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STAGE ESIEA + MASTER IMA (IMV)

LOGICIEL D’ESTIMATION DE LA ZONE EN SOUFFRANCE PENDANT LES ACCIDENTS

VASCULAIRES CÉRÉBRAUX

Dumont Nicolas 5 Décembre 2011

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SOMMAIRE

I) Introduction

II) Accident Vasculaire Cérébral (AVC)

III) Bibliographie

IV) Méthode

V) Résultats

VI) Conclusion

Introduction Méthode ConclusionÉtat de l’artAVC Résultats

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Introduction Méthode ConclusionÉtat de l’artAVC

INTRODUCTION

Responsable du serviceProfesseur Alain BONAFE

Fondateurs du projetVincent COSTALAT

Emmanuelle LE-BARS

Chef de projetFabienne BETTING

Co-stagiaireMarion CONNAN

Résultats

9 mois

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Introduction Méthode ConclusionÉtat de l’artAVC

ACCIDENT VASCULAIRE CÉRÉBRAL (AVC)On distingue 3 Types d’AVC: Les AVC hémorragiques (13% des cas) Conséquence

de la rupture d’une artère cérébrale, le sang endommage par compression les parties du cerveau voisines.

Les AVC par hémorragies méningées (3% des cas), Causés par un anévrisme artériel d’origine malformative.

Les AVC Ischémiques (84% des cas) Causés par l'occlusion d'une artère cérébrale (thrombus). Le sang ne peut plus aller nourrir le cerveau.

Résultats

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Introduction Méthode Résultats ConclusionÉtat de l’art.

AVC

ACCIDENT VASCULAIRE CÉRÉBRAL (AVC)Pendant l’AVC on distingue 3 états des tissus : Le cœur nécrotique : Zone définitivement perdue.

La pénombre ischémique : Zone en souffrance, potentiellement récupérable si le patient est pris en charge dans les 6 heures.

Le parenchyme sain : Zone du cerveau non touchée par l’accident vasculaire cérébral.

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ACCIDENT VASCULAIRE CÉRÉBRAL (AVC)Prise en charge : La Fibrinolyse intraveineuse: Dissolution du caillot

sanguin par injection.

La Thrombectomie: Retrait mécanique du thrombus.

Le Rescue: Réaliser une fibrinolyse, puis une thrombectomie dans l’heure suivante.

Le Combiné: Fibrinolyse puis une thrombectomie directement.

Introduction Méthode ConclusionÉtat de l’artAVC Résultats

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ACCIDENT VASCULAIRE CÉRÉBRAL (AVC)Séquences IRM systématiquement réalisées : Séquence pondérée en diffusion : Visualiser la nécrose. Séquence Flair : Datation à 3heures de la nécrose. Séquence T2 : Datation à 6heures de la nécrose. Séquence en écho de gradient. Des images vasculaires : Localiser l’occlusion. Séquence de perfusion : Évaluer la pénombre.

Introduction Méthode ConclusionÉtat de l’artAVC Résultats

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SÉQUENCE PONDÉRÉE EN DIFFUSION

On observe 3 types de diffusion :• La diffusion libre• La diffusion restreinte anisotrope • La diffusion restreinte isotrope

Introduction Méthode ConclusionÉtat de l’artAVC Résultats

Utilisation des Gradients : Pondérer le signal

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SÉQUENCE DE PERFUSION

Injection d’un produit de contraste : Gadolinium

Introduction Méthode ConclusionÉtat de l’art.

AVC Résultats

Séquence très rapideRésolution spatiale diminuée

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SÉQUENCE DE PERFUSION

Signal de Perfusion :

Introduction Méthode ConclusionÉtat de l’art.

AVC Résultats

Modélisation : • Avec une fonction Gamma : Robuste ne prend

pas en compte la fonction d’entrée artérielle.

• Avec une fonction d’entrée artérielle arbitraire.

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SÉQUENCE DE PERFUSION

Cartes de Perfusion :

Introduction Méthode ConclusionÉtat de l’artAVC Résultats

Où est la pénombre ?

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ÉTUDE BIBLIOGRAPHIE : ÉTAT DE L’ART

Introduction Méthode ConclusionÉtat de l’artAVC Résultats

3 Axes de travail :

La littérature

Les logiciels existants

Les brevets

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ÉTAT DE L’ART : LITTÉRATURE

Introduction Méthode ConclusionÉtat de l’artAVC Résultats

IRM pondérée en diffusion - ADC : Le coefficient de diffusion apparent évolue au court du temps suite à un l’AVC :• L’ADC est effondré dès la première heure en

raison d’une restriction du volume extracellulaire• Finalement, les valeurs ADC seront augmentées,

le LCR remplaçantla nécrose.

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ÉTAT DE L’ART : LITTÉRATURE

Introduction Méthode ConclusionÉtat de l’artAVC Résultats

IRM de perfusion : Détection d’un mismatch : 6 secondes par rapport au côté contro-latéral via

les données TTP. 4 secondes entre la réponse perfusionnelle et la

fonction d’entrée artérielle via les données TMax.

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ÉTAT DE L’ART : LITTÉRATURE

Introduction Méthode ConclusionÉtat de l’artAVC Résultats

Carte de Kohonen : Utilisées par la méthode

Deux publications avec l’utilisation des cartes de Kohonen Classification de pathologies du rein: “Application of Kohonen neural

networks for the non-morphological distinction between glomerular and tubular renal disease” in Nephrology Dialysis Transplantation (1998)

Application aux images IRM du poumon Chuang KH, Wu MT, Lin YR, Hsieh KS, Wu ML, Tsai SY, Ko CW, Chung HW., Application of Model-Free Analysis in the MR Assessment of Pulmonary Perfusion Dynamics. Magn Reson Med., 2005 Aug;54(2):299-308.

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ÉTAT DE L’ART : LOGICIELS EXISTANTS

Introduction Méthode ConclusionÉtat de l’artAVC Résultats

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ÉTAT DE L’ART : BREVETS

Introduction Méthode ConclusionÉtat de l’artAVC Résultats

La recherche s’est opérée via l’Institut National de la Propriété Intellectuelle (INPI), sous la demande d’Emmanuelle LE-BARS pour le CHRU Gui de Chauliac.

11 brevets sélectionnés pour l’évaluation du volume de la pénombre pendant l’AVC.

Sauf omission, aucun brevet ne peut entrer en conflit avec la méthode.

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MÉTHODE - ENJEU LOGICIEL

Introduction Méthode ConclusionÉtat de l’artAVC Résultats

Fournir un outils d’aide à la décision thérapeutique mesurant le volume de pénombre ischémique.

Rapide : Répondre à la situation d’urgence.

Automatique: Reproductibilité inter-utilisateurs et inter-examens.

Simple: Compte rendu final complet.

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MÉTHODE - DÉTAILS

Introduction Méthode ConclusionÉtat de l’artAVC Résultats

1. Masque de segmentation via diffusion.

2. Masque + Recalage perfusion /diffusion

3. Classement Carte de Kohonen.4. Classement Kmeans.5. Rapport.

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MÉTHODE – 1/5 MASQUE DE SEGMENTATION

Introduction Méthode ConclusionÉtat de l’artAVC Résultats

• Contours du parenchyme• Seuillage moyenne d’intensité + rehaussement

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MÉTHODE – 1/5 MASQUE DE SEGMENTATION

Introduction Méthode ConclusionÉtat de l’artAVC Résultats

• Contours du parenchyme• Seuillage moyenne d’intensité + rehaussement• Morphologie Mathématique Ouverture/Fermeture

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MÉTHODE – 1/5 MASQUE DE SEGMENTATION

Introduction Méthode ConclusionÉtat de l’artAVC Résultats

• Contours du parenchyme• Seuillage moyenne d’intensité + rehaussement• Morphologie Mathématique Ouverture/Fermeture• Etiquetage en composantes connexes 2D

Ligne de suppression

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MÉTHODE – 1/5 MASQUE DE SEGMENTATION

Introduction Méthode ConclusionÉtat de l’artAVC Résultats

• Contours du parenchyme• Seuillage moyenne d’intensité + rehaussement• Morphologie Mathématique Ouverture/Fermeture• Etiquetage en composantes connexes 2D

Ligne de suppression

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MÉTHODE – 1/5 MASQUE DE SEGMENTATION

Introduction Méthode ConclusionÉtat de l’artAVC Résultats

• Contours du parenchyme• Nécrose et le liquide céphalo-rachidien

• Étude de la courbe de l’histogramme ADC

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MÉTHODE – 1/5 MASQUE DE SEGMENTATION

Introduction Méthode ConclusionÉtat de l’artAVC Résultats

• Contours du parenchyme• Nécrose et le liquide céphalo-rachidien

• Étude de la courbe de l’histogramme ADC• 2 Seuillages Nécrose + LCR

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MÉTHODE – 1/5 MASQUE DE SEGMENTATION

Introduction Méthode ConclusionÉtat de l’artAVC Résultats

• Contours du parenchyme• Nécrose et le liquide céphalo-rachidien

• Étude de la courbe de l’histogramme ADC• 2 Seuillages Nécrose + LCR• Étiquetage en composantes connexes 3D

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MÉTHODE – 1/5 MASQUE DE SEGMENTATION

Introduction Méthode ConclusionÉtat de l’artAVC Résultats

• Contours du parenchyme• Nécrose et le liquide céphalo-rachidien

• Étude de la courbe de l’histogramme ADC• 2 Seuillages Nécrose + LCR• Étiquetage en composantes connexes 3D• Définition zones d’intérêt Nécrose + Parenchyme +

LCR

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MÉTHODE – 2/5 RECALAGE + MASQUE

Introduction Méthode ConclusionÉtat de l’artAVC Résultats

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MÉTHODE – 3/5 CARTE DE KOHONEN

Introduction Méthode ConclusionÉtat de l’artAVC Résultats

Signal GLOBAL

Sélection aléatoire pour initialiser la carte.

Distance Euclidienne :

2 options !

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MÉTHODE – 4/5 KMEANS

Introduction Méthode ConclusionÉtat de l’artAVC Résultats

Idéalement les cliniciens voudraient obtenir une classification en seulement quatre régions.

Classement des signaux issus de la carte de Kohonen en cinq classes

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MÉTHODE – 5/5 RAPPORT FINAL

Introduction Méthode ConclusionÉtat de l’artAVC Résultats

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RÉSULTATS

Introduction Méthode ConclusionÉtat de l’artAVC Résultats

Dans un premier temps nous avons observé une trop importante non reproductibilité de la méthode

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Sectoriser la carte de Kohonen (Anneaux grandissant à la manière d’un radar)

Forme de la nécrose à la place de circulaire.

RÉSULTATS – CARTE DE KOHONEN

Introduction Méthode ConclusionÉtat de l’artAVC Résultats

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RÉSULTATS

Introduction Méthode ConclusionÉtat de l’artAVC Résultats

Outre les résultats de la méthode, le logiciel propose de nouvelles options : Une interface graphique revue

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RÉSULTATS

Introduction Méthode ConclusionÉtat de l’artAVC Résultats

Outre les résultats de la méthode, le logiciel propose de nouvelles options : Une interface graphique revue Exécution en mode pas à pas

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RÉSULTATS

Introduction Méthode ConclusionÉtat de l’artAVC Résultats

Outre les résultats de la méthode, le logiciel propose de nouvelles options : Une interface graphique revue Exécution en mode pas à pas Importation des données images

Nœud DICOM (Réseau PACS + Machines) CD

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CONCLUSION

Introduction Méthode ConclusionÉtat de l’artAVC Résultats

Le logiciel nécessite encore des améliorations :

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CONCLUSION

Introduction Méthode ConclusionÉtat de l’artAVC Résultats

Ainsi qu’une validation clinique : Nous avons profité des 9 mois à l’hôpital pour

construire une base de donnée patient. 46 examens avec examen de contrôle : Patients non traités : paramétrage du logiciel Patients traités : validation clinique

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Avez-vous des questions?Merci