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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
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