Registration and functional analysis of CT dynamic image sequences for the follow-up of patients with hepatic tumors undergoing antiangiogenic therapy

ObjectiveA new approach for evaluating tumor response to antiangiogenic treatment using dynamic contrast-enhanced perfusion computed tomography (CT) was provided.Patients and methodsFive patients, with hepatic tumors, were examined before and a few weeks after therapy. Following injection of a contrast agent, dynamic image acquisitions were obtained during two minutes, with eight axial sections by volume. To analyze these functional data, we proposed an image processing pipeline. We first applied a rigid registration, based on a blockmatching method, to correct for respiratory motion. We then calculated parametric image volumes, using adapted reference kinetics. These image volumes allowed us to differentiate between the various contrast enhancement kinetics (arterial/venous, healthy/pathological tissues), following the injection of contrast agent.ResultsThe registration was validated qualitatively (by visual inspection of registered image volumes) and quantitatively (using criteria based on the estimation of a respiratory motion component). Parametric image volumes allowed us to differentiate healthy tissues from tumor tissues, and to display necrotic regions, which occurred in four patients, after therapy.DiscussionThe proposed approach allows us to compensate for respiratory motion in a region localized around the tumor and could be further extended by a nonrigid registration.ConclusionThe robust computation of parametric image volumes enables a local and precise display of the tumor response to an antiangiogenic therapy.

RésuméObjectifsUne nouvelle approche pour évaluer la réponse des tumeurs à un traitement antiangiogénique utilisant l’imagerie dynamique scanner avec injection d’un produit de contraste a été mise en œuvre.Patients et méthodesCinq patients, ayant des tumeurs hépatiques, ont été examinés avant le traitement puis quelques semaines après. Les images ont été acquises pendant une durée de deux minutes, sur huit niveaux de coupes axiales. Pour analyser ces données fonctionnelles, un recalage spatiotemporel rigide, basé sur une méthode d’appariement de blocs, a été mis en place pour compenser le mouvement respiratoire. Puis, des volumes d’images paramétriques ont été construits en utilisant des cinétiques de référence adaptées. Ces volumes permettent de différencier les prises de contraste dans le foie (artérielle/veineuse, tissu sain/tissu pathologique).RésultatsLes résultats obtenus après le recalage ont été validés qualitativement (par inspection visuelle des volumes d’images recalés) et quantitativement (par des indices calculés à partir de l’estimation d’une composante de mouvement respiratoire). Les volumes d’images paramétriques permettent de différencier le parenchyme sain des zones tumorales et de visualiser les régions nécrotiques qui apparaissent chez quatre patients après traitement antiangiogénique.DiscussionL’approche proposée permet la prise en compte du mouvement respiratoire dans une région localisée autour de la tumeur mais pourra être à terme étendue par une approche non rigide.ConclusionLe calcul robuste de volumes d’images paramétriques permet d’évaluer la réponse de la tumeur suite à un traitement antiangiogénique.