Analyse de la forme et de la fonction de la prolapsus de la valve mitrale basée sur l'IA à l'aide d'ultrasons 3D (AI4MVP)

Cette étude prospective vise à étudier les caractéristiques anatomiques et biomécaniques de la MVP en utilisant l'échocardiographie tridimensionnelle en temps réel (RT3DEE) et des techniques d'analyse d'images avancées basées sur l'intelligence artificielle (IA). L'objectif est de développer un cadre automatisé pour la segmentation et l'évaluation morphologique de l'appareil valvulaire mitral (MV), et de réaliser une modélisation par éléments finis (FE) pour évaluer les implications biomécaniques de la MVP dégénérative et des réparations chirurgicales associées.

Protocole d'imagerie Une échocardiographie tridimensionnelle en temps réel peropératoire (RT3DE) sera réalisée en salle d'opération dans le cadre du protocole d'imagerie standard pendant la réparation chirurgicale de la MVP. Un système d'échographie Vivid S70N (GE Healthcare) équipé d'une sonde RT3DE 4D multiplan 6VT sera utilisé. Des vues RT3DE standard de l'œsophage moyen seront acquises, incluant des volumes complets de la cavité ventriculaire gauche (VG) et des vues 3D zoomées et synchronisées du complexe valvulaire mitral (anneau, feuillets et muscles papillaires). Pour améliorer la qualité de l'image, les acquisitions zoomées seront limitées au plus petit volume pyramidal capturant l'ensemble du complexe mitral, garantissant des fréquences d'images ≥20 Hz. Tous les ensembles de données d'imagerie seront anonymisés avant analyse.

Protocole chirurgical La réparation chirurgicale de la MVP sera réalisée sous anesthésie générale par mini-thoracotomie droite. Les techniques chirurgicales incluront : i) la résection des feuillets (ablation du tissu valvulaire excédentaire) ; ii) l'implantation de néochordes (pose de cordages artificiels en polytétrafluoroéthylène expansé, ePTFE) ; l'annuloplastie (implantation d'un anneau d'annuloplastie ou d'une bande péricardique pour la stabilisation annulaire).

Dans les cas où une quantité importante de tissu valvulaire est excisée (≥10×10 mm), des échantillons seront collectés et stockés dans la biobanque BioCor institutionnelle pour analyse histologique et morphométrique. Les échantillons seront décontaminés, cryoconservés et stockés à -80°C. Après évaluation histologique, tout matériel biologique sera détruit.

Collecte de données cliniques Les données démographiques (par exemple, âge, sexe) et cliniques (par exemple, diagnostic, médicaments, comorbidités) seront obtenues à partir des dossiers médicaux et anonymisées.

Entraînement du réseau neuronal pour la segmentation d'images Les ensembles de données RT3DE anonymisés seront segmentés manuellement par des opérateurs experts à l'aide d'un logiciel d'analyse d'images avancé (par exemple, 3D Slicer). Un minimum de 150 acquisitions RT3DE seront traitées pour générer des masques binaires de l'anneau mitral, des feuillets et des muscles papillaires.

Ces ensembles de données segmentés seront utilisés pour entraîner un réseau neuronal convolutif (CNN), probablement basé sur l'architecture 3D U-Net ; 70 % des ensembles de données seront utilisés comme données d'entraînement et 30 % seront réservés pour les tests et la validation.

Le CNN apprendra à segmenter automatiquement les structures mitrales et à générer des modèles de surface 3D. Les caractéristiques anatomiques clés—telles que le contour de l'anneau, la bordure libre des feuillets, les commissures et les positions des muscles papillaires—seront extraites automatiquement.

Les paramètres géométriques quantitatifs incluront la surface annulaire, le périmètre, le diamètre antéropostérieur, la largeur commissurale, la hauteur et l'ellipticité annulaires, les dimensions des feuillets, les zones de coaptation et l'étendue du prolapsus.

Analyse par éléments finis Des modèles 3D spécifiques au patient de la valve mitrale seront reconstruits à partir des données RT3DE segmentées. Ces modèles subiront un lissage et un remaillage pour générer des maillages de haute qualité pour l'analyse structurelle par éléments finis. Les cordages tendineux seront modélisés sur la base de modèles anatomiques établis et ajustés pour correspondre aux longueurs physiologiques. Les propriétés mécaniques des tissus seront attribuées sur la base de données expérimentales publiées.

Les simulations par éléments finis seront utilisées pour quantifier la distribution des contraintes sur les feuillets mitrales, évaluer le transfert de charge entre les feuillets et les muscles papillaires et évaluer les effets mécaniques des interventions chirurgicales (par exemple, implantation de néochordes, annuloplastie). Ces simulations sont rétrospectives et exploratoires ; elles n'influenceront pas la prise de décision chirurgicale.

Suivi Aucun suivi postopératoire n'est requis au-delà des soins cliniques standard. L'étude se concentre sur l'imagerie peropératoire et la collecte de tissus, suivies d'une analyse d'images hors ligne et d'une modélisation computationnelle.