Validation du traitement des données

Un protocole de traitement des données multiparamétriques quantitatives issues de la séquence VFA-FLASH a été implémenté et validé avec succès. Ce protocole permet l’estimation quantitative des temps de relaxation T1 et T2*, de même que de la densité protonique (PD). La méthode employée ici est basée sur celle présentée dans Jutras et coll. (2016), avec l’apport de quelques adaptations permettant d’améliorer les résultats.

Débruitage

L’ajout d’une étape de débruitage au prétraitement des données améliore significativement la qualité des cartes paramétriques finales, notamment pour le paramètre T2*, qui est très sensible au bruit, de même que PD, dont l’évaluation dépend de l’estimation de T2*.

Une étude préliminaire sur l’efficacité de différents algorithmes de débruitage, qui n’est pas présentée ici dans un souci de concision, a permis de montrer que l’algorithme choisi (AONLM) est parmi les plus efficaces pour le débruitage de données IRM 3D. Dans le cas de données 4D, comme pour les données de diffusion présentées au chapitre suivant, d’autres algorithmes, bénéficiant de la redondance des données lorsque plusieurs volumes d’images similaires sont acquis, se sont avérés supérieurs.

Dans le cas des données de la séquence VFA-FLASH, rappelons que nous disposons au total de 24 volumes, soit 12 échos pour chacun des deux angles d’excitation. Aux vues de la performance supérieure des algorithmes de débruitage des données de diffusion, ces mêmes

algorithmes ont été testés sur les données VFA-FLASH, avec l’hypothèse que l’ajout de la redondance issue de la répétition des volumes puisse engendrer des résultats supérieurs.

Or, l’efficacité de ces algorithmes s’est montrée décevante sur cet ensemble de données. Ainsi, il semble qu’un plus grand nombre de volumes soit nécessaire afin de pleinement tirer parti de la performance de ces algorithmes, telle qu’observée pour les données de diffusion.

Correction du biais

L’estimation quantitative des paramètres T1 et PD requiert une étape de correction du biais. Ce biais est causé par l’inhomogénéité spatiale du champ RF d’excitation (𝐵₁+_{) et d’un profil} inhomogène de sensibilité des antennes réceptrices (𝐵₁−_{). La correction de ce biais passe dans} notre cas par une estimation a posteriori d’un champ qui minimise les inhomogénéités à basse fréquence spatiale sur les paramètres estimés 𝑇₁𝑎𝑝𝑝 et 𝑃𝐷𝑎𝑝𝑝_.

Cette étape de correction s’est avérée particulièrement sensible aux paramètres utilisés dans l’algorithme N4ITK. Bien que Jutras et al (2016) proposent des paramètres optimisés, il nous a semblé que l’utilisation des paramètres par défaut, tel qu’implémenté dans le logiciel ANTs v2.0, apportait de meilleurs résultats dans notre cas.

Bien que les différences aient pu paraître subtiles en observant les cartes paramétriques volumétriques, c’est plutôt suite au passage du volume vers la surface corticale que les différences étaient plus flagrantes. Il est apparu évident que des changements en apparences mineurs sur les paramètres de N4ITK (paramètres qui contrôlent entres autres le nombre d’itérations, le nombre de niveaux d’échelle spatiale, la taille initiale de la grille, etc.) pouvaient avoir un impact majeur sur les cartes paramétriques surfaciques. Le choix du masque utilisé pour l’estimation du champ s’est également avéré avoir des conséquences importantes.

Le choix d’utiliser les paramètres par défaut de N4ITK, de même qu’un masque ciblant uniquement la matière blanche pour l’estimation du champ, a été fait de façon empirique, après un grand nombre d’essais avec des paramètres variables. Ce choix semblait donner un meilleur résultat sur les cartes paramétriques surfaciques, principalement en ce qui a trait à la symétrie entre les hémisphères gauche et droit.

En dépit de ce choix, d’autres tests furent effectués lorsque l’acquisition des données de tous les sujets fut complétée. Pour chaque sujet, les cartes paramétriques surfaciques T1 et PD ont été calculées à l’aide des paramètres proposés dans Jutras et al (2016) ainsi que ceux choisis dans notre étude. Une analyse du coefficient de variation (COV) inter-sujets (données non rapportées ici) sur l’ensemble de la surface corticale a montré que le COV pour les deux métriques était inférieur en utilisant nos paramètres plutôt que ceux proposés originalement. Cette diminution du COV est vraisemblablement un indice d’une plus grande robustesse de l’étape de correction, c.-à-d. résultant en une variabilité inter-sujets moindre.

En rétrospective, il nous est apparu que la correction du biais des données VFA-FLASH représente un point critique, qui peut influencer de façon significative les valeurs quantitatives des paramètres T1 et PD. Ce constat nous amène à conclure que si une étude similaire était à refaire, il serait préférable d’inclure dans le protocole d’imagerie une séquence d’acquisition du champ B1. Cette séquence permettrait vraisemblablement une correction du biais plus stable, et

indépendante de tout algorithme de correction.

Finalement, mentionnons que malgré les incertitudes reliées à la correction du biais, les valeurs obtenues pour T1 sont en bon accord avec les données disponibles dans la littérature, comme discuté plus loin. De plus, l’analyse comparative de groupe Q555X vs contrôle repose sur la différence moyenne entre les groupes, et non sur les valeurs absolues. Nous croyons donc que même s’il est vraisemblable que la correction du biais puisse introduire une source de biais, pourvu que les données des deux groupes soient traitées de la même façon, l’analyse statistique ne devrait pas être affectée.

Artéfacts de susceptibilité

Il est important de prendre note de la présence d’artéfacts affectant certaines régions des cartes PD et T2*. En effet, les régions près des sinus frontaux ou des canaux auditifs montrent des artéfacts reliés à la susceptibilité magnétique. Ces zones se trouvant près d’interfaces tissus/air, un changement de susceptibilité magnétique induit une variation spatiale du champ 𝐵₀, ce qui entraîne à son tour un déphasage rapide des spins à l’intérieur d’un voxel. Ce déphasage produit une perte de signal progressive dans les échos plus tardifs. La perte de signal donne lieu à une sous-estimation de T2*, et par conséquent des valeurs de PD plus élevées (cf. éq. (2.6)).

Le phénomène de déphasage est illustré à la Figure 20, qui montre la progression des échos dans le temps (de gauche à droite et de haut en bas). Les cercles verts mettent en évidence certaines régions ou une perte de signal progressive est observée.

Figure 20 - Déphasage progressif du signal dans les échos de la série FLASH34.

Dans le cadre de ce projet, aucune correction de ces artéfacts n’a été tentée. Il serait en principe possible d’utiliser un seuil sur l’intensité du signal en dessous duquel les données seraient considérées comme artéfactuelles, et ainsi limiter l’utilisation des données aux premiers échos, moins entachés par cet artéfact, tel que proposé par Cohen-Adad (2014). Les données rapportées par Cohen-Adad montrent toutefois que les artéfacts de susceptibilité induisent néanmoins une sous-estimation de T2*, malgré cette étape de correction.

De plus, nous avons observé des artéfacts de susceptibilité dans ces mêmes régions anatomiques sur les cartes paramétriques issues de la séquence de diffusion (voir chapitre 3). Ainsi, plusieurs des cartes paramétriques utilisées dans ce projet présentent des artéfacts difficilement corrigibles dans les régions proches des interfaces avec l’air. Néanmoins, comme le but ultime du projet est de détecter et caractériser la présence éventuelle de différences de microstructure corticale entre les groupes Q555X et contrôle, nous prenons acte de la présence de ces artéfacts dans l’analyse des résultats. Ainsi, si une différence qui apparaîtrait comme statistiquement significative était trouvée dans une de ces régions artéfactuelles, la validité d’un tel résultat pourrait être remise en doute.