Background: Cardiac resynchronisation therapy (CRT) is a pacemaker-based therapy for patients with heart failure and dyssynchrony manifest as prolonged QRS duration. Approximately 30% fail to respond either symptomatically or echocardiographically. The role of several echocardiographic parameters to select patients and improve response rate has been studied. The utility of these parameters remains unclear. In particular recent advances in echocardiography with speckle tracking technology may provide more accurate assessment of dyssynchrony. This study aims to explore the role of echocardiography in prediction of CRT response and investigate mechanisms involved in response.Methods:Patients undergoing CRT according to national guidance were recruited. Baseline assessment included clinical examination, quality of life questionnaire, six minute walk test, electrocardiogram and detailed echocardiography. Follow-up assessment was performed six months after CRT. Response was defined as ≥15% reduction in left ventricular end-systolic volume. Baseline parameters of echocardiographic dyssynchrony were compared between responders and non-responders. Individual baseline and follow-up echocardiograms also were examined to assess mechanism of response.Results:51 patients were recruited and 40 patients completed six months follow-up. Echocardiographic response rate was 67.5%. Baseline parameters of dyssynchrony were not significantly different between responders and non-responders, and receiver operating characteristic (ROC) curve analysis suggested echocardiographic parameters have no role in prediction of response beyond QRS duration. Study of individual echocardiograms demonstrated several mechanisms of CRT response the relative importance of which vary between patients.Conclusion:Single echocardiographic dyssynchrony parameters appear to have no role in the prediction of CRT response. However, several mechanisms of response to CRT are identified, each of which may be identified echocardiographically, and echocardiography therefore continues to have an important role in pre-assessment of patients undergoing CRT.

La resynchronisation cardiaque est une thérapeutique bien validée chez les patients en insuffisance cardiaque chronique. Mais devant un taux de non-répondeurs de l’ordre de 30%, de multiples approches ont été développées afin d’optimiser la sélection des patients, et tout particulièrement l’analyse des asynchronismes mécaniques en échocardiographie. Ce travail de thèse s’affiche dans le prolongement de ces travaux échocardiographiques en étudiant la réponse à la resynchronisation au-delà des asynchronismes. / Cardiac resynchronization therapy is a well-validated therapeutic in heart failure patients. However with a non-response rate of 30%, many approaches have been developed to optimize the selection of patients, especially the analysis of mechanical dyssynchrony in echocardiography. This work appears in the extension of these echocardiographic work by studying response to resynchronization beyond dyssynchrony.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La resynchronisation biventriculaire est un traitement recommandé chez les patients avec dysfonction ventriculaire gauche (VG) sévère et QRS large. Si les résultats en termes de bénéfice clinique sont globalement positifs, toutes les études retrouvent un pourcentage non négligeable de patients non répondeurs à la thérapeutique. Dans ce travail, en couplant données expérimentales animales et études cliniques, nous avons 1) investigué l’impact de la resynchronisation biventriculaire chez des patients avec Tétralogie de Fallot opérée 2) évalué l’impact hémodynamique associé avec une stimulation VG multipoints et avec une stimulation VG endocardique 3) analysé l’intérêt de l’optimisation des paramètres de stimulation à l’effort. Nous avons mis en évidence que 1) la resynchronisation permet un bénéfice hémodynamique significatif sur un modèle animal de dysfonction ventriculaire droite et chez des patients avec Tétralogie de Fallot opérée 2) la stimulation multipoints et la stimulation endocardique VG permettent un bénéfice hémodynamique significatif sur des modèles animaux d’insuffisance cardiaque et chez des patients avec insuffisance cardiaque sévère 3) l’optimisation à l’effort des paramètres de programmation permet un bénéfice hémodynamique. Un capteur intégré dans la prothèse de stimulation pourrait permettre une optimisation automatique.L’ensemble de ces données permet d’espérer une optimisation de la réponse clinique et d’envisager de nouveaux champs d’application pour cette thérapeutique. / Cardiac resynchronization therapy is recommanded in patients with severe left ventricular (LV) dysfunction and wide QRS. Despite positive clinical results, a significant proportion of implanted patients do not demonstrate positive response to the therapy. Coupling experimental data and clinical studies, we have 1) investigated the impact of cardiac resynchronization in patients with repaired Tetralogy of Fallot 2) assessed the hemodynamic impact associated with multisite LV pacing and endocardial LV pacing 3) analyzed the impact of an exercise-optimization of the programmed parameters.We have demonstrated that 1) biventricular pacing is associated with a significant hemodynamic improvement in an animal model of right ventricular dysfunction and in patients with repaired Tetralogy of Fallot 2) multisite LV pacing and endocadial LV pacing are associated with significant hemodynamic improvement in animal models and in humans with severe heart failure 3) optimization during exercise of AV and VV delays induce acute hemodynamic improvement and could be automatically performed by an integrated hemodynimc sensor. Our data suggest a posible improvement in clinical response after cardiac resynchronization and a posible extension of the indications.

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Error resilience is an important issue when coded video data is transmitted over wired and wireless networks. Errors can be introduced by network congestion, mis-routing and channel noise. These transmission errors can result in bit errors being introduced into the transmitted data or packets of data being completely lost. Consequently, the quality of the decoded video is degraded significantly. This thesis describes new techniques for minimising this degradation. To verify video error resilience tools, it is first necessary to consider the methods used to carry out experimental measurements. For most audio-visual services, streams of both audio and video data need to be simultaneously transmitted on a single channel. The inclusion of the impact of multiplexing schemes, such as MPEG 2 Systems, in error resilience studies is also an important consideration. It is shown that error resilience measurements including the effect of the Systems Layer differ significantly from those based only on the Video Layer. Two major issues of error resilience are investigated within this thesis. They are resynchronisation after error detection and error concealment. Results for resynchronisation using small slices, adaptive slice sizes and macroblock resynchronisation schemes are provided. These measurements show that the macroblock resynchronisation scheme achieves the best performance although it is not included in MPEG2 standard. The performance of the adaptive slice size scheme, however, is similar to that of the macroblock resynchronisation scheme. This approach is compatible with the MPEG 2 standard. The most important contribution of this thesis is a new concealment technique, namely, Decoder Motion Vector Estimation (DMVE). The decoded video quality can be improved significantly with this technique. Basically, this technique utilises the temporal redundancy between the current and the previous frames, and the correlation between lost macroblocks and their surrounding pixels. Therefore, motion estimation can be applied again to search in the previous picture for a match to those lost macroblocks. The process is similar to that the encoder performs, but it is in the decoder. The integration of techniques such as DMVE with small slices, or adaptive slice sizes or macroblock resynchronisation is also evaluated. This provides an overview of the performance produced by individual techniques compared to the combined techniques. Results show that high performance can be achieved by integrating DMVE with an effective resynchronisation scheme, even at a high cell loss rates. The results of this thesis demonstrate clearly that the MPEG 2 standard is capable of providing a high level of error resilience, even in the presence of high loss. The key to this performance is appropriate tuning of encoders and effective concealment in decoders.

L'objectif de ce travail était de mieux appréhender les mécanismes impliqués dans la réponse à la resynchronisation biventriculaire (BIV) en insistant sur la caractérisation du substrat électrique éligible à la thérapie et l'intérêt de la resynchronisation électrique. Nous avons démontré qu'il existe une relation forte entre l'asynchronisme électrique de base défini tant par l'ECG de surface que par cartographie détaillée de l'activation ventriculaire (ECM) et la réponse hémodynamique à la stimulation BIV. Par rapport à l'ECG de surface, l'ECM permet une caractérisation plus fine de l'asynchronisme électrique ventriculaire avec une meilleure prédiction de la réponse clinique à la stimulation BIV. La présence d'un asynchronisme de base minimum, en particulier d'un retard d'activation ventriculaire gauche (VG) par rapport au ventricule droit (typiquement >SOms), est un prérequis à l'efficacité de la thérapie. Les patients avec bloc de branche gauche présentent un haut degré d'asynchronisme et la stimulation BIV agit sur ce substrat par resynchronisation de l'activation électrique. A contrario, la stimulation BIV dégrade la séquence d'activation ainsi que l'hémodynamique des patients à QRS fins (dyssynchronie iatrogène). Les patients présentant un trouble de conduction aspécifique présentent des degrés variables d'asynchronie électrique et en conséquence des réponses contrastées à la stimulation BIV. De même, l'analyse ECM de l'asynchronisme des patients chroniquement stimulés sur le ventricule droit a permis de mettre en évidence des degrés variables de retard d'activation du VG. Si la resynchronisation électrique est garante d'une amélioration de la fonction cardiaque, d'autres mécanismes sont impliqués telle la redistribution du travail segmentaire au sein du myocarde ventriculaire. L'efficacité de la stimulation mono-VG implique une participation accrue du ventricule droit au travail global (interaction ventriculaire). / We aimed to characterize the electrical substrate amenable to biventricular pacing (BVP) and to assess the actual value of electrical resynchronization. We showed, both with respect to surface ECG and detailed ventricular electrocardiographic mapping (ECM), a strong relationship between the baseline electrical dyssnchrony and the hemodynamic response to BIV pacing. Compared with standard ECG, ECM allows a more detailed analysis of the ventricular dyssynchrony and better predicts clinical outcomes after BVP. A minimal amount of electrical dyssynchrony, in particular a sufficient LV activation delay relative to right ventricular activation, is a prerequisite to the hemodynamic response to BVP. Due to their advanced electrical dyssynchrony, patients with left bundle branch block present potential for BVP positive response which acts by electrical resynchronization. Conversely, BVP worsens the electrical activation (iatrogenic dyssynchrony) and hemodynamics in patients with narrow QRS suffering from insufficient electrical dyssynchrony at baseline. Patients with unspecified conduction disorders show variable levels of electrical dyssynchrony and as a consequence mixed results to BVP. Similarly, ECM reveals a variable degree of left ventricular activation delay in patients chronically paced in the right ventricle. Beside the electrical resynchronization, other mechanisms are involved in the cardiac pump function improvement such as the redistribution of the mechanical work over the right and left ventricles. Through ventricular interaction, the RV myocardium importantly contributes to the improvement in LV pump function induced by single site LV pacing.

La thérapie de resynchronisation cardiaque (CRT) est un traitement qui vise à rétablir le synchronisme de contraction du ventricule gauche chez les patients souffrant d’insuffisance cardiaque. Aujourd’hui encore, plus de 30% de ces patients ne répondent pas au traitement de resynchronisation. Afin de mieux comprendre les effets de la CRT sur la fonction cardiaque, un resynchronisateur biventriculaire a été implanté chez des chiens sains et des chiens atteints d’insuffisance cardiaque. Les fonctions ventriculaires gauche et droite ont été étudiées selon différents modes de resynchronisation. Les résultats de cette étude confirment premièrement que la durée du complexe QRS n’est pas un marqueur approprié dans l’optimisation de la CRT. Les résultats démontrent également qu’une optimisation individualisée de la CRT est nécessaire afin de maximiser l’effet de la thérapie sur le ventricule gauche et que la modulation du délai de resynchronisation a un impact significatif sur la fonction ventriculaire droite. Plus précisément, la fonction systolique du ventricule droit est optimale lors d’une activation précoce de l’électrode gauche. / Cardiac resynchronization therapy (CRT) was introduced to reestablish the synchronism in left ventricular of heart failure patients. At the present time, more than 30% of these patients do not respond to the resynchronization treatments. In order to better understand the effect of CRT on the cardiac function, a biventricular pacemaker was implanted in healthy dogs and in dogs with induced heart failure. Results from this study show that using the QRS duration in order to optimize CRT is not recommended. In addition, they confirm that an individualized optimization of the CRT is necessary to maximize the effect of the therapy on the left ventricle and that the modulation of the resynchronization delay has a significant impact on the right ventricular function. More precisely, right ventricular systolic function is optimal with an early activation of the left electrode.

Ce travail de thèse se place dans le contexte clinique de la Thérapie par Resynchronisation Cardiaque (CRT), approche thérapeutique efficace pour les patients souffrant d'insuffisance cardiaque et d'asynchronie ventriculaire. Dans le cadre de la stimulation biventriculaire, la stimulation de la paroi latérale du ventricule gauche via le réseau veineux coronaire, pose en particulier problème. La planification de ce geste interventionnel à partir de données pré-opératoires permettrait d'optimiser la procédure. Afin d'atteindre cet objectif, ce travail a pour finalité l'extraction et la caractérisation 3D du réseau veineux en imagerie scanner multibarrette acquise en phase pré-opératoire. Une approche hybride a été développée spécifiquement pour la détection de vaisseaux présentant des inhomogénéités de contraste. Cette méthode est composée d'un algorithme de suivi de vaisseau 3D basé sur les chemins minimaux, permettant l'extraction d'un vaisseau sur toute sa longueur avec une première estimation de sa ligne centrale. Cette extraction est ensuite complétée par une estimation précise des paramètres locaux du vaisseau à l'aide des moments géométriques. La méthode a été évaluée sur les veines coronaires d'intérêt pour la CRT à partir de bases scanner acquises en phase pré-opératoire. Enfin, une analyse prospective des problèmes liés à la planification de la pose du stimulateur ventriculaire gauche via le réseau veineux a été effectuée.