Motivations et résumé du projet De nombreuses pathologies vasculaires peuvent être désormais traitées de manière non invasive grâce à des techniques de.

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1 Motivations et résumé du projet De nombreuses pathologies vasculaires peuvent être désormais traitées de manière non invasive grâce à des techniques de radiologie interventionnelle, dans lesquelles des outils thérapeutiques sont conduits par voie endo-artérielle jusqu'à la lésion à l'aide d'un cathéter. C'est en particulier le cas des anévrismes intracrâniens qui se présentent comme des hernies sur la paroi artérielle. Le traitement endovasculaire consiste à obturer la poche anévrismale en y plaçant des coils, longs fils de platine, préformés en ressorts, qui, en se déployant, s'entremêlent pour former une pelote compacte. De par le siège de la lésion, à proximité du cerveau, et de par sa petite taille, quelques millimètres, le geste interventionnel requiert une bonne préparation et ne peut être accompli que par un chirurgien très expérimenté. Un outil de simulation de l'acte interventionnel, disponible en salle d'opération, fiable, fidèle aux spécificités anatomiques et physiologiques du patient, permettrait de planifier la pose des coils, d'entraîner le chirurgien au geste, et de parfaire la formation médicale à cette technique. Dans ce but, le projet SIMPLE a pour objectif de développer des méthodes de simulation du déploiement des coils dans un anévrisme intracrânien, opérant en temps réel et se basant sur des données issues de patients quelconques. SIMPLE Simulation pour le planning d’embolisation d’anévrismes intracrâniens a Équipe-projet Magrit – Loria – INRIA Nancy Grand Est b Équipe-projet Alcove – INRIA Futurs Lille c Service de neuroradiologie interventionnelle – CHU de Nancy * Coordinateur (Erwan.Kerrien@loria.fr) René Anxionnat c, Marie-Odile Berger a, Stéphane Cotin b, Christian Duriez b, Jérémie Dequidt b, Erwan Kerrien a*, Patricia Wils a Modélisation des vaisseaux sanguins Seuil trop haut Seuil trop bas Image d’angiographie Superposition de la surface extraite en 3D par seuillage Superposition en transparence Problème Les micro-outils interagissent avec la paroi artérielle. Il convient donc de l’extraire en 3D à partir d’images acquises sur le patient. L’angiographie rotationnelle 3D (3DRA) fournit une surface globalement satisfaisante par simple seuillage. Cependant, un ajustement local est nécessaire pour atteindre la précision requise par la simulation et assurer une topologie correcte. Causes des artéfacts l’opacification ne peut rester constante et complète durant toute l’acquisition 3D (5s) artéfacts classiques en tomographie (proximité de structures denses, trajectoire d’acquisition non-optimale) flou cinétique Approche suivie reconstruction à partir d’un faible nombre de vues angiographiques 2D (Stage P. Wils) hypothèse que le volume sous-jacent est binaire : reconstruction de l’interface initialisation de la surface par seuillage évolution d’une surface active (triangulée [Soussen04], probabiliste [Hanson92]) optimisation de la similarité entre les images X-ray simulées et les images DSA réelles (face + profil + oblique de travail) requiert recalage 3D/2D [Kerrien98] futur : intégrer le flux et l’élasticité des vaisseaux pour un modèle dynamique http://simple.loria.fr Validation Photo du fantôme Elastrat Surface extraite par seuillage Déploiement du coil sous fluoroscopie Étude sur fantôme achat de deux fantômes Elastrat (www.elastrat.com)www.elastrat.com fantôme rigide : étude initiale en conditions simplifiées fantôme souple : influence du flux et élasticité des vaisseaux validation quantitative utilisation de séquences d’images fluoroscopiques acquises pendant le déploiement du coil comme vérité terrain (30 fps) Étude sur patients établissement d’une base de données de patients conception d’une grille d’évaluation clinique quel intérêt pour quels emplois ? réalisme de la dynamique du coil réalisme de la visualisation besoins en système haptique facteurs critiques pour la perception Superposition vue de surface / angiographie Simulation temps réel du déploiement d’un coil Problème comment simuler en temps réel, le déploiement d’un coil dans un anévrisme ? Approche La simulation repose sur une description géométrique des vaisseaux utilisant les surfaces implicites. Le modèle par éléments finis du coil utilise la théorie des poutres [Cotin05]. La simulation du déploiement du coil est basée sur la modélisation physique du contact (loi de Signorini), et profite, au niveau de la précision, de la continuité de la surface utilisée. Références [Hanson92] K. Hanson. Reconstruction based on flexible prior models. In proc. of SPIE Medical Imaging 1652:183-192, 1992. [Kerrien99]E. Kerrien, M-O. Berger, E. Maurincomme et al. Fully automatic 3D/2D subtracted angiography registration. In proc. of MICCAI’99, LNCS 1679, p. 664-671, 1999. [Soussen04] C. Soussen and A. Mohammad-Djafari. Polygonal and polyhedral contour reconstruction in computed tomography. IEEE Trans. Image Proc. 13(11):1507-1523, 2004. [Cotin05]S. Cotin, C. Duriez, J. Lenoir, P. F. Neumann, and S. Dawson. New approaches to catheter navigation for interventional radiology simulation. In proc. of MICCAI’05, LNCS 3750, p. 534-542, 2005.