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Stage ESIEA + Master IMA (IMV) L ogiciel d’estimation de la zone en souffrance pendant les accidents vasculaires cérébraux . Dumont Nicolas. 5 Décembre 2011. État de l’art. Conclusion. Introduction. AVC. Méthode. Résultats. Sommaire. I) Introduction

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Presentation Transcript
slide1

Stage ESIEA + Master IMA (IMV)Logiciel d’estimation de la zone en souffrance pendant les accidents vasculaires cérébraux

Dumont Nicolas

5 Décembre 2011

sommaire

État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Sommaire

I) Introduction

II) Accident Vasculaire Cérébral (AVC)

III) Bibliographie

IV) Méthode

V) Résultats

VI) Conclusion

slide3

État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Introduction

9 mois

Chef de projet

Fabienne BETTING

Co-stagiaire

Marion CONNAN

Responsable du service

Professeur Alain BONAFE

Fondateurs du projet

Vincent COSTALAT

Emmanuelle LE-BARS

slide4

État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

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.
slide5

État de l’art

.

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

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.
slide6

État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

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.
slide7

État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

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.
slide8

État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Séquence pondérée en Diffusion

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

Utilisation des Gradients : Pondérer le signal

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État de l’art

.

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Séquence de Perfusion

Injection d’un produit de contraste : Gadolinium

Séquence très rapide

Résolution spatiale diminuée

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État de l’art

.

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Séquence de Perfusion

Signal de Perfusion :

  • 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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État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Séquence de Perfusion

Cartes de Perfusion :

Où est la pénombre ?

slide12

État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Étude bibliographie : État de l’art

  • 3 Axes de travail :
  • La littérature
  • Les logiciels existants
  • Les brevets
slide13

État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

État de l’art : Littérature

  • 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.
slide14

État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

État de l’art : Littérature

  • 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.
slide15

État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

État de l’art : Littérature

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. MagnReson Med., 2005 Aug;54(2):299-308.
slide16

État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

État de l’art : Logiciels existants

slide17

État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

État de l’art : Brevets

  • 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.
slide18

État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Méthode - Enjeu logiciel

  • 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.
slide19

État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Méthode - Détails

  • Masque de segmentation via diffusion.
  • Recalage perfusion /diffusionet application du masque.
  • Classement Carte de Kohonen.
  • Classement Kmeans.
  • Rapport.
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État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Méthode – 1/5 Masque de segmentation

  • Contours du parenchyme
    • Seuillage  moyenne d’intensité + rehaussement
    • Morphologie Mathématique  Ouverture/Fermeture
    • Etiquetage en composantes connexes  2D
    • Ligne de suppression
  • 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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État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Méthode – 1/5 Masque de segmentation

  • Contours du parenchyme
    • Seuillage  moyenne d’intensité + rehaussement
    • Morphologie Mathématique  Ouverture/Fermeture
    • Etiquetage en composantes connexes  2D
    • Ligne de suppression
  • 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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État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Méthode – 1/5 Masque de segmentation

  • Contours du parenchyme
    • Seuillage  moyenne d’intensité + rehaussement
    • Morphologie Mathématique  Ouverture/Fermeture
    • Etiquetage en composantes connexes  2D
    • Ligne de suppression
  • 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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État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Méthode – 1/5 Masque de segmentation

  • Contours du parenchyme
    • Seuillage  moyenne d’intensité + rehaussement
    • Morphologie Mathématique  Ouverture/Fermeture
    • Etiquetage en composantes connexes  2D
    • Ligne de suppression
  • 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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État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Méthode – 1/5 Masque de segmentation

  • Contours du parenchyme
    • Seuillage  moyenne d’intensité + rehaussement
    • Morphologie Mathématique  Ouverture/Fermeture
    • Etiquetage en composantes connexes  2D
    • Ligne de suppression
  • 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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État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Méthode – 1/5 Masque de segmentation

  • Contours du parenchyme
    • Seuillage  moyenne d’intensité + rehaussement
    • Morphologie Mathématique  Ouverture/Fermeture
    • Etiquetage en composantes connexes  2D
    • Ligne de suppression
  • 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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État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Méthode – 1/5 Masque de segmentation

  • Contours du parenchyme
    • Seuillage  moyenne d’intensité + rehaussement
    • Morphologie Mathématique  Ouverture/Fermeture
    • Etiquetage en composantes connexes  2D
    • Ligne de suppression
  • 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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État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Méthode – 1/5 Masque de segmentation

  • Contours du parenchyme
    • Seuillage  moyenne d’intensité + rehaussement
    • Morphologie Mathématique  Ouverture/Fermeture
    • Etiquetage en composantes connexes  2D
    • Ligne de suppression
  • 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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État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Méthode – 1/5 Masque de segmentation

  • Contours du parenchyme
    • Seuillage  moyenne d’intensité + rehaussement
    • Morphologie Mathématique  Ouverture/Fermeture
    • Etiquetage en composantes connexes  2D
    • Ligne de suppression
  • 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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État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Méthode – 1/5 Masque de segmentation

  • Contours du parenchyme
    • Seuillage  moyenne d’intensité + rehaussement
    • Morphologie Mathématique  Ouverture/Fermeture
    • Etiquetage en composantes connexes  2D
    • Ligne de suppression
  • 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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État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Méthode – 1/5 Masque de segmentation

  • Contours du parenchyme
    • Seuillage  moyenne d’intensité + rehaussement
    • Morphologie Mathématique  Ouverture/Fermeture
    • Etiquetage en composantes connexes  2D
    • Ligne de suppression
  • 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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État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Méthode – 1/5 Masque de segmentation

  • Contours du parenchyme
    • Seuillage  moyenne d’intensité + rehaussement
    • Morphologie Mathématique  Ouverture/Fermeture
    • Etiquetage en composantes connexes  2D
    • Ligne de suppression
  • 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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État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Méthode – 1/5 Masque de segmentation

  • Contours du parenchyme
    • Seuillage  moyenne d’intensité + rehaussement
    • Morphologie Mathématique  Ouverture/Fermeture
    • Etiquetage en composantes connexes  2D
    • Ligne de suppression
  • 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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État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Méthode – 1/5 Masque de segmentation

  • Contours du parenchyme
    • Seuillage  moyenne d’intensité + rehaussement
    • Morphologie Mathématique  Ouverture/Fermeture
    • Etiquetage en composantes connexes  2D
    • Ligne de suppression
  • 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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État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Méthode – 1/5 Masque de segmentation

  • Contours du parenchyme
    • Seuillage  moyenne d’intensité + rehaussement
    • Morphologie Mathématique  Ouverture/Fermeture
    • Etiquetage en composantes connexes  2D
    • Ligne de suppression
  • 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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État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Méthode – 1/5 Masque de segmentation

  • Contours du parenchyme
    • Seuillage  moyenne d’intensité + rehaussement
    • Morphologie Mathématique  Ouverture/Fermeture
    • Etiquetage en composantes connexes  2D
    • Ligne de suppression
  • 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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État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Méthode – 1/5 Masque de segmentation

  • Contours du parenchyme
    • Seuillage  moyenne d’intensité + rehaussement
    • Morphologie Mathématique  Ouverture/Fermeture
    • Etiquetage en composantes connexes  2D
    • Ligne de suppression
  • 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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État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Méthode – 1/5 Masque de segmentation

  • Contours du parenchyme
    • Seuillage  moyenne d’intensité + rehaussement
    • Morphologie Mathématique  Ouverture/Fermeture
    • Etiquetage en composantes connexes  2D
    • Ligne de suppression
  • 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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État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Méthode – 2/5 Recalage + Masque

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État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Méthode – 3/5 Carte de Kohonen

Signal GLOBAL

Sélection aléatoire pour initialiser la carte.

Distance Euclidienne :

2 options !

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État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Méthode – 3/5 Carte de Kohonen

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État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Méthode – 4/5 KMeans

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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État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Méthode – 5/5 Rapport Final

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État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Résultats

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

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État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Résultats

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

Pour corriger ce problème plusieurs idées (document proposé au CHRU)

par exemple, sectoriser la carte de Kohonen avec une forme de la nécrose à la place de circulaire.

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État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Résultats

  • Dans un premier temps nous avons observé une trop importante non reproductibilité de la méthode
  • Pour corriger ce problème plusieurs solutions :
  • Sectoriser la carte de Kohonen (anneaux grandissant centrés sur la nécrose, radar)  Forme de la nécrose à la place de circulaire.
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État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Résultats

  • Outre les résultats de la méthode, le logiciel propose de nouvelles options :
  • Une interface graphique revue
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État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

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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État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

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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État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

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
  • Un rapport sauvegardé et exportable
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État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Conclusion

Le logiciel nécessite encore des améliorations :

slide51

État de l’art

Conclusion

Introduction

AVC

Méthode

Résultats

Conclusion

Reste encore à faire la validation clinique du logiciel.

Nous avons profité d’être 9 mois à l’hôpital pour construire une base de donnée patient : 46 patients

Patients non traités : paramétrage du logiciel

Patients traités : validation clinique