Analysis of degenerated aortic valve bioprosthesis by segmentation of preoperative CT images

In the next future, transcatheter aortic valve implantation could represent a minimally invasive option in case of bioprosthesis failure for patients at high surgical risk. CT based preoperative planning of this procedure could be useful to optimize valve-in-valve implantation. In this context, bioprosthesis 3D analysis seems to be necessary, particularly for leaflets. The goal of this study was to propose different methods to segment and characterize a degenerated bioprosthesis using standard preoperative CT scan images in order to map structural injury of bioprosthesis and, ultimately, to plan the best positioning for valve-in-valve implantation. We report our preliminary results on segmentation of a degenerated bioprosthesis in aortic position. Three different methods have been tested and all allowed obtaining segmentation of the different bioprosthesis components. Results were compared by means of quantitative criteria. Explanted bioprosthesis CT images were used as reference. Semi-automatic segmentation seems to provide an interesting approach for the morphological characterization of degenerated bioprosthesis.

RésuméDans le futur prochain, l’implantation percutanée de prothèse valvulaire aortique pourrait représenter une option mini-invasive dans le cadre de la dégénérescence de bioprothèse chez les sujets à haut risque chirurgical. La planification préopératoire basée sur les images scanner pourrait être utile pour optimiser l’implantation de la valve dans la valve. Dans ce contexte, une analyse tridimensionnelle de la bioprothèse dégénérée paraît nécessaire, surtout en ce qui concerne les feuillets prothétiques. Le but de l’étude est de proposer différentes méthodes pour segmenter et caractériser une bioprothèse dégénérée en utilisant les images scanner préopératoires afin de mapper l’endommagement structurel de la bioprothèse et, en dernière hypothèse (dans une optique future), de planifier le positionnement adapté de la valve percutanée dans la bioprothèse. Nous reportons les résultats préliminaires de la segmentation de bioprothèse valvulaire aortique. Trois différentes méthodes ont été testées et toutes ont permis d’obtenir une segmentation des différentes composantes de la bioprothèse. Les résultats ont été comparés par des critères quantitatifs. Les images scanner des bioprothèses explantées lors du ré-intervention ont servi de référence. La segmentation semi-automatique représente une approche intéressante pour la caractérisation morphologique des bioprothèses dégénérées.