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Présentation des lésions et des séquences

Notons tout d’abord que le processus de segmentation des lésions se sépare

en deux phases, dont la difficulté n’est pas la même pour un processus manuel –

purement humain – ou automatique : la détection et le contourage [162].

Détection : La première phase consiste à dire si la lésion existe ou non dans une

zone précise de l’image. Les critères IRM actuellement utilisés en milieu clinique

demandent une réponse binaire sur l’existence ou non d’un certain type de lésion :

“y a-t-il une lésion périventriculaire en IRM T2 ?” ou “une lésion juxtacorticale

est-elle apparue ?”. Ce processus de détection nécessite une grande expérience de

la part du praticien, car elle implique un grand nombre de critères, plus ou moins

objectifs et parfois difficiles à quantifier. Par exemple, dans un contexte de

diag-nostic, le praticien aura plutôt tendance à éliminer la lésion en cas de doute, pour

éviter de déclencher inutilement un traitement coûteux aux effets secondaires

han-dicapants. Cet assertion est moins vraie dans le cadre d’un test pharmaceutique où

les résultats sont construits à partir d’une grande base d’image : une surestimation

du nombre de lésions sur certains patients n’est pas préjudiciable à l’étude.

Contourage : La seconde phase consiste à la détermination du volume de la

lésion, une fois que l’on est sûr que celle-ci existe à cet endroit. La difficulté est

différente de celle de la phase de détection : si la lésion est ancienne, son contour

sera généralement bien contrasté, la zone œdémateuse sera quasi-inexistante et le

contourage sera alors facile. Par contre, pour toute lésion jeune, il faut définir

pré-cisément le contour, même si l’intensité au sein de la lésion varie progressivement.

Dans les deux cas, un contourage manuel est difficile à reproduire et consomme

énormément de temps au praticien.

La difficulté de la détection et le caractère fastidieux du contourage font le

succès des systèmes semi-automatiques d’extraction de quantificateurs pour la

sclérose en plaques. La conception d’un tel système n’est pas simple, et différentes

interfaces homme / machine peuvent conduire à des résultats différents [109].

Les travaux de cette thèse ont pour but de résoudre les deux problèmes, et donc

d’obtenir un système de segmentation automatique. Il est cependant intéressant de

savoir comment transformer un tel système en y rajoutant une interaction avec le

praticien.

Différentes lésions pour différentes maladies Plusieurs variantes de

garder une signification clinique à cette étude, il faut donc être sûr du cadre dans

lequel elle se trouve. Ainsi, de nombreux articles ont été publiés sur les syndromes

cliniquement isolés et le caractère prédictif de l’IRM. Il a en effet été montré

que les quantificateurs issus de l’étude des lésions cérébrales en IRM T2 lors

d’un syndrome cliniquement isolé ont une forte valeur prédictive pour l’apparition

d’une sclérose cliniquement définie [19, 110, 11].

Pour les formes aiguës de la SEP, le diagnostic est encore différent. Par exemple,

pour les scléroses en plaques à révélation tardive (touchant des patients de 60 ans

et plus), la coexistence de pathologies fréquentes (hypertension artérielle,

cervi-carthrose) associées à la SEP rend l’interprétation de l’IRM et des potentiels

évo-qués délicate et le diagnostic n’en est que plus difficile. Les SEP progressives, qui

se caractérisent par une aggravation relativement continue de l’état général du

pa-tient, doivent être traitées différemment du point de vue de l’IRM : le signal de la

matière blanche n’est plus uniforme, et les lésions sont plus difficiles à identifier

(figure 6.1).

Les patients de la base de données utilisée pour cette étude sont pratiquement

tous atteints de forme rémittente de SEP. Dans cette pathologie, la plus courante,

les lésions sont bien individualisées par rapport au reste des tissus environnants,

même si leur signal est variable. Elles peuvent être plus ou moins contrastées, avec

une zone nécrotique au centre et un œdème en périphérie.

– Les lésions périventriculaires, caractéristiques de la maladie, sont le plus

souvent assez grosses (de 5 à 10 mm de diamètre), de forme variable, avec

un contraste important dans la zone centrale. Ce sont les lésions qui

res-pectent le plus la structure en couronne présentée au chapitre 2 dans la

fi-gure 2.1. Souvent faciles à détecter par le contraste de la partie centrale,

elles sont difficiles à contourer car leur forme peut être complexe.

– Les lésions juxtacorticales sont généralement petites et peu contrastées et

de forme approximativement sphérique ou ellipsoïdale. Leur détection n’est

pas toujours facile, car si la lésion est plus petite que l’épaisseur de coupe

de la séquence que l’on regarde, il en résulte un contraste médiocre : ce

pro-blème survient tout particulièrement en IRM T2 FLAIR. Une bonne

détec-IRM DP IRM T2 FLAIR IRM T1

FIG. 6.1 – Les deux formes de maladie sont présentes chez ces deux

pa-tients : forme secondaire progressive (SPMS, deux premières lignes), et rémittente

(RRMS, en bas), avec les modalités correspondantes (de gauche à droite) : IRM

DP, T2 FLAIR et T1. Dans le premier cas, les lésions ont un signal extrêmement

variable, mais dont l’intégralité doit être signalé comme lésions, y compris le léger

hypersignal visible en T2 FLAIR et en IRM DP (lésion entourée sur la première

ligne). Par contre, dans la forme rémittente, le contraste des images est bien établi,

et seule la partie centrale des lésions est à prendre en compte en IRM T2/DP.

IRM T2 IRM DP

IRM T2 FLAIR IRM T1

FIG. 6.2 – Visualisation des différents types de lésions de SEP en IRM

multi-séquences : (a) nécrotique, (b) corticale, (c) périventriculaire, (d) juxta-corticale.

Chacune de ces lésions va avoir un signal différent, le traitement doit donc être

adapté.

IRM T2 IRM DP IRM T2 FLAIR IRM T1

Lésions périventriculaires

Lésion corticale

Lésion juxta-corticale

Lésions de la fosse postérieure

Lésion nécrotique

FIG. 6.3 – Différentes lésions au sein d’une forme rémittente de SEP. Les lésions

périventriculaires (deux premières lignes) sont les plus caractéristiques de la

ma-ladie. Le centre des lésions nécrotiques possède un signal identique à celui du

LCR. Le contraste des lésions de la fosse postérieure (dans le cervelet) est

diffé-rent de celui des autres lésions, notamment en T2 FLAIR, et ces lésions doivent

être traitées séparément.

tion de ces lésions est très importante, car l’apparition d’une lésion

juxtacor-ticale est un critère important pour l’établissement d’une SEP cliniquement

définie.

– Les lésions corticales sont des lésions juxtacorticales qui se sont étendues

à la matière grise environnante, ou des lésions nées dans le cortex. Le

contraste de ces lésions est variable en IRM conventionnelle, mais elles

sont très bien détectées en IRM de diffusion. Ce ne sont pas des lésions de

matière blanche, mais elles sont prises en compte pour la SEP dans le calcul

des charges lésionnelles.

– Les lésions nécrotiques sont des lésions anciennes dont la partie centrale

s’est nécrosée au point de devenir liquide. Ceci a pour conséquence

princi-pale que la partie nécrosée de la lésion possède alors un signal analogue à

celui du LCR, ce qui rend plus difficile la détection dans notre système, basé

sur l’information fournie par l’intensité en premier lieu. Quand la lésion est

périventriculaire, la partie nécrosée n’est pas matériellement distinguable

des ventricules, et est généralement ignorée.

Cette description nous permet de caractériser les différentes lésions dans l’espace

des images. De cette information, on peut dire que tout système de segmentation

automatique aura une grande difficulté à récupérer toutes ces lésions avec une

qualité égale sur la segmentation et le contourage.

6.3 Intérêt du multi-séquences pour la segmentation