Cardiovascular magnetic resonance imaging techniques for motion-suppressed multi-dimensional coronary artery imaging with high spatial and temporal resolution

L'imagerie par résonance magnétique (IRM) peut fournir aux cardiologues des informations diagnostiques importantes sur l'état de la maladie de l'artère coronarienne dans les patients. Le défi majeur pour l'IRM cardiaque est de gérer toutes les sources de mouvement qui peuvent affecter la qualité des images en réduisant l'information diagnostique. Cette thèse a donc comme but de développer des nouvelles techniques d'acquisitions des images IRM, en changeant les techniques de compensation du mouvement, pour en augmenter l'efficacité, la flexibilité, la robustesse et pour obtenir plus d'information sur le tissu et plus d'information temporelle. Les techniques proposées favorisent donc l'avancement de l'imagerie des coronaires dans une direction plus maniable et multi-usage qui peut facilement être transférée dans l'environnement clinique. La première partie de la thèse s'est concentrée sur l'étude du mouvement des artères coronariennes sur des patients en utilisant la techniques d'imagerie standard (rayons x), pour mesurer la précision avec laquelle les artères coronariennes retournent dans la même position battement après battement (repositionnement des coronaires). Nous avons découvert qu'il y a des intervalles dans le cycle cardiaque, tôt dans la systole et à moitié de la diastole, où le repositionnement des coronaires est au minimum. En réponse nous avons développé une nouvelle séquence d'acquisition (T2-post) capable d'acquérir les données aussi tôt dans la systole. Cette séquence a été testée sur des volontaires sains et on a pu constater que la qualité de visualisation des artère coronariennes est égale à celle obtenue avec les techniques standard. De plus, le rapport signal sur bruit fourni par la séquence d'acquisition proposée est supérieur à celui obtenu avec les techniques d'imagerie standard. La deuxième partie de la thèse a exploré un paradigme d'acquisition des images cardiaques complètement nouveau pour l'imagerie du coeur entier. La technique proposée dans ce travail acquiert les données sans arrêt (free-running) au lieu d'être synchronisée avec le mouvement cardiaque. De cette façon, l'efficacité de la séquence d'acquisition est augmentée de manière significative et les images produites représentent le coeur entier dans toutes les phases cardiaques (quatre dimensions, 4D). Par ailleurs, l'auto-navigation de la respiration permet d'effectuer cette acquisition en respiration libre. Cette technologie rend possible de visualiser et évaluer l'anatomie du coeur et de ses vaisseaux ainsi que la fonction cardiaque en quatre dimensions et avec une très haute résolution spatiale et temporelle, sans la nécessité d'injecter un moyen de contraste. Le pas essentiel qui a permis le développement de cette technique est l'utilisation d'une trajectoire d'acquisition radiale 3D basée sur l'angle d'or. Avec cette trajectoire, il est possible d'acquérir continûment les données d'espace k, puis de réordonner les données et choisir les paramètres temporel des images 4D a posteriori. L'acquisition 4D a été aussi couplée avec un algorithme de reconstructions itératif (compressed sensing) qui permet d'augmenter la résolution temporelle tout en augmentant la qualité des images. Grâce aux images 4D, il est possible maintenant de visualiser les artères coronariennes entières dans chaque phase du cycle cardiaque et, avec les mêmes données, de visualiser et mesurer la fonction cardiaque. La qualité des artères coronariennes dans les images 4D est la même que dans les images obtenues avec une acquisition 3D standard, acquise en diastole Par ailleurs, les valeurs de fonction cardiaque mesurées au moyen des images 4D concorde avec les valeurs obtenues avec les images 2D standard. Finalement, dans la dernière partie de la thèse une technique d'acquisition a temps d'écho ultra-court (UTE) a été développée pour la visualisation in vivo des calcifications des artères coronariennes. Des études récentes ont démontré que les acquisitions UTE permettent de visualiser les calcifications dans des plaques athérosclérotiques ex vivo. Cepandent le mouvement du coeur a entravé jusqu'à maintenant l'utilisation des techniques UTE in vivo. Pour résoudre ce problème nous avons développé une séquence d'acquisition UTE avec trajectoire radiale 3D et l'avons testée sur des volontaires. La technique proposée utilise une auto-navigation 3D pour corriger le mouvement respiratoire et est synchronisée avec l'ECG. Trois échos sont acquis pour extraire le signal de la calcification avec des composants au T2 très court tout en permettant de séparer le signal de la graisse depuis le signal de l'eau. Les résultats sont encore préliminaires mais on peut affirmer que la technique développé peut potentiellement montrer les calcifications des artères coronariennes in vivo. En conclusion, ce travail de thèse présente trois nouvelles techniques pour l'IRM du coeur entier capables d'améliorer la visualisation et la caractérisation de la maladie athérosclérotique des coronaires. Ces techniques fournissent des informations anatomiques et fonctionnelles en quatre dimensions et des informations sur la composition du tissu auparavant indisponibles. CORONARY artery magnetic resonance imaging (MRI) has the potential to provide the cardiologist with relevant diagnostic information relative to coronary artery disease of patients. The major challenge of cardiac MRI, though, is dealing with all sources of motions that can corrupt the images affecting the diagnostic information provided. The current thesis, thus, focused on the development of new MRI techniques that change the standard approach to cardiac motion compensation in order to increase the efficiency of cardioavscular MRI, to provide more flexibility and robustness, new temporal information and new tissue information. The proposed approaches help in advancing coronary magnetic resonance angiography (MRA) in the direction of an easy-to-use and multipurpose tool that can be translated to the clinical environment. The first part of the thesis focused on the study of coronary artery motion through gold standard imaging techniques (x-ray angiography) in patients, in order to measure the precision with which the coronary arteries assume the same position beat after beat (coronary artery repositioning). We learned that intervals with minimal coronary artery repositioning occur in peak systole and in mid diastole and we responded with a new pulse sequence (T2~post) that is able to provide peak-systolic imaging. Such a sequence was tested in healthy volunteers and, from the image quality comparison, we learned that the proposed approach provides coronary artery visualization and contrast-to-noise ratio (CNR) comparable with the standard acquisition approach, but with increased signal-to-noise ratio (SNR). The second part of the thesis explored a completely new paradigm for whole- heart cardiovascular MRI. The proposed techniques acquires the data continuously (free-running), instead of being triggered, thus increasing the efficiency of the acquisition and providing four dimensional images of the whole heart, while respiratory self navigation allows for the scan to be performed in free breathing. This enabling technology allows for anatomical and functional evaluation in four dimensions, with high spatial and temporal resolution and without the need for contrast agent injection. The enabling step is the use of a golden-angle based 3D radial trajectory, which allows for a continuous sampling of the k-space and a retrospective selection of the timing parameters of the reconstructed dataset. The free-running 4D acquisition was then combined with a compressed sensing reconstruction algorithm that further increases the temporal resolution of the 4D dataset, while at the same time increasing the overall image quality by removing undersampling artifacts. The obtained 4D images provide visualization of the whole coronary artery tree in each phases of the cardiac cycle and, at the same time, allow for the assessment of the cardiac function with a single free- breathing scan. The quality of the coronary arteries provided by the frames of the free-running 4D acquisition is in line with the one obtained with the standard ECG-triggered one, and the cardiac function evaluation matched the one measured with gold-standard stack of 2D cine approaches. Finally, the last part of the thesis focused on the development of ultrashort echo time (UTE) acquisition scheme for in vivo detection of calcification in the coronary arteries. Recent studies showed that UTE imaging allows for the coronary artery plaque calcification ex vivo, since it is able to detect the short T2 components of the calcification. The heart motion, though, prevented this technique from being applied in vivo. An ECG-triggered self-navigated 3D radial triple- echo UTE acquisition has then been developed and tested in healthy volunteers. The proposed sequence combines a 3D self-navigation approach with a 3D radial UTE acquisition enabling data collection during free breathing. Three echoes are simultaneously acquired to extract the short T2 components of the calcification while a water and fat separation technique allows for proper visualization of the coronary arteries. Even though the results are still preliminary, the proposed sequence showed great potential for the in vivo visualization of coronary artery calcification. In conclusion, the thesis presents three novel MRI approaches aimed at improved characterization and assessment of atherosclerotic coronary artery disease. These approaches provide new anatomical and functional information in four dimensions, and support tissue characterization for coronary artery plaques.

Les émotions, bien connaître les siennes pour mieux gérer les leurs

L'adolescence est une période de modification profonde du vécu émotionnel, tant sur le plan qualitatif que quantitatif. La pathologie mentale vient, de plus, compliquer le processus de gestion des émotions, dans les excès ou les débordements; du côté des agirs, ou des manques, du côté de l'abrasion des affects ou de l'alexithymie. Les mouvements émotionnels suscités chez les soignants par les adolescents en souffrance sont colorés des mêmes excès. Pouvoir les reconnaître, les accepter et les gérer de manière souple et modulée nous offre de précieuses informations sur ce que vivent nos patients et leur permet de percevoir et de mesurer leurs effets à travers un miroir et ainsi percevoir une part de leur fonctionnement. Cette capacité soignante a des vertus pare-excitantes et constitue un modèle de gestion des émotions que nos patients adolescents peuvent intégrer. Des ateliers prenant en compte la gestion des émotions complètent ce travail ardu du soignant, qui mobilise son énergie et vient se questionner au plus près de ce qu'il vit et ressent dans sa fonction.

PERC rule to exclude the diagnosis of pulmonary embolism in emergency low-risk patients: study protocol for the PROPER randomized controlled study.

BACKGROUND: The diagnosis of Pulmonary Embolism (PE) in the emergency department (ED) is crucial. As emergency physicians fear missing this potential life-threatening condition, PE tends to be over-investigated, exposing patients to unnecessary risks and uncertain benefit in terms of outcome. The Pulmonary Embolism Rule-out Criteria (PERC) is an eight-item block of clinical criteria that can identify patients who can safely be discharged from the ED without further investigation for PE. The endorsement of this rule could markedly reduce the number of irradiative imaging studies, ED length of stay, and rate of adverse events resulting from both diagnostic and therapeutic interventions. Several retrospective and prospective studies have shown the safety and benefits of the PERC rule for PE diagnosis in low-risk patients, but the validity of this rule is still controversial. We hypothesize that in European patients with a low gestalt clinical probability and who are PERC-negative, PE can be safely ruled out and the patient discharged without further testing. METHODS/DESIGN: This is a controlled, cluster randomized trial, in 15 centers in France. Each center will be randomized for the sequence of intervention periods: a 6-month intervention period (PERC-based strategy) followed by a 6-month control period (usual care), or in reverse order, with 2 months of "wash-out" between the 2 periods. Adult patients presenting to the ED with a suspicion of PE and a low pre test probability estimated by clinical gestalt will be eligible. The primary outcome is the percentage of failure resulting from the diagnostic strategy, defined as diagnosed venous thromboembolic events at 3-month follow-up, among patients for whom PE has been initially ruled out. DISCUSSION: The PERC rule has the potential to decrease the number of irradiative imaging studies in the ED, and is reported to be safe. However, no randomized study has ever validated the safety of PERC. Furthermore, some studies have challenged the safety of a PERC-based strategy to rule-out PE, especially in Europe where the prevalence of PE diagnosed in the ED is high. The PROPER study should provide high-quality evidence to settle this issue. If it confirms the safety of the PERC rule, physicians will be able to reduce the number of investigations, associated subsequent adverse events, costs, and ED length of stay for patients with a low clinical probability of PE. TRIAL REGISTRATION: NCT02375919 .

Les expositions universelles comme communautés émotionnelles imaginées: du bon usage des émotions dans l'art d'instruire et de divertir

Cette contribution commence par établir que les expositions universelles sont traversées par un ensemble de dynamiques contradictoires qui reflètent celles intervenant dans le processus de la mondialisation qu'elles ont précisément pour vocation de mettre en scène. Parmi ces différents dynamiques, il en est une qui mérite que l'on s'y arrête de nouveau : celle ayant d'abord opposé sciences et loisirs avant de les associer comme organisateurs de la vie sociale. Comment les expositions universelles ont-elles représenté ces deux types d'activités qui leur ont été centrales ? L'article avance que l'évolution de la fonction de normalisation sociale attachée aux sciences et aux divertissements peut être éclairée par une analyse de l'usage qui a été fait des émotions par les organisateurs et commentateurs de ces manifestations. Le phénomène est examiné à la lumière des concepts d'émotionologie, d'émotif et de communauté émotionnelle développés par les historiens des émotions. This article starts from the premise that international exhibitions are driven by the same contradictory dynamics underlying the process of globalization which they seek to stage. Among these various dynamics, there is need to further study the one that has involved science and leisure as organizers of social life in a dyadic relationship evolving historically from opposition to accommodation. Drawing on the concepts of «emotionolgy », « emotives » and « emotional communities », the study attempts to show how changes in the normalizing functions of science and leisure can be highlighted through the shifting use of emotions by the organizers and commentators of world's fairs.

Performance and Methodological Aspects in Positron Emission Tomography

Performance standards for Positron emission tomography (PET) were developed to be able to compare systems from different generations and manufacturers. This resulted in the NEMA methodology in North America and the IEC in Europe. In practices, the NEMA NU 2- 2001 is the method of choice today. These standardized methods allow assessment of the physical performance of new commercial dedicated PET/CT tomographs. The point spread in image formation is one of the factors that blur the image. The phenomenon is often called the partial volume effect. Several methods for correcting for partial volume are under research but no real agreement exists on how to solve it. The influence of the effect varies in different clinical settings and it is likely that new methods are needed to solve this problem. Most of the clinical PET work is done in the field of oncology. The whole body PET combined with a CT is the standard investigation today in oncology. Despite the progress in PET imaging technique visualization, especially quantification of small lesions is a challenge. In addition to partial volume, the movement of the object is a significant source of error. The main causes of movement are respiratory and cardiac motions. Most of the new commercial scanners are in addition to cardiac gating, also capable of respiratory gating and this technique has been used in patients with cancer of the thoracic region and patients being studied for the planning of radiation therapy. For routine cardiac applications such as assessment of viability and perfusion only cardiac gating has been used. However, the new targets such as plaque or molecular imaging of new therapies require better control of the cardiac motion also caused by respiratory motion. To overcome these problems in cardiac work, a dual gating approach has been proposed. In this study we investigated the physical performance of a new whole body PET/CT scanner with NEMA standard, compared methods for partial volume correction in PET studies of the brain and developed and tested a new robust method for dual cardiac-respiratory gated PET with phantom, animal and human data. Results from performance measurements showed the feasibility of the new scanner design in 2D and 3D whole body studies. Partial volume was corrected, but there is no best method among those tested as the correction also depends on the radiotracer and its distribution. New methods need to be developed for proper correction. The dual gating algorithm generated is shown to handle dual-gated data, preserving quantification and clearly eliminating the majority of contraction and respiration movement