Détection de changement
Opération 4 : Détection de changement (LSIIT, IPB-LINC)
Détection automatique d’évolution de lésions par test statistique (séquences d’images IRM multimodales, patient atteint de sclérose en plaques) (IPB-LINC - LSIIT).
L'analyse (dite longitudinale) de séquences temporelles (3D+t) d'images multimodales apporte au clinicien des éléments nouveaux pour le diagnostic, le suivi et le pronostic d'une pathologie. Cette exploitation qualitative des images est accompagnée d'une exploitation quantitative telle que la mesure de la charge lésionnelle ou la mesure de l'atrophie d'une structure anatomique. Le recours à des méthodes automatiques de détections de changements présente de nombreux avantages : reproductibilité des mesures, absence d'intervention manuelle, possibilité d'analyser la localisation et la forme des évolutions, possibilité de prendre en compte les modifications de contraste, analyse statistique sur des cohortes.
Le but de cette opération est de développer des méthodes statistiques de comparaison d'images multimodales ou tensorielles (dans le cadre de l'IRM du tenseur de diffusion) afin de mettre en évidence les modifications d'apparence (ex: lésions, tumeurs) ou de géométrie (ex: atrophie, croissance de tumeurs) au cours d'examens successifs. Pour permettre une mesure des seuls changements significatifs, ces méthodes doivent également modéliser de manière fine les différences non significatives, liées au bruit, aux artefacts, aux erreurs de recalage ou aux modifications de contraste des images, dues aux conditions d'examen.
Une méthode reposant sur une analyse statistique par tests d'hypothèses a été développée et validée (avec l'expertise d'un neurologue) pour le suivi longitudinal de lésions de SEP dans des séquences IRM multimodales (T1, T2, FLAIR). Cette approche est en cours d'extension à des séquences IRM du tenseur de diffusion, mettant en oeuvre de nouveaux tests d'hypothèses adaptés à la structure particulière de ces données tensorielles (matrices définies-positives).
D'autres travaux, également en cours, portent sur la mesure globale et locale de l'atrophie cérébrale, grâce au recalage déformable dense de séquences IRM. Des tests de significativité des différences observées (relativement aux artefacts et au bruit), ainsi que l'obtention d'intervalles de confiance pour les atrophies mesurées, font partie des objectifs premiers de ces recherches.
Les applications visées concernent principalement le suivi d'évolution de tumeurs cérébrales et de lésions de sclérose en plaques, ainsi que la mesure d'atrophie de structures anatomiques dans le cadre de pathologies neurodégénératives.
Un autre domaine applicatif faisant intervenir la détection de changement concerne les pathologies pulmonaires, pour lesquelles l’utilisation d’un stéthoscope numérique développé dans le cadre du projet ANR ASAP (2007-2009) a permis l’analyse, le stockage et la comparaison des sons intra-patients. La définition de nouveaux marqueurs de pathologies basés sur une décomposition en paquets d’ondelettes du signal d’auscultation a pour objectif le positionnement de la pathologie dans un corpus pré-établi dans le cadre de l’Ecole de l’Auscultation. La comparaison de sons nécessite la détection de changement des différentes phases respiratoires (inspiration, expiration, transition) qui est réalisée par modélisation markovienne triplet prenant en compte la non stationnarité du signal ainsi que la dépendance des observations.