Etude de la perfusion myocardique et évaluation de nouvelles approches de quantification bayésiennes et spatio-temporelles

National audienceBut de l’étudeL’imagerie de perfusion cardiaque dynamique par résonance magnétique est une technique non invasive et non irradiante prometteuse pour évaluer la microcirculation du tissu myocardique [1]. Les méthodes de mesure bayésiennes [2] ont déjà suscité un intérêt pour l’IRM de perfusion. Initialement conçue pour une application cérébrale, une approche spatio-temporelle (AST) [3] se révèle aussi très efficace dans le contexte de l’IRM de perfusion cardiaque où le Rapport Contraste sur Bruit (RCB) est faible, typique de l’analyse pixel à pixel.Matériel et méthodesNous avons évalué les méthodes suivantes:• Déconvolution bayésienne probabiliste et modèle indépendante [2]• AST, utilisant le voisinage du pixel pour améliorer la précision, méthode ne reposant pas sur aucunmodèle [3]• Modélisation des courbes tissulaires par le modèle de Fermi [1]• Décomposition en valeurs singulières oscillante (oSVD) [4]Les performances des méthodes sont testées sur un fantôme numérique composé de 900 courbes synthétisées en générant des fonctions de Fermi [1] pour des flux sanguins myocardiques (MBF) sur des plages de 0.8 à 3.9 cc/min/g et des volumes sanguins myocardiques (MBV) sur des plages de 15 à 25%, puis en les convoluant avec une fonction d’entrée artérielle.Les courbes sont ensuite bruitées à différents niveaux de RCB relevés à partir de données réelles :1) Sur le signal moyen myocardique (RCB = 260),2) Sur les segments cardiaques définis par l'American Heart Association (RCB = 137),3) Au niveau du pixel (RCB = 50).Les indexes quantitatifs (MBF et MBV) obtenus ont été analysés et comparés à ceux de référence en utilisant la méthode de Bland-Altman.RésultatsPour un RCB de 260, 137 et 50 respectivement, le coefficient de corrélation r² pour MBF vaut 0. 9958, 0.9886 et 0.9506 pour la méthode bayésienne; 0.9923, 0.9887 et 0.9693 pour AST; 0.9976, 0.9911 et 0.9399 pour Fermi; 0.9801, 0.9596 et 0.8867 pour oSVD.DiscussionLa méthode oSVD se révèle inadaptée pour une application cardiaque. L'estimation est précise pour un RCB élevé pour les autres méthodes. STA montre une décroissance de r² linéaire et faible, tandis que pour la méthode bayésienne et Fermi, il diminue plus brusquement lorsqu’on atteint un RCB faible. On notera que Fermi bénéficie du mode de génération du fantôme.Les nouvelles approches STA et Bayésienne semblent être suffisamment robustes pour évaluer avec précision les indices de perfusion au niveau du pixel.Références1. Jerosch-Herold et al, vol. 19, no. 6, pp. 758–70, 20042. Boutelier et al., IEEE Trans. Med. Imaging. 31(7) 1381-1395, 20123. Frindel et al., Medical Image Analysis 18, 144–160, 20144. Wu et al., Magnetic Resonance in Medicine, 50:164-174, 200