Projet ANR-11-TECS-0002 – 3DSTRAIN : Quantification multimodale et validation de la fonction myocardique régionale 3D
Programme : Technologie pour la santé et l’autonomie (TecSan) 2011
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Laurent SARRY (UNIVERSITE D'AUVERGNE - CLERMONT-FERRAND I)
Partenaires : Institut Camille Jordan; KEOSYS; Université Blaise Pascal; Image Sciences for Interventional Techniques
Montant : 901351.0 euros
Date de début : 2011
Durée : 48 mois
Résumé : Le projet 3DSTRAIN avait été soumis l’an dernier sous l’acronyme VSTRAIN3D. Nous avons abordé les principaux points relevés par les rapporteurs et le comité d’évaluation notamment : nécessité d’adapter le formalisme générique proposé à chaque modalité, faiblesse de l’implication de l’industriel partenaire, processus d’évaluation à préciser. Le projet a été réorienté pour que les objectifs de transfert des méthodes vers la clinique apparaissent plus clairement. Au niveau méthodologique, plusieurs résultats de faisabilité obtenus récemment ont été inclus.
L'objectif du projet est de mettre au point un formalisme générique pour le suivi pariétal et régional du ventricule gauche (VG) et de l’adapter aux modalités d’imagerie cardiaque 3D+t utilisées en routine (échographie 3D, tomoscintigraphie synchronisée, ciné-IRM). Le champ de déplacement estimé doit être suffisamment fiable et robuste aux divers artéfacts afin de quantifier la fonction myocardique régionale par un calcul précis et reproductible des déformations (ang. strain) du VG.
Le strain a prouvé récemment son intérêt diagnostique mais également pronostique en cardiologie, mais son interprétation reste délicate du fait de la nature relative des indices ; l’objectif clinique du projet 3DStrain est d’apporter des réponses sur la notion de normalité des indices. 
Le cadre méthodologique utilisé est celui des approches variationnelles continues qui permet d’intégrer des termes statiques pour la segmentation, mais aussi de prendre en compte la dimension temporelle des séquences. Le suivi dynamique est envisagé de façon non seulement régionale avec une estimation dense du champ de déplacement dans le myocarde entre deux images, mais aussi pariétal par un appariement des parois endocardiques et épicardiques au cours du temps. 
Chaque modalité sera préalablement décomposée en différentes composantes grâce à une Analyse en Composantes Morphologiques. Elles seront intégrées dans le formalisme variationnel de segmentation grâce à des termes classiques frontière ou région de type Chan et Vese, mais aussi en exploitant des approches plus récentes de type noyau permettant une meilleure séparation entre l’objet suivi et le fond, ou de type local permettant de prendre en compte les hétérogénéités spatiales. 
Le formalisme de suivi régional comporte lui plusieurs aspects innovants : il comprend un problème de transport qui ne suppose pas l’invariance de niveau de gris du flot optique, compatible avec la divergence non nulle de la contraction cardiaque ; le problème de transport est mal posé et nécessite en général l’ajout de termes de régularisation, sauf à considérer le problème de transport optimal qui consiste à trouver la solution d’énergie cinétique minimale ; l’estimation du déplacement sera couplée à la segmentation.
Le partenariat avec la société Keosys permet de concevoir des plugins dédiés sur une plateforme multimodale de type collaborative pour que les trois spécialités médicales utilisatrices d’imagerie cardiaque (cardiologie, médecine nucléaire et radiologie) interagissent plus efficacement. Un plugin sera dédié à chaque spécialité avec une modalité privilégiée (resp. échographie, TEMP et IRM) et des variantes en termes d’ergonomie. La visualisation 3D interactive des résultats sera une priorité pour s’assurer du passage en clinique du strain 3D qui doit pouvoir être contrôlé visuellement par l’expert et corrigé si besoin par interaction virtuelle avec les surfaces endocardique et épicardique détectées.
Des cliniciens experts dans les 3 modalités d’imagerie concernées participent au projet et seront partie prenante dans les phases de définition du cahier des charges et de validation. Les résultats seront confrontés à la méthode considérée comme référence (IRM de marquage tissulaire) et à la méthode d’imagerie de déformation échocardiographique la plus récente dans le domaine, le speckle tracking 3D.