par imagerie en tenseur de diffusion (DTI) un support anatomique des connexions axonales des BG impliqués dans le contrôle moteur des saccades, sur des IRM réalisables en pratique courante, et d'en décrire les résultats.. Nous avons étudié les IRM de 3 sujets sains, réalisées en 3 Tesla, et de 3 patients traités par stéréotaxie, en 1,5 Tesla. Pour chaque BG, une région d'intérêt (ROI) a été créée par un contour manuel, après repérage sur des séquences WAIR (White attenuated Inversion recovery) ou T1 BRAVO, couplé aux cartes de diffusion codées par la couleur. La tractographie a été pratiquée sur le logiciel BrainLAB's iPlan sterotaxy 3.0.3 pour les connexions des voies directes et indirectes en y incluant les colliculi supérieurs, et étendues à l'intégration du noyau pédonculopontin (PPN). Les faisceaux de substance blanche proximaux ont été exclus. Les images obtenues ont fait l'objet d'une description anatomique comparée aux connaissances actuelles. Les volumes des ROI sont comparables aux volumes des BG décrits dans la littérature. Les connexions de la voie directe ont pu être obtenues en IRM 3 Tesla, à l'exception d'une voie nigrocolliculaire. Toutes les connexions de la voie indirecte recherchées ont pu être visualisées en 3 et 1,5 Tesla. En revanche la tractographie du PPN n'a permis la visualisation de trajectoire d'anisotropie (TA) intéressant l'étude. Chaque résultat d'imagerie est présenté, avec les valeurs quantitatives de tractographie, décrit et discuté. Chacune des TA décrites pourra faire l'objet d'un travail anatomique sur des IRM de très haut champ, selon une méthodologie permettant une analyse qualitative et quantitative, faisant l'objet d'un travail en cours. Une visualisation in vivo de ce support anatomique en pratique courante pourra s'appliquer à la recherche, et la pratique de la stimulation cérébrale profonde, dans son perfectionnement et l'intégration des nouvelles cibles thérapeutiques. La tractographie par DTI est applicable à l'ensemble des voies visuelles offrant des perspectives diagnostiques et thérapeutiques applicables à l'ophtalmologie. Ces premiers résultats s'intègrent au projet connectomique du cerveau humain. La tractographie par DTI praticable in vivo offre de nombreuses perspectives de recherche, de développement d'outils diagnostiques et thérapeutiques.
