Name: Un protocole informatique basé sur l’imagerie par résonance magnétique pour l’analyse de la morphologie et de l’hémodynamique de la plaque chez les patients atteints de sténose de l’artère carotide (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-08-12T13:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 36 s
Description: Découvrez une méthode informatique utilisant la dynamique des fluides computationnelle et l'imagerie par résonance magnétique pour analyser la morphologie et l'hémodynamique des plaques carotidiennes. Cette approche permet d'évaluer les facteurs de risque spécifiques à chaque patient.

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<table><tbody><tr><td>CRAMOISI</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Logiciel en ligne open source</td></tr><tr><td>Horos</td><td>Horos</td><td>N/A</td><td>Logiciel en ligne open source</td></tr><tr><td>MATLAB version 14</td><td>Travaux mathématiques</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Paraview</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Logiciel en ligne open source</td></tr><tr><td>Scanner IRM Siemens 3T VIDA’sp ;</td><td>Siemens Healthineers</td><td>N/A</td><td></td></tr></tbody></table>

un protocole informatique basé sur l’imagerie par résonance magnétique pour l’analyse de la morphologie et de l’hémodynamique de la plaque chez les patients atteints de sténose de l’artère carotide

A Magnetic Resonance Imaging-based Computational Protocol for Analysis of Plaque Morphology and Hemodynamics in Patients with Carotid Artery Stenosis

L’utilisation de ce flux de travail CFD informé par l’IRM et de qMatch MRI permet d’identifier les charges hémodynamiques à travers la sténose ICA et les composants spécifiques de la plaque. Nous commençons par nous assurer que nous disposons d’un maillage de haute qualité pour permettre une représentation précise des caractéristiques d’écoulement dans les zones critiques. Un maillage final doit contenir un nombre adéquat d’éléments de maillage avec de faibles rapports d’aspect (Figure 1A). Un maillage grossier avec des rapports d’aspect élevés entraînera probablement des résultats de simulation inexacts. Nous procédons ensuite à la spécification de nos conditions aux limites (Figure 1B). Une fois la simulation terminée avec succès et un réglage approprié des conditions limites, l’hémodynamique non invasive et spécifique au patient peut être collectée.
Des paramètres hémodynamiques spécifiques qui peuvent être mesurés, y compris, mais sans s’y limiter, la vitesse, le débit, la pression (y compris les rapports de pression et les gradients de pression), le WSS et l’OSI. La figure 2 montre un profil de vitesse représentatif à travers la bifurcation carotidienne et la sténose ICA. La visualisation du profil de vitesse maximale tout au long du cycle cardiaque peut servir de substitut à une forme d’onde de vitesse dérivée du DUS. Ainsi, la PSV et la vitesse de fin de diastolique (EDV) peuvent être approximées. La figure 3 montre deux exemples représentatifs de la pression (mmHg) à travers la bifurcation carotidienne et la sténose ICA. Un gradient de pression peut être mesuré en recueillant les formes d’onde de pression proximales et distales de la sténose.
Dans la figure 3A, il y a peu ou pas de différence de pression proximale (ligne rouge) et distale à (ligne bleue) de la sténose. Cependant, dans la figure 3B, il y a une grande différence de pression proximale à (ligne rouge) et distale à (ligne bleue) de la sténose. La figure 4 montre deux exemples représentatifs de la WSS (Pa) cartographiée à travers la bifurcation carotidienne et la sténose ICA. Dans la figure 4A, il y a un faible WSS à travers la sténose, tandis que dans la figure 4B, il y a un WSS important à travers la sténose. La figure 5 montre une comparaison de l’OSI cartographiée à travers la bifurcation carotidienne avant (Figure 5A : préopératoire) et après (Figure 5B : postopératoire) ACE. Les cartes postopératoires représentent les zones où l’OSI est plus élevé par rapport à la période préopératoire.
Après le post-traitement approprié des images qMatch, un ensemble de données avec six ensembles de DICOM sera généré, y compris des séquences de sang noir, de pondération T1, de pondération T2, de MRA, de carte qMatch T1 et de séquence de carte qMatch T2. À l’aide de ces ensembles de données, les composants de la plaque, y compris le calcium, l’IPH, le LRNC et l’épaisseur et/ou la rupture du chapeau fibreux, peuvent être visualisés et quantifiés (à l’aide de la carte T1 et des séquences de la carte T2). Le tableau 1 présente les caractéristiques générales de chaque composant de la plaque sur les ensembles de données qMatch. La figure 6 montre un ensemble de données qMatch représentatif d’un patient atteint d’HPI. Le contour de l’ICA est représenté par une ligne blanche continue, tandis que la lumière du flux est représentée par la ligne blanche pointillée et la plaque est représentée par la ligne jaune pointillée. Caractéristiques de l’IPH (ligne rouge continue) démontrées par un signal hyperintense dans l’image pondérée T1 et une mesure T1 abaissée dans la carte T1. La figure 7 montre un ensemble de données qMatch représentatif d’un patient présentant une plaque fortement calcifiée. Le contour de l’ICA est représenté par une ligne blanche continue, tandis que la lumière du flux est représentée par une ligne blanche pointillée. Partie calcifiée de la plaque (ligne orange pointillée) démontrée par un signal hypo-intense dans le sang foncé, images pondérées en T1 et pondérées en T2.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68447/68447fig1.jpg"> 
Figure 1 : Vue d’ensemble de la méthode de modélisation numérique de la dynamique des fluides. (A) Création d’une géométrie et d’un maillage spécifiques au patient ainsi que (B) spécification des conditions limites. (A) Les données d’image DICOM anonymisées du CTA sont importées dans CRIMSON, et l’anatomie d’intérêt (y compris le CCA, l’ICA et l’ECA) est déterminée. Les points centraux sont placés le long de la longueur de chaque vaisseau dans l’anatomie d’intérêt. Les limites de la paroi de la cuve sont spécifiées par l’ajout de contours. Les branches des cuves sont levées, puis combinées à une opération de filetage. Le modèle géométrique final est ensuite discrétisé en un maillage, composé de plusieurs éléments tétraédriques avec un raffinement local du maillage au niveau de la sténose. (B) Un Windkessel à 3 éléments est prescrit à la sortie de l’ICA pour tenir compte des variations de pression et de vitesse. L’IRM-PC-MRI cardiaque 2D est obtenue au niveau de l’ACC en C5 (cercle rouge et ellipse) et au-dessus de la bifurcation carotidienne au niveau de l’ECA proximale (cercle orange et ellipse) et de l’ICA médiane distale à la lésion (cercle bleu et ellipse) pour mesurer les formes d’onde du flux sanguin volumétrique. Une forme d’onde d’écoulement est prescrite à l’entrée et à la sortie de l’ECA. Abréviations : CTA = angiographie par tomodensitométrie ; ACC = artère carotide commune ; ICA = artère carotide interne ; ECA = artère carotide externe ; PC = Contraste de phase. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68447/68447fig1large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a> 
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68447/68447fig2.jpg"> 
Figure 2 : Informations de vitesse à partir du flux de travail CFD. À droite) Vitesse (cm/s) associée à un modèle de bifurcation carotidienne comprenant l’ACC, l’ECA et l’ICA avec une sténose sévère en vue antérieure. À gauche) La vitesse maximale au fil du temps pour un cycle cardiaque peut être visualisée, servant de substitut à l’échographie duplex. Abréviations : CCA = artère carotide commune ; ECA = artère carotide externe ; ICA = artère carotide interne. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68447/68447fig2large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68447/68447fig3.jpg"> 
Figure 3 : Exemple représentatif de pression (mmHg) cartographié à travers la bifurcation carotidienne pour deux cas en vue antérieure. La pression est mise en correspondance avec les modèles géométriques de l’ACC, de l’ECA et de l’ICA. (A) Cas avec une différence de pression minime ou nulle entre la sténose de l’ICA (ligne rouge, forme d’onde de pression rouge) et distale (ligne bleue, forme d’onde de pression bleue). (B) Cas avec une grande différence de pression proximale à (ligne rouge, forme d’onde de pression rouge) et distale à (ligne bleue, forme d’onde de pression bleue) de la sténose ICA. Abréviations : CCA = artère carotide commune ; ECA = artère carotide externe ; ICA = artère carotide interne. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68447/68447fig3large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68447/68447fig4.jpg"> 
Figure 4 : Exemple représentatif de contrainte de cisaillement de paroi (Pa) cartographiée à travers la bifurcation carotidienne pour deux cas en vue antérieure. WSS est mis en correspondance avec les modèles géométriques de la CCA, de la CEA et de l’ICA. (A) Cas avec un faible WSS sur la sténose de l’ICA. (B) Cas avec une grande WSS à travers la sténose de l’ICA. Abréviations : WSS = contrainte de cisaillement de la paroi ; ACC = artère carotide commune ; ECA = artère carotide externe ; ICA = artère carotide interne. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68447/68447fig4large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a> 
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68447/68447fig5.jpg"> 
Figure 5 : Comparaison de l’indice de cisaillement oscillatoire avant l’endartériectomie carotidienne (préopératoire) et après (postopératoire), y compris les vues antérieure et postérieure. L’OSI est mis en correspondance avec les modèles géométriques de l’ACC, de l’ECA et de l’ICA. La lésion et la lésion réparée (segments où l’OSI est comparé) sont mises en évidence. Les cartes postopératoires représentent les zones où l’OSI est plus élevé par rapport à la période préopératoire. Abréviations : OSI = indice de cisaillement oscillatoire ; ACC = artère carotide commune ; ECA = artère carotide externe ; ICA = artère carotide interne ; ACE = endartériectomie carotidienne. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68447/68447fig5large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a> 
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68447/68447fig6.jpg"> 
Figure 6 : Un ensemble de données qMatch représentatif d’un patient atteint d’une hémorragie intraplaque. (A) Séquences de sang foncé, (B) pondérées en T1, (C) pondérées en T2, (D) MRA, (E) Séquences de la carte qMatch T1 et (F) Séquences de la carte qMatch T2. Le contour de l’ICA est représenté par une ligne blanche continue, tandis que la lumière du flux est représentée par la ligne blanche pointillée et la plaque est représentée par la ligne jaune pointillée. Caractéristiques de l’IPH (ligne rouge continue) démontrées par un signal hyperintense dans l’image pondérée T1 et une mesure T1 abaissée dans la carte T1. Abréviations : IPH = hémorragie intraplaque. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68447/68447fig6large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68447/68447fig7.jpg"> 
Figure 7 : Ensemble de données qMatch représentatif d’un patient atteint de plaque calcifiée. (A) Sang foncé, (B) pondéré en T1, (C) pondéré en T2, (D) MRA, (E) Séquence de la carte qMatch T1 et (F) Séquence de la carte qMatch T2. Le contour de l’ICA est représenté par une ligne blanche continue, tandis que la lumière du flux est représentée par une ligne blanche pointillée. Partie calcifiée de la plaque (ligne orange pointillée) démontrée par un signal hypo-intense dans le sang foncé, images pondérées en T1 et pondérées en T2. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68447/68447fig7large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Composant de la plaque</td>
			<td>MRA</td>
			<td>Sang noir</td>
			<td>T1w</td>
			<td>T2w</td>
			<td>Carte T1</td>
			<td>Carte T2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IPH</td>
			<td>+</td>
			<td></td>
			<td>+</td>
			<td></td>
			<td>Utilisé pour la quantification</td>
			<td>Utilisé pour la quantification</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcium</td>
			<td></td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
			<td>Utilisé pour la quantification</td>
			<td>Utilisé pour la quantification</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LRNC</td>
			<td>=</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>-</td>
			<td>Utilisé pour la quantification</td>
			<td>Utilisé pour la quantification</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Capuchon fibreux</td>
			<td>-/=</td>
			<td></td>
			<td>-/=</td>
			<td>-</td>
			<td>Utilisé pour la quantification</td>
			<td>Utilisé pour la quantification</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tableau 1 : Caractéristiques des composants de la plaque sur les ensembles de données qMatch. Abréviations : MRA = Angiographie par résonance magnétique ; T1w = T1 pondéré ; T2w = T2 pondéré ; IPH = hémorragie intraplaque ; LRNC = noyau nécrotique riche en lipides ; + = hyper-intense ; - = hypo-intense ; (=) iso-intense.

Un protocole informatique basé sur l’imagerie par résonance magnétique pour l’analyse de la morphologie et de l’hémodynamique de la plaque chez les patients atteints de sténose de l’artère carotide

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