Reproduction de : Thèse d'exercice : Médecine : Nancy 1 : 2003. / Titre provenant de l'écran-titre.

Thèse de doctorat : Automatique et traitement du signal : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr.

Reproduction de : Thèse d' exercice : Médecine : Nancy 1 : 2002. / Thèse : 2002NAN11145. Titre provenant de l'écran-titre.

Thèse d'exercice : Médecine. Médecine générale : Paris 12 : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. f. 48-50.

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

Thèse de doctorat : Génie Biologique et Médical : Villeurbanne, INSA : 1997. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 220-228.

Position du problème. L’arrêt cardiaque extra-hospitalier (ACEH), dont la forme clinique la plus caricaturale correspond à la « mort subite », représenterait la première cause de mortalité à travers le monde. Malgré les améliorations apportées à leur prise en charge, le pronostic de ces patients demeure très péjoratif, y compris chez ceux qui ont bénéficié d’une réanimation initiale avec succès. En effet, la longue période d’ischémie suivie du phénomène de reperfusion secondaire au retour d’une activité circulatoire (RACS) est à l’origine d’une cascade de phénomènes physiopathologiques qui caractérisent le syndrome post-arrêt cardiaque. Plusieurs éléments thérapeutiques, telles que la reperfusion coronaire précoce et l’hypothermie thérapeutique, se sont développés ces dernières années afin de diminuer la morbi-mortalité importante observée dans cette situation. L’intérêt de ces interventions précoces sur le pronostic ultérieur demeure cependant débattu, car il a souvent été établi sur des sous-groupes de patients très sélectionnés. Objectif. L’objectif de ce travail était d’évaluer l’influence de ces interventions thérapeutiques précoces sur le devenir des patients victimes d’ACEH et admis vivants en service de réanimation. Méthode. Depuis 2000, une cohorte de patients survivants d’ACR et admis vivants en réanimation a été constituée dans un centre spécialisé. L’ensemble des caractéristiques démographiques, pré-hospitalières et hospitalières ont été analysées. L’analyse multivariée des facteurs pronostiques dans cette cohorte a utilisé principalement les méthodes de régression logistique. Résultats principaux. Entre 2003 et 2008, 435 patients ont été admis, ne présentaient pas d’étiologie extra-cardiaque évidente et ont bénéficié d’une coronarographie immédiate et systématique. Une lésion coronaire récente a été observée chez près de la moitié d’entre eux. Les moyens de détection d’une étiologie cardiaque sont extrêmement limités que ce soit par des modèles prédictifs simples utilisant des paramètres démographiques ou circonstancielles ou par des paramètres para-cliniques tels que l’électrocardiogramme ou les enzymes cardiaques. En effet, ces derniers possèdent des valeurs prédictives médiocres et ne peuvent être considérés comme outil de triage de ces patients. En revanche, la coronarographie immédiate et systématique (suivie d’une reperfusion coronaire si nécessaire) était associée de manière significative et indépendante à la survie hospitalière (OR ajusté= 2.06 (1.16-3.66)) et ceci quelque soit l’aspect électrocardiographique. Entre 2000 et 2009, 1145 patients ont été admis et 2/3 d’entre eux ont été traités par hypothermie thérapeutique. Parmi eux, 708/1145 (62%) avait initialement un rythme cardiaque choquable et 437/1145 (38%) présentait un rythme non choquable. Après ajustement sur les autres facteurs pronostiques, l’hypothermie thérapeutique avait un rôle protecteur sur le pronostic neurologique des patients à la sortie de réanimation dans le groupe présentant initialement un rythme choquable (OR ajusté= 1.90 (1.18-3.06)). En revanche, l’association entre le pronostic et l’intervention dans le groupe « non-choquable » n’était pas significative (OR ajusté=0.71 (0.37-1.36)). Parmi les facteurs susceptibles d’altérer le bénéfice lié à ce traitement, les complications infectieuses chez les patients traités par hypothermie thérapeutique s’avèrent courantes La plus fréquente est la pneumopathie précoce, dont l’apparition est associée de manière significative au traitement par hypothermie (OR ajusté= 1.90 (1.28-2.80)), mais son rôle sur le pronostic n’est pas démontré. / Background: Out-of-Hospital Cardiac Arrest (OHCA), usually clinically described as “sudden death”, is the leading worldwide cause of death. Despite recent improvements in management of OHCA, the prognosis of these patients remains very poor, even in those who benefitted from a successful initial resuscitation. During the period of ischemia following the Return of Spontaneous Circulation (ROSC), several pathophysiological phenomenons occur, characterizing the post cardiac arrest syndrome. Furthermore, different treatments, such as immediate coronary reperfusion or therapeutic hypothermia, are now implemented for the management of this syndrome in order to decrease the morbidities and the mortality involved during this period. However, the influence of these hospital interventions on prognosis is still debatable, since they have been assessed in very selected subgroups of patients.Objectives: The aim of our work was to assess the influence of these early interventions on the outcome of OHCA patients admitted alive in intensive care unit (ICU).Method: We set up an investigation cohort (starting in 2000) of OHCA patients, in whom a successful ROSC had been obtained and who were admitted alive in ICU. We gathered all demographic data, cardiac arrest circumstances, pre-hospital and hospital characteristics. We analyzed the different predictive factors of outcome using multivariate analysis, especially logistical regression.Results: Between 2003 and 2008, 435 patients without obvious extra-cardiac cause were included and benefited from an immediate and systematical coronary angiogram. We observed a recent lesion in nearly half of them. Detecting a cardiac etiology is very challenging even using simple predictive models including patient’s baseline characteristics and circumstances of the cardiac arrest. Moreover, other parameters, such as EKG patterns or cardiac biomarkers, did not seem helpful either. Indeed, these parameters had poor predictive values and consequently could not be considered as triage tools for these patients. Nevertheless, the immediate and systematical coronary angiogram, with percutaneous intervention if appropriate, was independently associated with an improvement of hospital survival (adjusted OR= 2.06 (1.16-3.66)), regardless of the EKG pattern.Between 2000 and 2009, 1145 patients were admitted and two third of them were treated with therapeutic hypothermia. Among them, 708/1145 (62%) had an initial shockable rhythm and 437/1145 (38%) presented a non shockable rhythm. On the one hand, after adjustment with other predictive factors, the therapeutic hypothermia significantly improved the good neurological outcome at ICU discharge (adjusted OR= 1.90 (1.18-3.06)). On the other hand, the influence of this intervention was not associated with prognosis on the “non-shockable” sub-group (adjusted OR=0.71 (0.37-1.36)). Among the undercurrent factors, which could minimize the benefit of this intervention, infectious complications in treated patients were common. The most frequent complication was early onset pneumonia, whose occurrence was significantly associated with hypothermia (adjusted OR= 1.90 (1.28-2.80)), even if its role on prognosis was not determined.Conclusions: Our findings support the international guidelines regarding the management of post-cardiac arrest, identifying the subgroups of patients who may benefit the most. These results encourage further prospective studies and randomized trials and bring helpful information in that way. Finally, ancillary analysis on an investigation cohort of hospital survivors suggests that protective

La coronarographie et la tomoscintigraphie (SPECT, de l'anglais "Single Photon Emission Computed<br />Tomography") sont deux techniques d'imagerie utilisées couramment pour diagnostiquer les maladies<br />cardiovasculaires. La première modalité est constituée de séquences d'images à rayon X visualisant chacune,<br />dans un même plan, les artères coronaires situées sur la face avant et la face arrière du coeur. Les images à<br />rayons X fournissent des informations anatomiques liées à l'arbre artériel et mettent en évidence d'éventuels<br />rétrécissements des artères (sténoses). La modalité SPECT (imagerie nucléaire) fournit une représentation 3D<br />de la perfusion du volume myocardique. Cette information fonctionnelle permet la visualisation de régions<br />myocardiques souffrant de défauts d'irrigations. Le but du travail présenté est de superposer, en 3D, les<br />informations fonctionnelles et anatomiques pour établir un lien visuel entre des lésions artérielles et leurs<br />conséquences en termes de défauts d'irrigation. Dans la représentation 3D choisie pour faciliter le diagnostic, la<br />structure d'un arbre artériel schématique, comprenant les sténoses, est placée sur le volume de perfusion. Les<br />données initiales sont constituées d'une liste de points représentatifs de l'arbre artériel (points d'arrivée et de<br />départs de segments d'artères, bifurcations, sténoses, etc.) marqués par le coronarographiste dans les images à<br />rayons X des différentes incidences. Le volume de perfusion est ensuite projeté sous les incidences des images<br />de coronarographie. Un algorithme de recalage superposant les images à rayons X et les projections SPECT<br />correspondantes fournit les paramètres des transformations géométriques ramenant les points marqués dans les<br />images à rayons X dans une position équivalente dans les images SPECT. Un algorithme de reconstruction 3D<br />permet ensuite de placer les points artériels et les sténoses sur le volume de perfusion et de former un arbre<br />schématique servant de repère au clinicien. Une base de données formée de 28 patients a été utilisée pour<br />effectuer 40 superpositions 3D de données anatomo-fonctionnelles. Ces reconstructions ont montré que la<br />représentation 3D est suffisamment précise pour permettre d'établir visuellement un lien entre sténoses et<br />défauts de perfusions. Nos algorithmes de superpositions 3D ont ensuite été complétés pour remplacer la<br />modalité SPECT par les données de l'examen bimodal TEP/CT (Tomographie par Emission de<br />Positons/Tomodensitométrie). Les données d'un cas clinique trimodal TEP/CT/coronarographie ont été utilisées<br />pour vérifier l'adéquation de nos algorithmes à la nouvelle modalité d'imagerie.

Position du problème. L'arrêt cardiaque extra-hospitalier (ACEH), dont la forme clinique la plus caricaturale correspond à la " mort subite ", représenterait la première cause de mortalité à travers le monde. Malgré les améliorations apportées à leur prise en charge, le pronostic de ces patients demeure très péjoratif, y compris chez ceux qui ont bénéficié d'une réanimation initiale avec succès. En effet, la longue période d'ischémie suivie du phénomène de reperfusion secondaire au retour d'une activité circulatoire (RACS) est à l'origine d'une cascade de phénomènes physiopathologiques qui caractérisent le syndrome post-arrêt cardiaque. Plusieurs éléments thérapeutiques, telles que la reperfusion coronaire précoce et l'hypothermie thérapeutique, se sont développés ces dernières années afin de diminuer la morbi-mortalité importante observée dans cette situation. L'intérêt de ces interventions précoces sur le pronostic ultérieur demeure cependant débattu, car il a souvent été établi sur des sous-groupes de patients très sélectionnés. Objectif. L'objectif de ce travail était d'évaluer l'influence de ces interventions thérapeutiques précoces sur le devenir des patients victimes d'ACEH et admis vivants en service de réanimation. Méthode. Depuis 2000, une cohorte de patients survivants d'ACR et admis vivants en réanimation a été constituée dans un centre spécialisé. L'ensemble des caractéristiques démographiques, pré-hospitalières et hospitalières ont été analysées. L'analyse multivariée des facteurs pronostiques dans cette cohorte a utilisé principalement les méthodes de régression logistique. Résultats principaux. Entre 2003 et 2008, 435 patients ont été admis, ne présentaient pas d'étiologie extra-cardiaque évidente et ont bénéficié d'une coronarographie immédiate et systématique. Une lésion coronaire récente a été observée chez près de la moitié d'entre eux. Les moyens de détection d'une étiologie cardiaque sont extrêmement limités que ce soit par des modèles prédictifs simples utilisant des paramètres démographiques ou circonstancielles ou par des paramètres para-cliniques tels que l'électrocardiogramme ou les enzymes cardiaques. En effet, ces derniers possèdent des valeurs prédictives médiocres et ne peuvent être considérés comme outil de triage de ces patients. En revanche, la coronarographie immédiate et systématique (suivie d'une reperfusion coronaire si nécessaire) était associée de manière significative et indépendante à la survie hospitalière (OR ajusté= 2.06 (1.16-3.66)) et ceci quelque soit l'aspect électrocardiographique. Entre 2000 et 2009, 1145 patients ont été admis et 2/3 d'entre eux ont été traités par hypothermie thérapeutique. Parmi eux, 708/1145 (62%) avait initialement un rythme cardiaque choquable et 437/1145 (38%) présentait un rythme non choquable. Après ajustement sur les autres facteurs pronostiques, l'hypothermie thérapeutique avait un rôle protecteur sur le pronostic neurologique des patients à la sortie de réanimation dans le groupe présentant initialement un rythme choquable (OR ajusté= 1.90 (1.18-3.06)). En revanche, l'association entre le pronostic et l'intervention dans le groupe " non-choquable " n'était pas significative (OR ajusté=0.71 (0.37-1.36)). Parmi les facteurs susceptibles d'altérer le bénéfice lié à ce traitement, les complications infectieuses chez les patients traités par hypothermie thérapeutique s'avèrent courantes La plus fréquente est la pneumopathie précoce, dont l'apparition est associée de manière significative au traitement par hypothermie (OR ajusté= 1.90 (1.28-2.80)), mais son rôle sur le pronostic n'est pas démontré.

Le travail de recherche relaté dans ce manuscrit présente mes activités en traitement d'images que j'ai menées successivement dans trois organismes, à savoir le Laboratoire des Sciences de l'Image, de l'Informatique et de la Télédétection (LSIIT, UMR CNRS/Université Louis Pasteur de Strasbourg), l'Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik'' (Fraunhofer Institut, Kaiserslautern, Allemagne) et le Centre de Recherche en Automatique de Nancy (CRAN, UMR CNRS/Nancy Université). D'un point de vue scientifique, mes principales activités en traitement d'images concernent la segmentation d'images dont le contenu, relativement complexe, requiert des algorithmes utilisant des connaissances a priori liées aux objets à segmenter (contours actifs, méthode s'inspirant de la transformée de Hough. Le recalage de donnée 2D ou 3D et monomodales ou multimodales est un autre aspect scientifique caractérisant le travail décrit ici. Ces thèmes de recherche, ainsi que des méthodes de reconstruction et/ou de superposition de données 3D ont conduit à des solutions originales dans le cadre de problèmes industriels (reconstruction 3D de pièces manufacturées pour une mesure dimensionnelle et classification de surfaces en fonction de leur teinte et texture) ou médicaux (diagnostic précoce du cancer du sein via la reconstruction du foyer de microcalcifications, positionnement de patients en radiothérapie intra crânienne par recalage 3D multimodal, aide au diagnostic de maladies cardio-vasculaires par la superposition de données multimodales et détection du cancer de la vessie par mosaïquage d'images).