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Caractérisation tissulaire non invasive de la graisse et fibrose multi-organe en imagerie par résonance magnétique (IRM) : application à l'étude des interactions coeur-foie et cœur-muscle squelettique
No full textCette thèse réalise une preuve de concept pour quantifier la déformation de l’oreillette gauche (OG) en IRM, ainsi que la relaxométrie IRM dans le myocarde, dans les muscles squelettiques et dans le foie. Grâce à l’interaction entre radiologues et ingénieurs, deux logiciels différents ont été développés, appliqués et validés pour l'analyse de la déformation myocardique multi-chambre et pour la cartographie quantitative du T1 multi-organes. La première publication a montré une forte corrélation de la déformation de l’OG, avec le degré de remplacement fibro-graisseux en histologie. Ce biomarqueur d'imagerie fonctionnelle est prometteur, puisque le remodelage structurel du myocarde est un substrat morphologique connu du dysfonctionnement électro-physiologique et de la fibrillation atriale. La deuxième publication a démontré l'influence de la composition et de la vascularisation de différents tissus sur les paramètres cartographiques T1. ΔT1 (prise de contraste musculaire relative) et EHF (prise de contraste musculaire normalisée par la prise de contraste dans le sang) ont été introduits comme alternatives simples au volume extracellulaire (ECV). Dans la troisième publication, les paramètres de relaxométrie appliqués aux muscles squelettiques ont permis une discrimination entre patients avec myocardite aiguë et patients avec des myosites systémiques. La quatrième publication a introduit le T1 du foie pour quantifier l’insuffisance cardiaque chez des patients avec des cardiomyopathies idiopathiques dilatées, montrant de meilleures performances que les paramètres fonctionnels établis tels que les volumes, la fraction d'éjection ou la déformation myocardique.This thesis provides a proof of concept for MR atrial strain, as well as MR relaxometry in the myocardium, in skeletal muscles and in the liver. Thanks to a close interaction between radiologist and software engineers, two different softwares were developed, applied and validated: one for multiorgan T1 mapping in the myocardium, skeletal muscle and liver, another one for cardiac four-chamber strain analysis and volumetry. The first publication showed a strong correlation of LA strain with the degree of fibro-fatty replacement in histology. Such functional imaging biomarker in combination with LA volumetry could help to guide clinical decisions, since myocardial structural remodeling is a known morphologic substrate of LA dysfunction, atrial fibrillation and adverse outcome. In the second publication, MR relaxometry parameters applied to the myocardium and skeletal muscles in IIM patients and healthy volunteers were used as a model to demonstrate influences of different tissue composition and vascularization on T1 mapping parameters. ΔT1 and EHF were introduced as simple alternatives to ECV in highly vascularized tissues such as the myocardium. In the third publication, MR relaxometry parameters applied to the skeletal muscls allowed for an accurate discrimination of AVM and IIM with cardiac involvement. However, when applied to the myocardium, parametric mapping did not separate between the two groups. The fourth publication introduced native T1 of the liver an easily accessible and accurate non-invasive imaging associate of congestive HF in IDCM patients with better performance than established functional parameters such as LV volumes, ejection fraction or strain
Three-dimensional evaluation of thoracic aorta enlargement and unfolding in hypertensive men using non-contrast computed tomography.
No full textAging produces a simultaneous thoracic aorta (TA) enlargement and unfolding. We sought to analyze the impact of hypertension on these geometric changes. Non-contrast computed tomography images were obtained from coronary artery calcium scans, including the entire aortic arch, in 200 normotensive and 200 hypertensive asymptomatic men. An automated algorithm reconstructed the vessel in three-dimensions, estimating orthogonal aortic sections along the whole TA pathway, and calculated several geometric descriptors to assess TA morphology. Hypertensive patients were older with respect to normotensive (P<0.001). Diameter and volume of TA ascending, arch and descending segments were higher in hypertensive patients with respect to normotensive (P<0.001) and differences persisted after adjustment for age. Hypertension produced an accelerated unfolding effect on TA shape. We found increments in aortic arch width (P<0.001), radius of curvature (P<0.001) and area under the arch curve (P<0.01) with a concomitant tortuosity decrease (P<0.05) and no significant change in aortic arch height. Overall, hypertension produced an equivalent effect of 2−7-years of aging. In multivariate analysis adjusted for age and hypertension treatment, diastolic pressure was more associated to TA size and shape changes than systolic pressure. These data suggest that hypertension accelerates TA enlargement and unfolding deformation with respect to the aging effect.Fil: Craiem, Damian. Hôpital Européen Georges-Pompidou; Francia. Universidad Favaloro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Chironi, G.. Hôpital Européen Georges-Pompidou; Francia. Universite de Paris V; FranciaFil: Casciaro, Mariano Ezequiel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Favaloro; ArgentinaFil: Redheuil, A.. Universite de Paris V; Francia. Inserm; Francia. Hôpital Européen Georges-Pompidou; FranciaFil: Mousseaux, E.. Hôpital Européen Georges-Pompidou; Francia. Inserm; Francia. Universite de Paris V; FranciaFil: Simon, A.. Hôpital Européen Georges-Pompidou; Francia. Universite de Paris V; Franci
Correction to: CT and MR imaging prior to transcatheter aortic valve implantation: standardisation of scanning protocols, measurements and reporting—a consensus document by the European Society of Cardiovascular Radiology (ESCR)
No full textThe original version of this article, published on 05 September 2019, unfortunately contained a mistake. The image of “Jena Valve” in Table 3 was incorrect
Apport de l’imagerie en coupes dans la pathologie de la racine aortique et de l’aorte thoracique ascendante
No full textImplementation and validation of quantitative biomarkers of cardiac imaging : association between structure and function
No full textLes maladies cardiovasculaires, qui restent l’une des premières causes de mortalité dans le monde, sont le résultat d’altérations interdépendantes de la structure et de la fonction cardiaque couplées aux effets aggravants des maladies métaboliques, du vieillissement et du mode de vie. Dans ce contexte, l’objectif de ma thèse est de proposer et de valider de nouveaux biomarqueurs quantitatifs en imagerie cardiaque, robustes et rapides, pour l’étude de la fonction et de la structure myocardiques ainsi que de leurs liens. Un premier travail a été consacré au développement d’une méthode d’évaluation de la fonction cardiaque, plus précisément de la cinétique de déformation du myocarde sur toutes les cavités cardiaques à partir d’images standards d’IRM ciné. La méthode développée s’est montrée reproductible avec une capacité diagnostique supérieure aux indices cliniques conventionnels. Elle était aussi capable de détecter des altérations cardiaques infra-cliniques liées à l’âge. Le second travail présenté est le développement d’une méthode de quantification de la graisse atriale, à partir d’images de scanner tomodensitométrique, suivi de son évaluation sur une cohorte de sujets sains et de sujets atteints de fibrillation atriale. Finalement, l’interaction entre les paramètres myocardiques structurels et fonctionnels a été étudiée au travers de la première validation chez l’homme de la littérature IRM de la fonction de déformation cardiaque, évaluée avec notre méthode, face à la quantification histologique du substrat tissulaire « graisse-fibrose ».Cardiovascular diseases, which are still one of the leading causes of death worldwide, are the result of interdependent alterations of the heart structure and function coupled with the aggravating effects of metabolic diseases, aging and lifestyle. In this context, the goal of my thesis is to design and validate new, robust and fast cardiac imaging quantitative biomarkers to characterize myocardial function and structure as well as their relationships. A first work was focused on the development of a method to evaluate cardiac function, specifically myocardial deformation kinetics on all cardiac chambers from standard cine MRI images. The designed method was reproducible and its diagnostic ability was superior to conventional clinical indices. It was also able to detect subclinical age-related heart alterations. The aims of the second study were to develop a method for atrial fat quantification, based on CT images, and to evaluate it on a cohort of healthy subjects and patients with atrial fibrillation. Finally, the interaction between structural and functional myocardial indices was studied through the first in vivo validation in the MRI literature of cardiac deformation function, evaluated using our method, against histological quantification of the “fibro-fatty” tissue substrate
Respectives effects of physiological ageing and hypertension on the function and anatomy of peripheral and central arteries
No full textNous avons cherché à discerner les rôles respectifs de l’âge et de l’hypertension sur l’anatomie et la fonction des grosses et des petites artères en utilisant de nouvelles techniques non invasive. Au niveau macrovasculaire : En utilisant l’IRM aortique nous avons montré le rôle proéminent de l’âge et observé l’influence parallèle et combinée de l’âge et de l’hypertension sur la diminution de la rigidité. En utilisant la tonométrie de l’artère radiale nous avons montré des liens entre anatomie, fonction et athérosclérose dans une large population suggérant de nouvelles hypothèses pour relier fonction artérielle et risque cardiovasculaire Au niveau microvasculaire rétinien: Nous avons validé une nouvelle technologie d’imagerie de haute résolution: l’optique adaptative. Nous avons confirmé dans une large cohorte d’hypertendus la présence d’un remodelage eutrophique. Nous avons observé des variations à court terme de la lumière sans modification de la surface sectionnelle en cas de diminution de pression. Conjugués à la corrélation que nous avons établie entre le remodelage rétinien et les résistances périphériques totales, nos résultats plaident pour une part importante de remodelage fonctionnel. Avec le vieillissement, nous avons décrit un épaississement pariétal avec augmentation de la surface sectionnelle sans modification de la lumière. Nous avons confirmé la présence d’un remodelage hypertrophique chez les patients diabétiques. En conclusion : Nous avons validé et montré l’apport de nouvelles techniques d’imagerie artérielle non invasives sur de larges populations pour étudier le remodelage artériel dû à l’âge et aux facteurs de risque cardiovasculaires.We’ve tried to decipher the respective roles of age and hypertension on anatomy and function of large and small arteries using new non invasive imaging techniques. Large arteries: Using Aortic MRI, we’ve shown the proeminent role of ageing on arterial stiffening as well as the parallel and combined influence of age and hypertension . Using radial artery tonometry, we’ve shown links between anatomy, function and atherosclerosis in a large population. This generates new hypothesis to link arterial function and cardiovascular risk. Retinal microcirculation: We’ve validated a new high resolution imaging technique : adaptive optics. We’ve confirmed in a large cohort of hypertensives the existence of an inward eutrophic remodeling. We’ve observed Blood pressure drop related short term vasodilatation without changes in wall cross section. Together with the relationship we also established between arteriolar remodeling and total peripheral resistances, our results advocate for an important part of functional remodeling in hypertension. With ageing, we’ve observed a parietal thickening with wall cross section increase without lumen modifications. We’ve also confirmed the presence of an hypertrophic remodeling in diabetic patients. In conclusion: We have validated and confirmed the added value of new arterial non invasive imaging techniques on large populations to study cardiovascular risk factors induced arterial remodelin
Development of a New Approach for the Assessment of Complex Blood Flow Patterns in the Left Atrium From 4D Flow MRI
No full textInternational audienc
New technical developments and clinical applications of cardiac magnetic resonance and computed tomography imaging for the diagnosis and characterization of arrhythmogenic cardiomyopathy
No full textLes cardiomyopathies arythmogènes (CMA) sont une famille de pathologies cardiaques d’origine génétique dont la principale conséquence est le risque d’arythmie ventriculaires pouvant conduire à la mort subite cardiaque. Les CMA présentent une variété de phénotypes constamment en évolution incluant des modifications structurelles cachées nécessitant une évaluation multiparamétrique. L’imagerie par résonance magnétique cardiaque (IRMC) est essentielle à leur évaluation, compte tenu de l'identification croissante des formes de CMA biventriculaires et touchant le ventricule gauche (VG) de manière prédominante. La tomodensitométrie cardiaque (TDMC), bien que moins établie, présente une utilité potentielle comme outil complémentaire ou alternatif. Dans cette thèse, nous avons profité de notre large cohorte de patients porteur d’une CMA pour poursuivre trois objectifs permettant d'étendre les limites de l'imagerie cardiaque pour le diagnostic et la caractérisation fonctionnelle des CMA. Premièrement, nous avons développé et évalué un nouveau paramètre d’IRMC de suivi de textures intégrant les dynamiques longitudinales et radiales du ventricule droit (VD), qui s'est avéré efficace pour distinguer les patients atteint de CMA, en particulier ceux qui manquent de critères structurels majeurs, des sujets sains, impliquant qu'une analyse bidimensionnelle de la dynamique VD est essentielle pour saisir la physiologie complexe des CMA. Deuxièmement, nous avons décrit les caractéristiques à l’IRMC de la CMA liée aux variants pathogéniques dans Desmoplakine (DSP), une entité spécifique associée à un pronostic particulièrement défavorable au sein de la vaste diversité des CMA, et pour la première fois les avons comparées à celles trouvées dans d’autres formes de CMA avec atteinte du VG. Nous avons constaté que la présence d'un rehaussement tardif diffus s'étendant au-delà du VG inferolatéral associée à un rapport de volume VG-VD en fin de systole ≥ 0,8 pourrait être considérée comme indicatrice d'une forte probabilité pré-test génétique de CMA liée à DSP. Troisièmement, à travers une étude multimodalité, nous avons montré qu'il y avait généralement une faible concordance spatiale entre le substrat arythmogène et les anomalies morpho-fonctionnelles ou la graisse VD, à un niveau segmentaire. Ce résultat ouvre la voie à une intégration de données électrophysiologiques dans les critères diagnostics des CMA et suggère que l'imagerie cardiaque en pratique courante ne peut pas exclure de manière fiable la présence d'un substrat arythmogène à un certaine localisation du VD. Des améliorations déterminantes sont actuellement entreprises pour augmenter l'impact et la généralisabilité des trois ensembles de résultats.Arrhythmogenic cardiomyopathies (ACM) constitute a spectrum of genetically-determined cardiac diseases of which the main consequence are ventricular arrhythmias potentially leading to sudden cardiac death. Arrhythmogenic cardiomyopathies have a diverse range of clinical-imaging phenotypes, and a continuously evolving landscape including concealed structural changes requiring multiparametric assessment. Cardiac magnetic resonance (CMR) is central in their evaluation, given the growing identification of biventricular and left-ventricular(LV)-predominant ACM variants. Multidetector computed tomography (MDCT), while not as established, offers potential utility as either an adjunct or alternative tool. In this thesis, we took advantage on our large ACM cohort to pursue three aims able to extend the boundaries of cardiac imaging for ACM diagnosis and functional characterization. First, we developed and evaluated a novel feature-tracking CMR parameter that integrates both longitudinal and radial right ventricular (RV) dynamics, which was effective in distinguishing ACM patients, particularly those lacking major structural criteria, from healthy subjects, implying that a two-dimensional representation of RV dynamics is crucial to capture the complex physiology of ACM. Second, we described the CMR features of Desmoplakin (DSP)-related ACM, a specific entity associated with particularly worse outcomes amidst the wide diversity of ACMs, and for the first time compared them to those found in ACM with LV involvement. We found that the presence of diffuse late gadolinium enhancement extending beyond the inferolateral LV combined with an end-systolic LV-to-RV volume ratio ≥0.8 may be considered as indicative of a high pre-genetical test results likelihood for DSP-ACM. Third, through a transversal multimodality study, we showed there was overall a low spatial concordance between the arrhythmogenic substrate and morpho-functional abnormalities or RV fat, at a segmental level. This finding paves the way for an integration of EP data into ACM diagnostic criteria and suggest that routine practice cardiac imaging cannot reliably exclude the presence of an EP substrate in a given RV location. Determinant improvements are currently being undertaken to increase the impact and generalizability of the three sets of results
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