Méthodes d'analyse de volumes d'images multimodales pour le suivi longitudinal en oncologie

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Méthodes d’analyse de volumes d’images multimodales

pour le suivi longitudinal en oncologie

Jean-Marc Tacchella

To cite this version:

Jean-Marc Tacchella. Méthodes d’analyse de volumes d’images multimodales pour le suivi longitudinal

en oncologie. Imagerie médicale. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2015. Français. �NNT :

2015PA066049�. �tel-01146051�

l'UNIVERSITÉ PIERREET MARIE CURIE

Spé ialité

Informatique

É ole do toraleInformatique,Télé ommuni ationset Éle tronique(EDITE deParis)

Présentéepar

Jean-Mar Ta hella

Pourobtenirlegradede

DOCTEUR de l'UNIVERSITÉ PIERRE ET MARIECURIE

Sujet delathèse :

Méthodes d'analyse de volumes d'images multimodales pour le

suivi longitudinal en on ologie

soutenan e prévue le02 avril 2015

devant lejury omposé de :

Mme. FrédériqueFrouin Dire tri e de thèse

Mme. ElodieRoullot En adrante de thèse

Mme. Julie Delon Rapporteur

M. Laurent Najman Rapporteur

Mme. MireilleGarreau Examinatri e

Mme. Aurélie Kas Examinatri e

Listes des a ronymes et desnotations 6

Introdu tion 8

1 Contexte linique 12

1.1 Suividepatientsatteintsdegliomesdehautgradeet soustraitementantiangiogénique. . . . 12

1.1.1 Lesgliomes dehautgrade . . . 13

1.1.2 Lestraitements onventionnelset letraitementantiangiogénique . . . 14

1.1.3 Modalités d'imageriemédi aleutliséespourlediagnosti et lesuivi. . . 15

1.1.4 Critèresd'évaluation del'évolutiontumorale . . . 16

1.1.5 Etude liniquesurlesglioblastomes . . . 21

1.2 Etude liniquesurlesuividesmétastaseshépatiques . . . 22

1.3 Con lusion . . . 23

2 Etat de l'art 24 2.1 Re alage:méthodologie . . . 25

2.1.1 Lesappro hesgéométriques . . . 26

2.1.2 Lesappro hesi oniques . . . 28

2.1.3 Lesappro heshybrides . . . 33

2.1.4 Lesmodèlesdetransformation . . . 34

2.1.5 Lesméthodesd'interpolation . . . 38

2.1.6 Lastratégied'optimisation . . . 40

2.2 Evaluationdure alage . . . 43

2.2.1 Critèresd'évaluation . . . 44

2.2.2 Estimationd'unetransformationderéféren e("GoldStandard") . . . 50

2.3 Segmentation . . . 51

2.3.1 Méthodologie . . . 51

2.3.2 SegmentationdesgliomessurlesIRM . . . 55

2.3.3 SegmentationdesgliomessurlesdonnéesTEMP . . . 57

2.3.4 Validation desméthodesdesegmentation . . . 59

3 Stratégie d'analysede l'évolutiontumorale 63

3.1 Stratégiedere alage . . . 64

3.1.1 Prin ipedelastratégiedere alage . . . 64

3.1.2 Miseenoeuvredesméthodesdere alage . . . 65

3.1.3 Classementet évaluation . . . 67

3.1.4 Validation visuelle . . . 67

3.2 Segmentationet analysedel'évolutiondestumeurs . . . 68

3.2.1 Segmentationdelazonetumorale . . . 68

3.2.2 Critèresdel'évaluationdel'évolutiontumorale . . . 68

4 Appli ation de la stratégie d'analyse de l'évolution tumoralepour des patients atteints de gliomesde haut grade 70 4.1 Spé i itésde etteappli ation . . . 71

4.1.1 Rappeldu ontextemédi al . . . 71

4.1.2 Intérêtdelastratégiepourlere alageTEMP-IRM . . . 72

4.1.3 Basededonnées . . . 73

4.2 Miseen÷uvredelastratégiepourlere alageTEMP-IRM . . . 74

4.2.1 Choixdesdiérentes appro hesdere alage . . . 74

4.2.2 Evaluationquantitativeet lassement . . . 81

4.2.3 Validation visuelle . . . 95

4.3 Miseen÷uvredelastratégiepourlere alagelongitudinalIRM-IRM. . . 96

4.3.1 Choixdesdiérentes appro hesdere alage . . . 97

4.3.2 Evaluationquantitativeet lassement . . . 98

4.3.3 Validation visuelle . . . 99

4.4 Segmentationdestumeurssurl'IRM . . . 99

4.4.1 SegmentationdestumeurssurlaTEMP . . . 100

4.5 Critèresd'analyse. . . 101

4.5.1 Critèresd'analyseglobale . . . 101

4.5.2 Critèresd'analyselo ale . . . 102

4.6 Con lusion . . . 103

5 Résultats et dis ussion relatifs à la stratégie de re alage appliquée au proto ole IRM-TEMP pour les patients atteints de gliomesde haut grade 109 5.1 Résultatsdure alageTEMP-IRM . . . 110

5.1.1 Validation du ritèred'évaluationUC . . . 110

5.1.2 Performan edelastratégie . . . 116

5.1.3 Limitesetperspe tives. . . 121

5.2 Résultatsdure alagelongitudinalIRM-IRM . . . 122

5.2.3 Con lusion . . . 125

5.3 Con lusion . . . 125

6 Résultatsde l'analyse de l'évolutiontumorale 127 6.1 Notationsutilesau hapitrerésultats . . . 127

6.2 Résultatsobtenusave les ritèresutilisésenroutine linique . . . 132

6.3 Comparaisons globales et lo ales des IRM après inje tion de Gadolinium avant et après le débutdutraitement . . . 137

6.3.1 Etudeglobaleet omparaisonave lesindi esPFSetOS . . . 137

6.3.2 Etudelo aleet omparaisonave lesindi esPFSet OS . . . 139

6.3.3 Con lusion . . . 141

6.4 Comparaisonsglobalesetlo alesdesTEMPavantetaprèsledébut dutraitement . . . 142

6.4.1 Analysedesvolumeset intensitésavantet aprèstraitement . . . 142

6.4.2 Comparaisondesdiérentesméthodesdesegmentation . . . 157

6.4.3 ComparaisondesdonnéesTEMPpré o esettardives . . . 164

6.4.4 Comparaisonentrelesinformationsextraites desTEMPave lesindi esPFSetOS . 175 6.4.5 Dis ussionet on lusionrelativesauxétudesTEMP . . . 182

6.5 Comparaisonsglobalesetlo alesentreTEMPetIRM . . . 184

6.5.1 Etudelo ale. . . 187

6.6 Con lusion . . . 192

7 Mise en ÷uvrede la stratégiede re alage sur des données tomodensitométriques abdo-minales 194 7.1 Spé i itésde etteappli ation . . . 195

7.1.1 Contextemédi al . . . 195

7.1.2 Basededonnées . . . 196

7.2 Mise en ÷uvredela stratégiepourle re alagerigidelongitudinal deTDM abdominales a -quisespourlesuividepatientsatteintsdetumeurshépatiques . . . 196

7.2.1 Choixdesdiérentes appro hesdere alage . . . 196

7.2.2 Evaluationquantitativeet lassement . . . 199

7.2.3 Validation visuelle . . . 199

7.3 Miseen÷uvredelastratégiepourlere alaged'étudesdeTDMabdominalesdeperfusionau premierpassage . . . 200

7.3.1 Choixdesdiérentes appro hesdere alage . . . 200

7.3.2 Evaluationquantitativeet lassement . . . 203

7.3.3 Validation visuelle . . . 203

7.4 Résultatsdure alageTDM-TDMpourlesuivi longitudinal . . . 205

7.4.1 Performan edelastratégie . . . 205

7.4.4 Con lusion . . . 212

7.5 Résultatsdure alageTDM-TDMsurlesétudesdynamiquesdeperfusion . . . 213

7.5.1 Performan edelastratégie . . . 213 7.5.2 Dis ussion. . . 215 7.5.3 Con lusion . . . 215 7.6 Con lusion . . . 216 Con lusion etperspe tives 217 Bibliographie 223 A Publi ations 237 A.1 Publi ationsoriginalesdansdesrevuesà omité dele ture. . . 237

A.2 Arti lespubliésdansdesa tesde onféren es . . . 237

A.3 Résuméspubliésdansdesa tesde onféren es . . . 237

Liste des a ronymes

CCN CorrélationCroiséeNormalisée

DC Distan edeChanfrein

ECC EntropieduCoe ientdeCorrélation

eRWT extendedRegressionWithoutTruth

FDA FoodandDrug Administration

FDG FluoroDésoxyGlu ose

FFD Free FormDeformation

FLAIR FLuidAttenuatedInversionRe overy

FLE Fidu ialsLo alizationEvaluation

ICP IterativeClosestPoint

IFT IterativeForestTransform

IM InformationMutuelle

IMN InformationMutuelleNormalisée

IRM ImagerieparRésonnan eMagnétique

MIBI Methoxy-IsoButyl-Isonitrile

OS OverallSurvival

PDC PointsDeContrle

PFS ProgressionFreeSurvival

RANO (ResponseAssessmentin Neuro-On ology)évaluationdelaréponsetumoraleenneuro-on ologie

RBF (RadialBasisFun tion)fon tionàbasesradiales

RC RatiodeCorrélation

RECIST (ResponseEvaluation CriteriaInSolidTumors) ritèresd'évaluationdelaréponseautraitement

danslestumeurs solides

SCD SommedesCarrésdesDiéren es

SDA SommedesDiéren esAbsolues

TEMP TomographieparEmissionMonoPhotonique

TEP TomographieparEmissiondePositons

UC (UptakeCriteria) ritèredexation

Liste des notations

I

ref

imagederéféren e

I

src

imagesour eàre aler

f

1

fon tiond'extra tiondesinformationsdel'imagederéféren e

f

2

fon tiond'extra tiondesinformationsdel'imagesour e

M

m

Méthodedere alagenumérom

d

jeudedonnéesnumérod

L'on ologieestlaspé ialitémédi alequi se onsa reaudiagnosti et àlapriseen hargethérapeutique

des an ers.Defaçons hématique,les an ersse ara térisentparuneprolifération ellulairein ontrléeet

anormalementélevée ausein d'untissu del'organisme, pouvantentraîner sa mort.Ce mé anismeanormal

s'opposeàlaprolifération ellulaire ontrléedans lestissussains, n'intervenantqu'en as depertes

ellu-lairesa identellesouliéesauvieillissement,danslebutderéparerlestissusendommagés.D'aprèslesitede

l'INSERM,les an ersreprésenteraientlapremière ausedemortalitéenFran edevantlesmaladies

ardio-vas ulaires.Ilexisteunnombreimportantdetypesde an ers ar ettemaladiepeuttou hern'importequel

organe ommelespoumons,laprostate,lesein,lefoie,le erveau,et .Au oursdel'évolutiondelamaladie,

les ellules d'une tumeur primaire développée dans un tissu ou un organe peuventmigrer versune autre

région via les voies sanguines ou lymphatiques pour former des tumeurs se ondairesappelées métastases.

Bienquedenombreuxfa teursderisquesrestentin onnusà ejour,ilestadmisquel'apparitiondestumeurs

est due soit àune ause dire tementreliée àl'organisme( auses endogènes) ommeungène transmissible

demanièrehéréditaire,soitàdesfa teursdits"environnementaux",extérieursàl'organisme(exogènes)tels

quela onsommationd'al ool,letabagisme,l'alimentation,lespolluants,lesradiations, ertainsvirus, et .

Certainssymptmessontspé iquesàuntypede an er,etfa ilementidentiablestandisqued'autressont

di ilesàdé eler.

Cessymptmes liniquesn'apparaissentsouventqu'unefoisquelatumeuradéjàatteintunstadeavan é.

Pourmieuxprendreen hargelepatient,ilestné essairedepro éderàundiagnosti pré o e.C'estlaraison

pourlaquelledes ampagnesdedépistagedes an erssontproposéesàlapopulation.

L'imageriemédi alejoueunrleimportantdansladéte tiond'unetumeuret,bienévidemment,pourla

lo aliserpré isémentet faireunepremièreestimationdesa stadi ation.Lesmodalités d'imagerieutilisées

dépendent de lalo alisation anatomiqueet dela nature des symptmes. Lamammographiepar rayonsX

onstitue l'examen de référen e pour les an ers du sein; l'IRM érébrale est généralement réalisée pour

repérerlestumeurs érébrales;les annerestsouventutilisépouridentierles an ersdespoumons;

l'é ho-graphie estutilisée enpremièreintentionsur lesrégionsabdominales. Danslaplupart des as,une biopsie

estensuiteindispensablepourétablirdefaçon ertaineundiagnosti etdé iderdutraitementàadopter.La

biopsieestuneétapeinvasivequi onsisteàpréleverdesé hantillonsdetissussupposés an éreux(repérésau

préalableàl'aidedesexamensd'imagerie)danslebutdedéterminerlanaturedes ellulesetlestadedu

an- erdansle asoù elles- iserévèleraient an éreuses.Lalo alisationdelatumeur,l'étatgénéraldupatient

envisageable.Ce proto ole implique généralement l'utilisation d'un ou plusieurstypes de traitements, qui

serontalorsappliquésdefaçon omplémentaire.Dansles asoùle an eresta essible,l'exérèse hirurgi ale

de la zonetumorale peut être ee tuée, mais l'utilisation d'autrestraitements ommela radiothérapie,la

himiothérapie,etdernièrementlestraitementsanti-angiogéniquessontà onsidérer.

Dans lebut d'optimiser la stratégie thérapeutique en fon tionde l'évolution de la tumeur, la mise en

pla e d'unsuivi dupatientest essentielle.Cesuivi est rendupossibleenpartie grâ eàl'imageriemédi ale

en réalisant des examens à diérents temps au ours du traitement pour juger de l'e a ité de elui- i.

Plusieursmodalitésd'imageriepeuventalorsêtreutilisées onjointementande ombinerdesinformations

omplémentairesd'ordreanatomiqueetd'ordrefon tionneldelatumeur.

L'essentieldemestravauxdethèseaétémotivéparunprojetdere her he liniquemisenpla eparles

servi esdeneurologieet deméde inenu léairedel'hpitaldelaPitié-Salpêtrièrepourétudierl'apportdes

examensde tomographieparémissionmonophotonique(TEMP)auSestamibi marquéauTe hnétium-99m

en omplémentdel'imagerieparrésonan emagnétique (IRM)pourlesuivi depatientsatteintsdegliomes

dehautgrade,pourlesquelsuntraitementantiangiogéniquesupplémentaireaétéproposé.

Le hapitre 1présente le ontextemédi aldesdeuxappli ations liniques onsidérées,lapremière

ex-posée idessuset lase onde appli ation on ernantlesuivi depatientsatteintsdemétastaseshépatiques.

Le hapitre 1 est prin ipalement orienté sur la premère appli ation on ernant le suivi de patients

at-teints de gliomes,en expliquant dans unpremier temps e que sont les gliomes,quellessontles thérapies

possiblesenmettant l'a entsur lestraitementsantiangiogéniqueset quelles sontlesmodalités d'imagerie

quipermettentlesuividespatients.Dansunse ondtemps, ertains ritèresd'évaluation onventionnelsde

l'évolutiontumoralebasésessentiellementsurdesmodalitésd'imagerie anatomiquesontprésentés.Ennla

dernièreparties'atta heàprésenterleproto ole liniquemisenpla eàlaPitié-Salpêtrièrepourdéterminer

sila modalitéTEMPauSestamibi-T 99mpeutapporterdesinformations omplémentairesde l'IRM pour

lesuividepatientsatteintsdegliomes dehautgradeettraitésparantiangiogénique.

Anderépondreà etteproblématiquedesuividepatients,nousavonsidentiépuis her héàrésoudre

plusieursproblèmes.Premièrement,lesimagesobtenuesdanslesproto olesde suividepatientsatteintsde

an ern'ontpasétéa quisesauxmêmesdatesetpeuventprovenird'appareilsdiérents(multi-modalités),

ellesné essitentuneétapede re alage onsistantàlesréaligneran depouvoirlesanalyser onjointement

et les omparerlo alement.Cetteétapede re alagepeutposerproblèmesurtoutdansdes as dere alages

multimodaux omme par exemple le re alage TEMP/IRM où les informations des deux images peuvent

êtretrès diérentesen fon tiondeladistributionduradiotra eurutilisé danslamodalitéTEMP. Dansun

se ond temps,pourréaliserlesuivi, ilest né essaire d'identierdes biomarqueurspermettantd'évaluerde

manièrepluspré o e l'évolutiontumorale. L'extra tion de es biomarqueurspeut né essiterdesétapesde

segmentationet notammentlasegmentationdelazonetumoralesurlesexamens de ha unedesmodalités

d'imagerieimpliquéesdansleproto ole.Orle hoixd'uneméthodeadaptéepourlasegmentationdelazone

Le hapitre 2 onstitue unétat del'art généralsur deux domaines essentielsen traitementd'images

danslebutdeproposerunestratégied'analysedelapertinen edebiomarqueurspourlesuividel'évolution

tumorale.:lere alaged'imagesetlasegmentationd'images.

Danslapremièrepartiedu hapitre2,leprin ipegénéraldure alageestexposéandebien omprendre

l'impa tquantau hoixde haqueélémentd'unalgorithmedere alage,puisplusieursméthodes

onvention-nellessontprésentéesdont ertainesontétéutiliséespourrésoudreleproblèmedure alagemultimodaldes

donnéesTEMP/IRM.Enndepremièrepartiede e hapitre,desstratégiesd'évaluationmettanten÷uvre

des ritèresspé iquesauxappli ations sontdé rites ande omprendre omment hoisirune méthodede

re alageadaptéeauxspé i itésdesdonnées.Lase ondepartiedu hapitre2se on entresurlaprésentation

de méthodesde segmentationpourextrairelarégion orrespondantauxzones tumorales visiblessur deux

modalités : l'IRM pondérée en T1 après inje tion ou non d'un produit de ontrasteet laTEMP. Dans le

ontextedelasegmentationdesgliomes surlesimagesIRM,lesméthodesde ontoursa tifsdutypesnake

sontgénéralementutiliséestandisquesurlesimagesTEMP, esontlesméthodesdeseuillagequiparaissent

lespluse a es.

Le hapitre 3 présente lastratégie que j'ai proposée pour suivre l'évolution tumorale àpartir

d'exa-mensmulti-modalités.Cetteappro hepermetégalementde omparerlesinformationsprovenantdediverses

modalités. Lastratégieproposéese omposede trois étapes, àsavoir,le re alagedesdonnées, l'extra tion

des volumes tumorauxsur les diérentes modalités et enn le al ul d'indi es basés sur lessegmentations

pré édentesenvuedequantierl'évolutiontumorale.Cettestratégiegénériquedoitadapter ha unedeses

étapesauxspé i itésdel'appli ation on ernée.Ainsilere alaged'imagesmédi ales onstitueunproblème

omplexequi dépend desspé i itésdesdonnéesimpliquéeset pourlesquelles denombreusessolutionsont

été proposées.Le hoixd'une méthodeadaptée auproblèmeposé est ritique et peut serévéler omplexe.

De plus, pour un même typed'images, les performan es des diérentes méthodes peuventvarier d'un jeu

de donnéesàunautre. Ce i m'aamenéàproposerune stratégie mettanten÷uvre plusieurs méthodesde

re alagepuisàdénirdes ritèresandeséle tionnerautomatiquementlameilleure.

Les hapitres 4, 5 et 6 on ernent l'appli ation de la stratégie d'évaluation de l'évolution tumorale à

l'étudedepatientsatteintsdegliomesdehautgradeetsoustraitementantiangiogénique.

Le hapitre 4 dé rit omment lastratégie d'analyse a été adaptéeaux donnéesTEMP/IRM pour le

suividespatientsatteintsdegliomes.

Dansunpremiertemps,nousavonsappliquélastratégiedere alageàdeuxtypesdere alage:lere alage

multimodaldesdonnéesTEMP/IRM,etlere alagelongitudinaldesdonnéesIRM.Pourfa iliterlaséle tion

de la meilleure méthode parmi un ensemble de méthodes lassiques testées, un ritère qui repose sur les

xationsphysiologiquesduradiotra eurutilisé(Sestamibi)aété développé.Lamiseen ÷uvrede e ritère

des volumes tumoraux sur les images TEMP et IRM sont présentées. Une méthode de levelset 2D a été

appliquéepourlasegmentationdesdonnéesIRMtandisquedesappro hesdeseuillageontététestéessurles

donnéesTEMP. Enn, des ritèresglobaux et lo aux,s'appuyantsur lesdonnéesTEMP/IRM segmentées

etre alées,sontdénispourl'évaluation del'évolutiontumorale etla omparaisondesdeuxmodalités.

Le hapitre5présentelesrésultatsdesstratégiesdere alagedé ritesau hapitre4surlabasede

don-néesdisponible.Ilest montré,dansunpremiertemps,queles ritèresd'évaluationproposéssontpertinents

pour séle tioner la meilleure méthode. Les résultats obtenus en appli ant la stratégie sont omparés aux

résultatsobtenusparlesmeilleuresméthodesmontrantainsil'intérêtdel'appro heproposée.

Le hapitre 6présente les résultatsdes indi es globauxet lo aux al ulésàpartir dessegmentations

deszonestumoralesextraitessurlesimagesTEMPetIRM.Desétudesde orrélationimpliquant esindi es

ontpermisde omparerlesdiérentesméthodesdesegmentationutiliséesenimagerieTEMPpourextraire

lazone tumorale, de omparerles images TEMPpré o es et tardiveset enn de omparer lesimages des

modalités TEMP et IRM an de déterminer s'il existait une quel onque omplémentarité entre es deux

modalités.Ennlesvaleursde esindi espourlesdeuxmodalitésontété omparéesauxindi esdeduréede

surviePFS etOS pourdéterminersi lesinformationsextraitesde l'uneou l'autredesmodalitéspouvaient

onstituerunbiomarqueurdel'évolutiontumorale.PFS orrespondàladuréeentreledébutdutraitement

et l'aggravationdu an eralorsque l'OS orrespondàladuréeentreledébut dutraitementet ledé èsdu

patient.

Le hapitre 7 illustrel'appli ationde lastratégiede re alagedansle ontextedesuivi de métastases

hépatiquesgrâ eàdesexamensTDMdynamiques.Deuxtypesdere alageontétémisen÷uvre:lere alage

dynamiquedesséquen esTDMetlere alagelongitudinaldesexamensTDM.Le ritèred'évaluationproposé

pourlaséle tiondelameilleureméthodedere alage orrespond àunindi e dere ouvrementbasé surdes

stru turesosseuses ommeles teset lesvertèbres.

Unesynthèsedestravauxréalisésetdesrésultatsobtenusparlastratégied'analyseestprésentéeennde

manus rit.Laperspe tived'optimisationdelastratégiedere alageestdis utée enproposantdessolutions

pourdiminuerlenombredeméthodesàtesterpour haquejeudedonnées.Ennl'appli ationdelastratégie

Contexte linique

Sommaire

1.1 Suivi de patients atteints de gliomes de hautgrade etsous traitement

anti-angiogénique . . . 12

1.1.1 Lesgliomesdehautgrade . . . 13

1.1.2 Lestraitements onventionnelsetletraitementantiangiogénique . . . 14

1.1.3 Modalitésd'imageriemédi aleutliséespourlediagnosti etlesuivi. . . 15

1.1.4 Critèresd'évaluationdel'évolutiontumorale . . . 16

1.1.5 Etude liniquesurlesglioblastomes . . . 21

1.2 Etude linique surlesuivi desmétastaseshépatiques. . . 22

1.3 Con lusion . . . 23

Lebut de e premier hapitreest d'introduire le ontexte linique des deux appli ations sur lesquelles

nousavonstravaillé.Lapremièreappli ation on ernelesuivi depatientsatteintsdegliomesdehautgrade

etsoustraitementantiangiogéniqueetlase onde,lesuivi depatientsatteintsdemétastaseshépatiques.Le

ontexte liniquedelase ondeappli ationestdé ritdemanièresu inte.Endernièrepartiede e hapitre,

sontdé ritsdes ritères onventionnelspourévaluerl'évolutiontumorale.

1.1 Suivi de patients atteints de gliomes de haut grade et sous

trai-tement antiangiogénique

Ce premier projet aété misenpla e dansle adred'une ollaborationentre lesservi esdeneurologie,

neuro-radiologieetdeméde inenu léairedelaPitié-Salpêtrièredanslebutd'améliorerlapriseen hargeetle

suividepatientsatteintsdegliomesdehautgrade.L'obje tifétaitd'évaluerl'apportdelatomodensitométrie

àémissionmonophotonique(TEMP), examenréaliséaprès l'inje tiondeSestamibi marquéauTe hnétium

Les gliomes sont des tumeurs érébrales issues des ellules gliales qui onstituent un tissu de soutien

des neurones. Ilexiste plusieurs typesde ellules gliales, lesplus importantes étant les astro ytes, les

oli-godendro ytes et les ellules mi rogliales. Les astro ytes, ellules en forme d'étoile assurent notamment

l'approvisionnement nutritionelet le métabolismeénergétiquedes neuroneset ontun rle importantdans

la i atrisation du erveau à la suite d'une lésion. Elles parti ipent également au maintien de la barrière

hémato-en éphalique. Les oligodendro ytes jouentquant àeux un rle importantdans la formationde la

myélinequi onstitueunegaineprote ti eentourantlesbresnerveusesetpermettantdefa iliterla

ondu -tiondel'inuxnerveux.L'organisationmondialedelasanté(OMS)aproposéune lassi ationbaséesurdes

ara téristiqueshistologiquesdestumeurs dusystème nerveux entral [1℄ en 4grades orrélésàleurdegré

demalignité:

 Grade I : esontdestumeurs bénignesà roissan elente,n'impliquant au unenéovas ularisation ni

né rose.

 GradeII: esontdestumeursbénignesà roissan elentemaisave unedivision ellulaireplusrapide.

Lesoligoastro ytomes,oligodendrogliomesetastro ytomessontdesgliomesdegradeII.

 Grade III : e sontdes tumeursmalignes impliquant une division ellulairetrès rapide. Ces tumeurs

proviennentgénéralementdel'évolutiondegliomesdegradeinférieuretévoluentversdesgrades

supé-rieurs. Lesoligodendrogliomes anaplasiques,lesoligodendro ytomesanaplasiqueset lesastro ytomes

anaplasiquessontdesgliomesdegradeIII.

 GradeIV: e sontdestumeursmalignesàévolutiontrès rapideimpliquantunenéovas ularisationet

desné roses.LesglioblastomesmultiformessontlesseulsgliomesdegradeIV.

Lesglioblastomesmultiformes onstituentnonseulementlesgliomesdeplushautgrademaiségalement

letypede gliomesleplusfréquent(plus de50% hezl'adulte ave untauxdel'ordrede3 assur 100000

personnes par an [2℄). On distingue deux types de glioblastomes multiformes, les glioblastomesprimaires

(denovo)et lesglioblastomesse ondairesqui proviennentdel'évolutiondegliomesdegradeinférieurpour

lesquelsdesétudesré entesontdé ouvertdes diéren esgénétiques[3, 4℄. Lesglioblastomesprimairesont

plutt tendan e àtou herdes populationsagées de plusde 50ans alors queles glioblastomesse ondaires

tou hentdespopulationsplusjeunes[5℄.

Bien que l'in iden e des gliomes semble être à la hausse [6℄, les auses d'apparition des gliomes ne

sontpasaujourd'hui lairementétablies.Denombreuxfa teursenvironnementauxontétésuggérés, omme

l'expositionàdesproduits himiques an érigènesdansdesprofessionsliéesàlafabri ationde aout hou ,

la produ tion de pétrole, l'exposition au hlorure de vinyle, aux pesti ides, les travaux forestiers et les

servi esdenettoyage,l'expositionautabagismepassifainsiquel'utilisationdetéléphoneportable,mêmesi

au unde es fa teursn'estune auseréellementétablie[7,8, 9℄.Leseulfa teurde risqueenvironnemental

prouvéestl'exposition auxrayonnementsionisants, omme elapeutêtrele aspourdespatients atteints

deleu émieet traitésparradiothérapie[10℄. Certainesétudesontmisenéviden e quedesmutations dans

lesgènesdesenzymesIDH1etIDH2étaientfréquentesdanslesgliomes,suggérantune ausepotentiellenon

Bienquelesthérapiesproposéesauxpatientsdépendentdenombreuxfa teurstelsquelalo alisationde

latumeuretledegrédemalignité,lestraitements onventionnelspourlesgliomes omprennentla hirurgie,

laradiothérapie,et éventuellementla himiothérapieen asderé idivetumorale.

Enpremierlieu, une intervention hirurgi ale onsistantenl'ablationd'unepartie delatumeurlaplus

large possible est généralement ee tuée (après une biopsie ayant permis de onrmer lediagnosti ) si le

gliome ne setrouvepas tropen profondeur. Cependant,l'ablation omplète duglioblastomen'est

généra-lementpas possibledu faitdu ara tèreinltrant delatumeur dans leparen hyme rendant l'intervention

hirurgi ale impossible sans auser de lésions érébrales importantes. Certainesétudes ontmontré qu'une

ablation deplusde 98%duvolume tumoralpermettaitde doubler letauxdesurvieave unmaximumde

11à12moisparrapportàunebiopsieseuleenl'absen e d'exérèse hirurgi ale[11, 12℄.

En deuxième intention, après un délaide 2 semaines après la hirurgiepour laisser guérirla blessure,

uneradiothérapieestappliquéesurlelittumoral.Laradiothérapieestgénéralementrépartiesur30séan es

(environ 6semaines) ave des doses irradiantes de 2 Gyet peut permettre de prolongerle tauxde survie

de9à10moisaprès hirurgie[13℄. En omplémentde laradiothérapieet en as deré idivetumorale, une

himiothérapie peut être proposée ave notamment de la Témozolomide(Temodal) (qui est une molé ule

autoriséeenFran edepuismai2000)[14,15℄.

Ces3thérapies onstituentaujourd'huiunelignedetraitement onventionnelleutiliséeenroutine linique

et dont le béné e a été démontré. Ré emment de nouveaux traitements s'attaquant à des mé anismes

d'évolutiondelatumeur ommel'angiogénèseontété suggérésettestés.

L'angiogénèse orrespond àlaformationdenouveauxvaisseaux sanguinsàpartirdevaisseaux

préexis-tants (néovas ularisation). Ce pro essus est régulé par des signaux himiques proangiogéniques (VEGF),

qui peuvent stimuler la réparation de vaisseaux endommagés ou la formation de nouveaux vaisseaux, et

les signauxinhibiteurs de l'angiogénèse qui interfèrent ave la formation denouveaux vaisseaux sanguins.

Normalement, leseets destimulation et d'inhibition de essignaux himiquessontéquilibrés de manière

à equedenouveauxvaisseauxsanguinsneseformentqu'en as debesoin, ommepourune i atrisation.

L'angiogénèse orresponddon àunpro essusnaturel, ependant ephénomènejoueunrle ru ialdansle

développementetlapropagationdu an er.Eneet,poursedévelopperetatteindredesvolumessupérieurs

àquelquesmillimètres,lestumeursné essitentunappportplusimportantenoxygèneetnutriments omme

illustréparlagure1.1.Pour efaire,lestumeursproduisentdesmolé ulesdesignalisationproangiogéniques

tellesquelefa teurde roissan evas ulaire(VEGF)pourstimulerles ellulesendothéliales,quitapissentles

parois des vaisseauxsanguins existants,pourqu'elles rompentla membranebasale endothéliales existante

dansunpremiertemps puisprolifèrentet formentlamembranebasaledunouveauvaisseau.

Pourstimulerl'angiogénèse,il estné essairequelesmolé ules designalisation ommeleVEGFselient

aux ré epteursdes ellules endothéliales. Pourlimiter l'angiogénèse,des inhibiteurs ontété proposés. Par

exemple, le beva izumab est un anti orps mono lonal qui se lie spé iquement au VEGF; une fois ette

liaisonee tuée,leVEGFnepeutplusa tiverlesré epteursdes ellulesendothéliales.D'autresinhibiteurs

ommelesunitinibet lesorafénibselientauxré epteursensurfa edes ellulesendothélialesouàd'autres

Food andDrugAdministration).

Figure 1.1: Prin ipe de l'angiogénèse et a tion du traitement antangiogénique [A. Grioen Laboratoire

(VUMC)℄.

Malgrélesprogrèsdesnouvellesthérapies,lepronosti depatientsatteintsdegliomesdehautgradereste

péjoratif[16℄. L'étuded'Ohgakietal.[17℄ rapporte17à30%desurvieà1anetmoinsde5%à2ans.

De plus, es nouveauxtraitements ommelesantiangiogéniques induisentdeseets se ondaires

impor-tants ommedessaignements,des aillotsdans lesartères et del'hypertension. L'évaluation pré o e dela

réponse tumoraleest don essentiellepourséle tionnerlastratégiedetraitementlaplusappropriéeau

pa-tient.Laneuroimageriestru turelleetfon tionnellepermet l'évaluationdesgliomesdemanièrenoninvasive

etserévèle ru ialepourlesuivi despatients.

1.1.3 Modalités d'imagerie médi ale utlisées pour le diagnosti et le suivi

Les symptmes les plus ommuns hez les patients atteints de glioblastomes sont les maux de tête,

les dé its neurologiques ainsi que des rises de onvulsions. Même si les progrès de l'imagerie médi ale

permettentdedéte terdavantagedetumeurs bénignesasymptomatiques,ladéte tiondesglioblastomesest

le plussouvent fortuite.L'examen de routine linique utilisé pour le diagnosti et lesuivi desgliomes est

l'imagerieparrésonan emagnétiquein luantdesséquen espondéréesenT1sansetave agentde ontraste

( hélatesdeGadolinium),ainsiquedesséquen espondéréesenT2et "FLAIR".Dansle asoùlespatients

ne peuvent béné ier d'IRM, l'examen de tomodensitométrie ave produit de ontraste iodé est utilisé,

ependantil estinférieuràl'IRMet ilal'in onvénientd'êtreirradiant.

SurlesimagesIRMpondéréesenT1suiteàl'inje tiond'unproduitde ontraste,lesgliomesapparaissent

enhypoouiso-intenseave unanneauderéhaussementdeGadoliniumenpériphérie.SurlesexamensIRM

pondérés en T2 et sur les examens FLAIR les gliomes apparaissenten hyper-intense ommele montre la

gure1.2.Des ritères onventionnelsontétédénisàpartird'informationsextraites de esmodalités pour

telsquel'÷dème oulesradioné roses,des ré idivestumorales[18℄. Laspe tros opieparrésonan e

magné-tique(SRM) oudes examensde méde inenu léairepeuventserévéler êtredesmodalités omplémentaires

and'étudierlemétabolismede estumeurs.CommeleSestamibimarquéauTe hnetium99m(MIBI)

s'a - umuledanslestumeursmalignes[19℄,laTEMPs'appuyantsur etra eurpourraitpermettredefournirdes

informations omplémentairesà ellesapportéesparl'IRM. Cettehypothèseaétésuggéréedansuneétude

surlesuividepatientsatteintsdegliomesdehautgradeayantsubiune himiothérapie[20,21℄.Cetra eur

apermis notammentde distinguer les radioné rosesdes ré idives tumorales quellequ'en soit l'origine,les

tumeurs apparaissenten hyposignalsur les IRM T1 suiteà l'inje tion d'un produit de ontraste.Surles

TEMPauSestamibilesré idivestumoralesapparaissentenhypersignaletlesradioné rosesenhyposignal.

Andequantierl'évolutiontumorale,diérents ritèresextraitsdesmodalitésd'imagerieontété

propo-sés.Ceux isontessentiellementbasés surlesmodalitésIRMbien qued'autresmodalitéspuissentapporter

uneinformation omplémentaire ommenousvenonsdelesignaler.

Figure1.2:Déte tiond'ungliomesurplusieursmodalitésd'imageriemédi ale.Lesgliomesapparaissenten

A)hyperintensesurlesTEMPauSestambimarquéauTe hnétium-99m,B)enisointenseave unanneau

deréhaussementsurlesIRMT1suiteàl'inje tionde hélatesdeGadolinium,etC)enhyperintensesurles

IRMFLAIR[22℄.

1.1.4 Critères d'évaluation de l'évolution tumorale

La question de l'évaluation de l'évolution tumorale pour le suivi de patientsest une question ru iale

pour laquelle plusieurs ritères basés essentiellement sur les modalités IRM (séquen e T1 suite ou non à

l'inje tiond'un produitde ontraste,séquen esFLAIR)ontété proposésetsontaujourd'hui lassiquement

utilisés[23℄.

1.1.4.1 CritèresRECIST

Danslebutdesimplieretstandardiserles ritèresWHO[24℄,basésnotammentsurunemesure

mentofCan er"(EORTC),le"NationalCan erInstitute"auxEtatsUnisetle"NationalCan erInstitute"

duCanadaontpubliéen 2000les ritèresRECIST [25℄.Ces ritèrespermettantd'évaluerl'évolutiondela

réponse tumorale suite àun traitement dans des tumeurs solides ont été anés en 2009 [26℄. Ils in luent

notammentlesdénitions delatailleminimaledeslésionsmesurablesetdunombremaximumdelésionsà

onsidérerpourlamesure.L'ensemblede esrèglesest dé rit idessous:

Les ritèresRECISTné essitentdeséle tionnerleslésionsetlesganglionspourlesquelsonpeutmesurer

de manièrepré ise ladimension (diamètre) laplus longue dans un plan de vue, et ette mesuredoit être

supérieure à une valeur donnée. Cette mesure sera onsidérée par la suite omme la taille de la lésion

(respe tivementduganglion).Pourqu'unelésionsoitmesurable,sadimensionlapluslonguedoitêtre:

 supérieure ou égaleà10mm aus anner ou supérieurouégal à2fois larésolution dansla dire tion

spatialedemesure,si etterésolutionspatialeestsupérieureà5mm.

 supérieureouégaleà20mmparradiographieduthorax

Pourqu'unganglionlymphatiquesoitmesurable, elui- idoitavoirunpetitaxesupérieurouégalà15mm,

sa hantquelepetit axe orrespondàl'axe perpendi ulaireàlaplusgrandedimensionduganglion.

Lesautreslésionsetganglionsseront onsidérés ommenonmesurables.

On ee tue ensuite une deuxièmeséle tion onsistantàne garderque 5lésionsque l'onnommera

"lé-sions ibles" ave unmaximumde2lésions ibles parorganeparmiles lésionsmesurables.En général,on

hoisitleslésionsdedimensionsimportantesdontonpourrasuivrel'évolution.Lamêmepro édureest

uti-liséepour les ganglions.La somme des diamètres de es lésions et ganglions ibles permettra par lasuite

d'évaluerlaréponsetumorale.Bienquen'entrantpasdansle al uldelasommedesdiamètres,lesautres

lé-sionsmesurablesmaisnon- iblesserontégalementprisesen omptedansl'évaluationdelaréponsetumorale.

A partir de es mesures, la réponse tumorale (ou réponse de la tumeur au traitement) sur les lésions

iblesestalors lassiéedansl'unedesquatre atégoriessuivantes:

 Réponse omplète(CompleteResponse(CR)) :sitoutesleslésions iblesontdisparuetsilataillede

touslesganglionsest

≤

10mmdansleurpetit axe.

 Réponsepartielle(PartialResponse (PR)):siunediminutionsupérieureouégaleà30%delasomme

desdiamètresdeslésions iblesest onstatéesurl'examenaprèstraitementleplusré entparrapport

àl'examenavanttraitement.

 Progression ( Progressive Disease (PD)) : si une augmentation supérieure ou égaleà 20% de de la

sommedes diamètresdeslésions iblesest onstatéesur l'examenaprèstraitementleplusré entpar

rapportàlapluspetitesommedeslésions iblesobservéedurantl'étude(Nadir).Cetteaugmentation

doitdépasser0,5 m.

 Stabilisation(StableDisease(SD)): touslesautres as.

Remarque:sionobserveuneréponsepartielleparrapportàl'examenavanttraitementmaisuneprogression

parrapport àl'un desexamens de l'étude (Nadir :l'examen Nadir orrespond àl'examen surlequel ona

onstatélameilleureréponseautraitement), 'estl'information deprogressionquiestretenue.

CR CR Non CR

CR Non-CR/Non-PD Non PR

CR Nonévaluées Non PR

PR Non-PD ouNonévaluées Non PR

SD Non-PD ouNonévaluées Non SD

Nonévaluées Non-PD Non Nonévaluée

PD / / PD

/ PD / PD

/ / Oui PD

Table1.1:Réponsetumoraleglobale."CR"Réponse omplète;"PR",Réponsepartielle;"SD",

Stabili-sation;"PD",Progression.

 CR:sitoutesleslésionsnon- iblesontdisparuet silatailledetouslesganglionsnon- iblesn'ex ède

pas10mmdansleurpetit axe.

 SD:s'ilresteaumoinsunelésionnon- ible.

 PD:sileslésionsnon iblesontuneforteaugmentationentailleousidenouvelleslésionsapparaissent.

Les ritèresRECISTsontentièrementbaséssurdesmodalitésanatomiques, ependantd'autresmodalités

peuvent apporter des informations omplémenatires. An de mieux ara tériser la présen e de nouvelles

lésions,laTEPauuorodéoxyglu ose(FDG)marquéauuor18aétésuggéréeen omplémentdel'imagerie

anatomique.Siunehyper-xationdeFDGapparaitau oursdutraitement, elasigniequ'ilyaprogression

delamaladie. Dansle asd'absen e d'examenTEP avanttraitementmaisd'observationd'unexation de

FDGdurantlesuivi,trois asdegureseprésentent:

 si le lieu de xation du FDG orrespond àune nouvelle lésion visible sur l'examen anatomique, on

onsidèrequ'ilyaprogression.

 si lelieudexation duFDGn'apparaîtpassur l'examenanatomique entantquenouvellelésion,un

nouvelexamenanatomiqueestréalisépourdéterminers'ilyaréellementprogression.

 silelieudedexationduFDG orrespondàunelésionpré-existantevisiblesurl'examenanatomique

maisqui adisparulorsdusuivi,on onsidèrequ'iln'yapasdeprogression.

A partir des lassi ations des lésions ibles et non- ibles on peut dénir la réponse tumorale globale

Pourfairefa e auxspé i itésdes tumeurs érébrales,les ritèresde Ma Donald[27℄ sont devenusdes

ritères de référen e pour l'évaluation de la réponse thérapeutique pour des patients atteints de gliomes.

Ils s'appuientsur une mesure2D dela taillede lazone deréhaussement de ontrastedéte tée sur l'image

anatomique et ara térisant lazone tumorale, ouplée ave l'état linique et les doses de orti ostéroïdes

donnéesauxpatients.Cependant,ave l'apparitiondetraitementsanti-angiogéniquesquisont ensésbloquer

la néovas ularisation, es ritèrespeuvent se montrer insusants. En eet, il se peut que sur un examen

IRM pondéré en T1 ave inje tion degadolinium, laprisede onstrastediminue sansreéterpourautant

un véritable eet antitumoral. En eet, pour ertains patients, malgré une diminution de ontraste dans

une zone del'imageIRM pondérée en T1après inje tion degadolinium, ette même zone peut apparaître

en hypersignal sur desIRM pondérées en T2 ousur desséquen es en inversion-ré upérationpondéréesen

T2(FLuidAttenuatedInversionRe overy(FLAIR )), allantàl'en ontredel'hypothèsedediminutiondela

tumeur.

C'estpourquoiles ritèresRANO[28℄ontétédénis,pouranerles ritèresdeMa Donaldenrajoutant

lesmodalitésFLAIR/T2dansleproto oled'évaluationdesgliomes.

Lesséquen esrequisespourles ritèresRANOsont:

 lesséquen esIRMpré- ontrastepondéréesenT1 etpondéréesenT2/FLAIR,

 lesséquen esIRMpost- ontrastepondéréesenT1,ave aumoins2plansorthogonaux(oul'a quisition

d'unvolume).

Laséquen eFLAIR orrespondàuneséquen eIRMpondéréeenT2danslaquellelesignalprovenantdu

li-quide éphalo-ra hidien(LCR)estsupprimé.L'épaisseurdes oupesdoitdepréféren eêtreinférieureà5mm.

Les ritèresRANOsedénissent ommeindiqué i-dessous :

On ommen e par séle tionner les lésions mesurables. Sont onsidérées omme mesurables, les lésions

qui apparaissent réhaussées sur l'IRM pondérée en T1 après inje tion de gadolinium et dont 2 diamètres

perpendi ulairesdelalésion(dénissantsataille)sontsupérieursà10mm(ousupérieursà2foisl'épaisseur

de oupesi elle- iestsupérieureà5mm).Lesautreslésions,dontlatailleesttroppetiteouquiapparaissent

seulementenT2/FLAIRsont onsidérées ommenon-mesurables.

Parmi es lésionsmesurablessur l'IRM,onvaséle tionner5lésions iblesaumaximum.De préféren e,

les lésionsles plus grandes et les plus fa ilesà reproduire sont hoisies. On al ule ensuite le produit des

diamètresmaximauxde haquelésion ibleetonlesajoutepourformerlasommedesproduitsdesdiamètres

(SPD) ommeindiquésurlagure1.3.

Commepourles ritèresRECIST,laréponsedeslésions iblespeutêtre lasséeen4 atégoriesenfon tion

deleurtaille:

 Réponse omplète(CompleteResponse (CR)):sitoutesleslésions iblesontdisparu.

 Réponsepartielle(PartialResponse (PR)):siunediminutionsupérieureouégaleà50%delasomme

desproduitsdesdiamètresdeslésions ibles(SPD)est onstatéesurl'examenaprèstraitementleplus

www.i onpl . om)

 Stabilisation(Stabledisease(SD)):siladiminutiondelaSPDentrel'examenavanttraitementet elui

après traitementestinférieure ouégaleà50%ousil'augmentationde SPDestsupérieure ouégaleà

25%.

 Progression(ProgressionDisease(PD)):siuneaugmentationsupérieureouégaleà25%dedelasomme

des diamètres(SPD) des lésions iblessurl'examen aprèstraitementleplusré entest onstatéepar

rapportàlapluspetiteobservéedurantl'étude(Nadir).

Laréponse omplète(CR)oularéponsepartielle(PR)doiventêtre onrmées4semainesplustard,sinonla

réponseest onsidérée ommeunestabilisation(SD).Eneet,dansle asd'untraitementanti-angiogénique,

leseets dutraitementpeuvent ressembleràune réponse autraitementalors quele an er ontinuedese

développer.Cephénomènes'appelle"pseudo-réponse".D'autrepart,dansles12semainesaprèsland'une

radiothérapie,il sepeutqu'on ait uneimpression degrossissementde lésionsexistantes oud'apparitionde

nouvelleslésions[29℄.Ce phénomènepeutêtredûautraitementpluttqu'au développementde latumeur

et s'appelle "pseudo-progression".Si les lésions ontinuent à grossir,le grossissementinitialement observé

orrespond à une vraie progression. Dans le as où les lésions se stabilisent ou réduisent, il s'agit d'une

pseudo-progressionetlalésion on ernéenedoitplusêtrein lusedansle al uldelasommedesdiamètres.

Pourdistinguerunepseudo-progressiond'unevraieprogression,l'intérêtdel'imagerieparIRMde

diu-sionetdelaspe tros opiesontàl'étude[30℄.

En e qui on erneleslésionsnon ibles, onpeutentrouver2types: leslésionsnon mesurablesquise

réhaussentenT1aprèsinje tiondegadolinium,etleslésionsuniquementvisiblesenT2/FLAIR.Laréponse

de eslésionspeutêtre lasséeentrois atégories:

 Réponse omplète(CompleteRemission(CR)):sitoutesleslésionsnon- iblesontdisparu;

 Stabilisation(Stable disease (SD)) :si deslésionsnon iblessontprésentes; sileur taille diminueou

restestable;

 Progression(ProgressionDisease (PD)): sileurtailleaugmente notablement.

Laréponsedeslésionsvisiblesuniquementsurlesséquen esT2/FLAIRpeutêtre:

 Améliorée: silesignalanormald'intensitéimportantediminue;

Apartirdesréponsesdeslésions iblesetnon- ibles,onpeutétablirlaréponseglobale ommelemontre

letableau1.2:

CR PR SD PD

T1-Gd Rien

↓ ≥

50%

↓ ≥

50%et

↑ ≤

50%

↑ ≥

50%

T2/FLAIR In hangéeouAméliorée In hangéeouAméliorée In hangéeouAméliorée Dégradée

Nouvellelésions Non Non Non Oui

Corti ostéroïdes Non Stableou

↓

Stableou

↓

/

Etat linique Stableou

↑

Stableou

↑

Stableou

↑

↓

besoind'éléments

Tous Tous Tous Unseul

pourlaréponse

Table 1.2: Réponse tumorale globale. Expli ation des ritèresRANO. "CR" Réponse omplète; "PR",

Réponse partielle; "SD",Stabilisation; "PD", Progression;sur laligneT1-Gd

↓

signie diminutionet

↑

signieaugmentationde lataille deslésionsentre2examens;surlaligneEtat linique

↓

signiequel'état liniqueestdégradéet

↑

signiequel'état liniqueestamélioré.

Par exemple, pour que la réponse globale soit une réponse omplète, il faut que tousles éléments de

la première olonne du tableau soient vériés : au une lésion ne doit être visible sur l'IRM T1-Gd, la

réponsesurlaT2/FLAIRestin hangéeouaméliorée,iln'yapasdenouvelleslésions,iln'yapasbesoinde

orti ostéroïdesetl'étatl'état liniqueestsoit stablesoitamélioré.

1.1.5 Etude linique sur les glioblastomes

L'évaluationpré o edelaréponsetumorales'avèreprimordialepourle hoixd'unestratégiedetraitement

adapté aux patients. An de mener ette évaluation, plusieurs modalités omplémentaires peuvent être

né essaires. C'est pourquoi l'étude linique mono entrique ayant débuté en avril 2010 et résultant de la

ollaborationentrelesservi esdeneuro-on ologie(J-Y.Delattre,G.Petrirena),deméde inenu léaire

(M-O.Habert,A. Kas,N.Yeni),etdeneuro-radiologie(R.Guillevin) duCHUdelaPitié-Sapêtrièreaeupour

obje tif, de tester si la TEMP au Sestamibi-T 99m, en omplément de la modalité d'imagerie IRM, peut

permettre une évaluation thérapeutique hez des patients atteints de gliomes de haut grade re evant un

traitementanti-angiogénique.

Le proto ole misen pla e dans etteétude aété appliqué àseize patients atteintsde gliomes de haut

gradesous traitementanti-angiogénique.Avant ledébut du traitementantiangiogénique, haque patienta

subiune IRMpondéréeenT1obtenueaprèsl'inje tiondegadolinium-DOTAa quisesurunappareilSigna

Hdxt 3T (GE), deux examens TEMP respe tivement réalisés 15 min et 3h après l'inje tion de Sestamibi

99mT (MIBI)suruntomographeIrix(Philips).LesexamensIRMetTEMPontétéréalisésàmoinsde72

Idéalementl'analysedoitêtrefaiteaprèsre alagedesimagesfon tionnelles(TEMP)surlesimages

anato-miquesobtenuesparIRMpour ombinerlesinformationsmorphologiquesetfon tionnelles.Poursuivre

l'évo-lutionde laréponsetumorale, lesexamens réalisésunmoisaprèsledébut dutraitementanti-angiogénique

doiventégalementêtre re aléssur lesexamens réalisés avant ledébut du traitement.Cette dernièreétape

peutêtreee tuéeenre alantlesexamensanatomiquesIRMentreeux,puisenappliquantlatransformation

trouvéeauximages TEMPpréalablementre aléessurlesIRMrespe tives.Unefois esre alagesee tués,

lasegmentationdeszonestumoralessur haquemodalitéserané essairepour omparerlesinformationsdes

diérentesmodalitéset évaluerlaréponsetumoraleautraitementantiagiogénique.

1.2 Etude linique sur le suivi des métastases hépatiques

Durant esdernièresannées,diérentstraitementsanti an éreuxontétédéveloppésdanslebut

d'amé-liorer la prise en harge du an er. Dans e ontexte, de plus en plus de patients atteints de métastases

hépatiques sont traités ave des traitements anti-angiogéniques [31℄. Ces médi aments visent à réduire le

développement des vaisseaux sanguins autour des tumeurs et ainsi à réduire voire stopper leur

approvi-sionnement en oxygène et en nutriments. L'évaluation pré o e de la réponse tumorale à un traitement

anti-angiogéniqueest ru ialepourdé iderdepoursuivreoude hangerdetraitement ompte-tenudu oût

de esthérapiesetdeleurseetsse ondaires.Des ritèresdénisauniveauinternationalpourl'évaluationde

l'évolutiondestumeurs solidesontétéproposés ommeles ritèresRECIST(Response EvaluationCriteria

inSolid Tumors)[26℄. Ces ara téristiquessontbaséessurdes ritèresanatomiquesetpluspré isémentsur

des mesures de taille de la tumeur. Cependant, les ritèresRECIST sont purement morphologiques et ne

tiennent pas ompte de l'hétérogénéité tumorale et des hangementsphysiologiques,tels que la

modi a-tion de lavas ularisation, qui peuvent survenir plus tt que les hangements de taille dans la réponse au

traitement.Poursurmonter es limitations,uneadaptationdes ritèresRECIST, appelée ritèresRECIST

modiés, a été onçue spé iquement pour le ar inome hépato ellulaire, où la lésion ible n'est plus la

globalitédelalésiontumorale,maisseulementlapartieave réhaussementde ontrastedelalésionsurdes

donnéesdynamiquesdeperfusion [32℄.Latomodensitométrie(TDM) est largementutiliséepourévaluerla

réponsedestumeurshépatiquesàuntraitement,enraisondesagrandedisponibilitédansunenvironnement

linique.

Pour une évaluation plus obje tive et quantitativede la thérapie, les volumes d'examens TDM pré et

post-traitementdoiventêtrere alésavantd'évaluerlaréponsetumorale.Ils'agitd'uneétapené essairepour

a éderàdesdéformationslo alesdelatumeurenréponseautraitementetpour omparerlesmodi ations

de paramètres fon tionnels omme la perfusion. Pour tenir ompte des déformations lo ales, l'utilisation

de méthodes de re alage non rigides omme l'algorithme de Free Form Deformation(FFD) semble

perti-nente[33℄.Cependant esalgorithmesnonrigidesné essitentgénéralementunebonneinitialisationparune

méthodedere alagerigidepourfournirdesrésultatssatisfaisants.

Lepremierobje tifde etteétudeaétédetrouverlameilleureinitialisationpossibleparre alagerigide

pour haquejeu dedonnéespermettantunre alagedesdonnéeslongitudinales.

se ondproblèmede etteétudea on ernéla ompensationde esmouvementsrespiratoires.

1.3 Con lusion

Cepremier hapitreaprésentéle ontexte liniquededeuxappli ationsdesuividepatientsenon ologie,

lesuividepatientsatteintsdegliomesdehautgradesoustraitementantiangiogéniqueetlesuividepatients

atteints de métastases hépatiques, mettant en éviden e l'importan e d'établir des biomarqueurs pré o es

de l'évolutiontumorale an d'adapter le traitement en onséquen e. Dans le adre du suivi en on ologie,

l'imageriemédi alejoueunrleprépondérant.L'utilisation onjointedemodalitésd'imagerieanatomiqueet

fon tionnellepeutserévélerd'unegrandeaidedanslesuividespatients, ependantleurexploitationrequiert

ertainesétapespourproter pleinementdela omplémentaritédesinformationsdesdiérentesmodalités.

Ainsilere alagedesdonnées,demêmequelasegmentationdesvolumestumorauxserévèlentêtredesétapes

né essaires.Lepro hain hapitres'atta he,dansunpremiertemps,àprésenterunétatdel'artsurlere alage

d'imagesan d'identierla stratégieàadopterpourrésoudreles problèmesdure alagelongitudinalet du

re alagededonnéesprovenantdemodalitésdiérentes;puis,dansunse ondtemps,s'intéresseaudomaine

delasegmentationd'imagesandedéterminerquelleméthodeutiliserpourextraireleszonestumoralesde

Etat de l'art

Sommaire

2.1 Re alage :méthodologie . . . 25

2.1.1 Lesappro hesgéométriques . . . 26

2.1.2 Lesappro hesi oniques . . . 28

2.1.3 Lesappro heshybrides . . . 33

2.1.4 Lesmodèlesdetransformation . . . 34

2.1.5 Lesméthodesd'interpolation . . . 38

2.1.6 Lastratégied'optimisation . . . 40

2.2 Evaluation dure alage . . . 43

2.2.1 Critèresd'évaluation . . . 44

2.2.2 Estimationd'unetransformationderéféren e("GoldStandard") . . . 50

2.3 Segmentation . . . 51

2.3.1 Méthodologie . . . 51

2.3.2 SegmentationdesgliomessurlesIRM . . . 55

2.3.3 SegmentationdesgliomessurlesdonnéesTEMP . . . 57

2.3.4 Validationdesméthodesdesegmentation . . . 59

2.4 Perspe tivespour l'évaluationtumorale . . . 60

2.5 Con lusion . . . 62

Pouridentieret/ou on luresurlapertinen edebiomarqueursdel'évolutiontumoraledansle adredu

suividepatientsenon ologie,ilnousasemblépertinentd'organiser e hapitred'étatdel'arten2grandes

partiesquisontessentiellesà e typed'analyse:

 lere alaged'imagespourréalignerlesexamens réalisésàdiérentstempsdutraitementouprovenant

dediérentes modalités;

La première partie de e hapitre ne prétend pas faire une liste exhaustive de méthodes de re alage

maisviseàintroduireleprin ipegénérald'uneméthodedere alage.Ellemettraaussienéviden equ'étant

donnélagrandediversitédesméthodesdé ritesdanslalittérature,le hoixdesméthodesàutiliserpourune

appli ationdonnéepeutserévéler omplexe.

Le re alage d'images médi ales est une problématique qui a beau oup évolué depuis son introdu tion

versla ndes années 1970. Une littérature importante sur le re alaged'images a abouti àla publi ation

de plusieurs états de l'art généraux [34, 35, 36℄ ainsi que d'autres plus fo alisés sur l'imagerie médi ale

[37,38,39,40,41,42,43℄.Maintz[37℄aintroduitune lassi ationdesalgorithmesdere alagebaséesurles

ara téristiquesdesappli ations (lesmodalités impliquées,lesujet, le typede transformation,et .). Cette

lassi ationmontre que laproblématique dure alage dépend des donnéesà re aler. Jannin [40℄ reprend

etteidéepourdénir4typesdere alage:lere alageintra-sujetmonomodal,lere alageintra-sujet

multi-modalités,lere alageinter-sujetsmonomodal,lere alageinter-sujetsmulti-modalités.

D'un point de vue algorithmique, le re alage onsiste àtrouver latransformation

T

opti

permettant de réaligner une image

I

src

sur une image

I

ref

. Dans un premier temps, des informations sont extraites de l'image

I

ref

viala fon tion

f

1

et de l'image

I

src

via lafon tion

f

2

.Ces informations,

f

1

(I

ref

)

et

f

2

(I

src

)

, sontalorsutiliséesdansle al uld'un ritèredesimilarité

S

permettantdequantierlaressemblan eentre deux images. En fon tionde sadénition,le ritère

S

doitêtre maximisé ouminimisé pouratteindre une ressemblan emaximaleentrelesimages.Danslasuitenous onsidéreronspourdesraisonsdesimpli itéque

plusSestgrand,pluslaressemblan eentrelesimagesestimportante.Lere alagerevientalorsà her herles

paramètresdelatransformationquipermettentdetrouverlemaximumglobalde

S

.Ceprin ipesetraduit parl'équationsuivante:

T

opti

= argmax

T

S(f

1

(I

ref

), f

2

(I

src

◦ T ))

(2.1)

Pourdé rirelefon tionnementd'unalgorithmedere alagenousavonsretenulesétatsdel'artproposés

danslesthèsesdeCommowi k[44℄etRubeaux[45℄.Rubeauxreprendnotammentla lassi ationintroduite

par Brown [34℄ qui dé ompose une méthode de re alageen 4 phases : l'extra tiondes attributs, le al ul

du ritèrede similarité,l'appli ationdumodèledetransformationutilisé,lamiseen ÷uvredel'algorithme

d'optimisation.Ces ara téristiquessontdé ritesplusendétaildans lesparagraphessuivants.Laméthode

permettantderésoudrel'équation (2.1)peutêtrereprésentéeparles hémadelaFigure 2.1[45℄.

Lesattributssontlesinformationsextraitesàl'aidedesfon tions

f

;desimagesàre aleretsurlesquelles l'algorithme de re alage s'appuiera pour aligner les images. Il existe deux grandes appro hes de re alage

qui dépendent du typed'attributs utilisés dans le al ul du ritère de similarité : l'appro he géométrique

s'appuyantsurdesattributsgéométriques(telsquedespoints,dessurfa es,des ourbeset .) orrespondant

àdesinformationsdehautniveau,etl'appro hei oniques'appuyantsurl'intensitédesvoxelsqui orrespond

àune information basniveau. Dans un sou ide synthèse, la littératureétant parti ulièrement abondante

dans e domaine,seuls lesprin ipaux attributs et ritèresde similaritéde es appro hessontdé rits dans

2.1.1 Les appro hes géométriques

Historiquement,lesméthodesdere alagegéométriqueontétélespremièresàvoirlejour,sansdoute ar

leur fon tionnement est très similaireàla manièredontl'oeil humain her heàmettre en orrespondan e

2images, àsavoirlare her hed'attributs géométriques(points, lignes,et .)bien visibles et ommunsaux

deuximages.Lamesuredesimilaritéentreimagespour ette lassedeméthodes orrespondàunedistan e

entreles informationsgéométriquesextraites desimages àre aler.Son al ul in lut 3étapes: l'extra tion

desattributs géométriques,l'appariement de eux- i et enn l'estimationdela transformationminimisant

unedistan edénie àpartirde es attributsgéométriques.

2.1.1.1 Les attributsgéométriques

Les attributs géométriques onstituent des informations de haut niveau omme des points, des lignes,

des surfa es qu'il faut extraireau préalable sur les images. Ces attributs onstituenten quelque sorteun

résumédel'information ontenuedansl'imagesurlaquelleleditalgorithmedere alagesefondepourmettre

en orrespondan elesimages. Ilest don essentielque es attributsàprendreen omptesoientprésentset

déte tablesdanstouteslesimagesàre aleretnonsimplementdansl'une oul'autredesimages.Deplus,la

qualitédure alageobtenudépendénormémentdelaqualitéd'extra tionde esattributs.Bienqu'onpense

essentiellementàdesprimitivesgéométriquesévidentes ommedespoints,des ourbesoudesplans,ilexiste

plusieurstypesd'attributsprisen omptedanslesappro hesgéométriquestelsquedesattributstopologiques

( omposantes onnexes, avités,et .),desprimitivesmorphologiques(squelettesouenveloppe onvexe)oudes

primitivesdiérentielles(lignesde rête,dis ontinuités).Cesattributspermettent ommeditpré édemment

de ondenser l'information né essaire à la mise en orrespondan e des images. Cependant leur extra tion

peutserévéler omplexe.Dansle asoùdesmarqueursexternes ommedespointslorsdel'utilisationd'un

adrestéréotaxiquesontvisiblessurl'image,l'extra tionest relativementsimple.En revan hedansles as

dere alageest entièrementautomatisé,ils'agitgénéralementdel'étapelaplus ompliquée.

2.1.1.2 Les ritèresde similaritédes appro hes géométriques

Ilsreprésententdesdistan esentredesattributsgéométriquesextraits.Généralement esattributsdoivent

être appariés avantde minimiser le ritère de similarité, 'est-à-direqu'il faut établir une orrespondan e

entre leséléments déte tés sur l'imagede référen e et sur l'imagesour e. Cetteétaped'appariementpeut

être faite manuellement ou de manière automatique. Pour rendre automatique et appariement ertaines

méthodessebasentsurl'intensitédespixelsvoisinsoud'autres ara téristiquesdesattributs géométriques

àapparier. Cette étape d'appariementpeut égalementêtre automatisée enla ombinant àl'estimation de

latransformationlorsdu al uldu ritèredesimilarité, omme 'estle aspourdesalgorithmestelsquel'

IterativeClosestPoint(ICP )[46℄.

Certainesméthodesdere alagegéométriquesnerequièrentpasné essairement etteétaped'appariement.

C'est le as notamment de la méthodede re alage pardistan e de hanfreinqui her heà minimiser une

distan e entre ontours en utilisant des artesde distan e [47, 48℄. Dans de tels as, la arte de distan e

est rééeàpartirdes ontours extraitssur l'imagede référen e.L'intensité de haquevoxelde ette arte

orrespondalors àladistan e entre levoxel onsidéréet levoxellepluspro heappartenantau ontourde

référen e. Le re alage onsistant àminimiser ladistan e entre les points du ontour de l'imagesour e et

euxdel'imagederéféren erevientalorsàbougerle ontourdel'imagesour eet àlereportersurla arte

de distan e an de al uler dire tementla distan e moyenne ( f gure 2.2). La artede distan e permet

d'approximer la distan e eu lidienne entre ontours tout en évitant d'avoir à al uler à haque itération

ettedistan eentre haquepointdu ontoursour eet lepointlepluspro hedu ontourderéféren e.

Figure2.2: Illustrationdeladistan ede hanfrein(gureextraitedu oursdeCarolinePetitjean)

Lesdistan esutilisées(etlané essitéd'appariement)dépendentdutyped'attributsextraits;unesimple

distan eeu lidiennepourdespointsoudes ritères ommeladistan ede hanfreinpourdes ontourspeuvent

êtreutilisés.

Lesappro hesgéométriquessontgénéralementutiliséesdansle adredetransformationsrigidesouanes

in onvénientvient delané essitéd'unprétraitementpourextrairelesattributs géométriques,tâ he quise

révèle souvent omplexe. De plus, pour les appli ations multimodales ne faisant pas apparaître le même

typed'information,la re her hed'attributs ommuns auxdiérents typesd'imagesserévèle généralement

ompliquéevoirimpossible.Enrevan he,ellesontl'avantagedesebasersurdesattributsdehautniveautrès

des riptifs qui permettentde ondenser l'information,et ainsi de diminuer grandementle temps de al ul

parrapportàune appro hei onique.

2.1.2 Les appro hes i oniques

2.1.2.1 Les attributsi oniques

Onparlegénéralementd'attributsi oniquespourqualierl'intensitédespixelsd'uneimage,qui estune

informationdebasniveau,dire tementdisponiblesurlesimages.Contrairementauxappro hesgéométriques,

les attributs i oniques ne né essitentpas d'étape d'extra tion ou d'appariement. Certains prétraitements,

ommeleltragepourlimiterlebruitdanslesimages,peuventnéanmoinsêtreappliquésauximages, equi

apour onséquen edemodier l'intensitédespixelsdesimagesàre aler.

2.1.2.2 Critèresde similaritéi oniques

Les ritères de similarité i oniquesprennent en ompte l'intensité de tous les voxels de l'image.Ils ne

demandent au une étape d'extra tion d'information ni d'étape d'appariement et sont don généralement

entièrement automatiques. Cependant, il est à noter que le temps de al ul pour e type de ritère est

généralementplusimportantque eluides ritèresbaséssurdesattributsgéométriques.Le hoixd'un ritère

i oniqueadaptéàuneappli ationdépendbienévidemmentdesmodalitésimpliquéesmaisplusgénéralement

delarelationliantlesintensités desvoxelsdesimagesàre aler.

La relation la plus simple de onservation de l'intensité orrespond à l'hypothèse selon laquelle,

lorsquelesimagessont orre tementre alées,lesvoxelsdesimagesontlesmêmesintensitéspourunemême

position.LaSomme des Diéren esAbsolues (SDA ) orrespond àune mesuretriviale respe tant ette

re-lation. Cependant le ritère le plusutilisé de ette lasse est la Somme des Carrés des Diéren es (SCD )

dénieparlaformulesuivante :

SCD(I

ref

, I

src

◦ T ) =

X

p

[I

ref

(p) − I

src

(T (p))]

2

(2.2)

Plusla(SCD)estfaible,meilleurest onsidérélere alage.Ce ritèredoitdon êtreminimisé.Ce ritère

suppose que les deux images à re alerne dièrent que d'un bruit gaussien, e qui est rarement le as en

pratique,mêmedansle adred'unre alagemonomodalintra-sujet,pourlequel e ritèreaété déni.

Souvent il existe une relation linéaire ou ane entre les intensités des pixels d'images provenant

d'unemêmemodalité,expriméepar:

ave

I

1

(p)

intensitédel'image1aupixelp,

I

2

(p)

intensitédel'image2auvoxelp,aetbétantdes onstantes réelles, bétantnul dansle asd'unerelation linéaire.C'estpourquoi ertains ritères ommele oe ient

de orrélation[49℄(CC)ontétédénis:

CC(I

ref

, I

src

◦ T ) =

P

p

[I

ref

(p) − E(I

ref

)].[(I

src

◦ T (p)) − E(I

src

◦ T )]

pP

p

[I

ref

(p) − E(I

ref

)]

2

P

p

[(I

src

◦ T (p)) − E(I

src

◦ T )]

2

(2.3)

=

E[(I

ref

− E(I

ref

)).(I

src

◦ T − E(I

src

◦ T ))]

pE[(I

ref

− E(I

ref

)]

2

E[(I

src

◦ T − E(I

src

◦ T )]

2

(2.4)

=

Cov(I

_√σ

ref

, I

src

◦ T )

I

ref

σ

I

src

◦T

(2.5)

ave

Cov(I

ref

, I

src

◦T )

la ovarian eentrelesimages

I

ref

et

I

src

◦T

;

σ

I

ref

et

σ

I

src

◦T

lesvarian esdesimages

I

ref

et

I

src

◦T

.ContrairementàlaSCDvuepré édemment,lavaleurabsolueoule arréduCCestun ritère àmaximiserpourre alerdiérentesimages.Savaleurest ompriseentre-1et1.UnevaleurabsoluedeCC

pro hede1signiequ'ilyaunefaibledispersiondes ouplesd'intensités(

I

ref

(p), T (I

src

(p))

)autourd'une droite. Dans e as, unerelation anepermet d'approximerlavraierelation entre lesintensités despixels

desimages

I

ref

et

I

src

◦ T

.Ce ritèrepermet notammentdeprendreen omptelesdiéren esde ontraste entre images omme ela est souvent le as pourdes images d'unemême modalité.Il s'agit d'unemesure

deréféren epourlere alagemonomodalmaisqui restesensible dansles asoùlesimages nereprésentent

paslesmêmes hampsdevue( 'est-à-direlorsqu'unezoneapparaîtdansuneimagemaispasdanslesautres).

Dans le as de re alages multimodaux, la relation ane ne permet plus d'expliquer le lien entre les

intensités des diérentes images. Ainsi, l'hypothèseplus générale d'unedépendan e fon tionnelle entre les

intensités d'images de diérentes modalités à re alera été émise. Cette relation, moins restri tive que la

relationane,s'appuiesurl'hypothèseselonlaquellela onnaissan edesniveauxdegrisd'uneimagepermet

de prédire eux de la se onde et qu'ainsi il existe une fon tion g telle que

I

2

= g(I

1

)

, qui àtoute valeur de

I

1

n'asso ie qu'uneseule et unique valeurde

I

2

. Cette fon tion gn'étant pas né essairement bije tive, laré iproquen'estpasfor ément vraie.En pratiquelafon tiongpouvantapproximer larelationentreles

intensitésdes pixelsde

I

1

et

I

2

n'asso ie querarementuneseulevaleurde

I

2

à haqueintensitéde l'image

I

1

maisl'importantest quelenombredevaleursasso iéesrestefaible. Ainsiles ritèressebasantsur ette hypothèse peuvent être asymétriques, ontrairement à eux présentés jusqu'à présent. Dans un re alage

multimodal,il faut, pourque etterelationfon tionnellesoit a eptable,retrouverglobalement(en dehors

deszonespathologiques)àpeuprèslesmêmesstru turesanatomiquesdanslesdiérentesmodalitésd'images

onsidérées. L'un des premiers ritèresà avoirété déni pour e type de relation est le ritère de Woods

[50℄dansle ontextedure alagededonnées érébralesTEP/IRM.Sonidéeprin ipaleestdedé omposerla

premièreimageen lassesd'intensitéspro hespuisdereporter es lassessurlase ondeimageetde al uler

en ha uned'elle,l'é art-typenormalisésurlamoyennereprésentantladispersiond'intensitésdesvoxelsau

seinde haque lassede ladeuxième image.Avant dedonner l'expressiondu ritère deWoods, il onvient

dedénir ertainstermeset d'apporter ertainespré isions.

Dans unpremier temps,lesintensitésdesimagessont onvertiesenentiersallantde0jusqu'à

C

ref

− 1

ave

C

ref

lenombrede lassesd'intensitéspro hesvoulu. Pourtout voxeli ave une intensité jdans

I

ref

,

notons

I

src

◦ T |I

ref

= j

lesintensitésdesvoxels orrespondantsdel'image

I

src

surlaquellelatransformation Taété appliquée. Soient

m

I

src

◦T |I

ref

=c

lamoyenneet

σ

I

src

◦T |I

ref

=j

l'é art typede

I

src

◦ T |I

ref

= j

pour tout voxeli ayantune intensité jdans

I

ref

. Soient

n

j

lenombre devoxelsayantune valeurjdans

I

ref

et

N =

P

j

n

j

,le ritèredeWoodss'é ritalors:

W oods(I

ref

, I

src

◦ T ) =

1

N

C

ref

−1

X

j=0

σ

I

src

◦T |I

ref

=j

m

I

src

◦T |I

ref

=j

.n

j

(2.6)

= E[

σ

I

src

◦T |I

ref

m

I

src

◦T |I

ref

]

(2.7)

Le ritère de Woods est un ritèreasymétrique à minimiser, 'est pourquoi il est important de hoisir

omme image de référen e elle qui dé rit le mieux la deuxième image. Dans l'étude de Woods [50℄ qui

s'intéressaitaure alagemultimodaldeTEPetIRM érébrales,l'imageIRMaété hoisie ommeréféren e.

Ilest ànoter que omme letra eurutilisé en TEPne sexaitpas surles stru turesextra- érébrales, une

étape de segmentation pour extraire es zones de l'IRM a été né essaire an d'obtenir une information

anatomiquepro hedanslesdeuximages.En tempsnormalles ritèresi oniquesnené essitentpasd'étape

desegmentation;aussirappelonsque etteétapen'aéténé essairequepar eque ertainslieuxdexation

dutra eurne orrespondaientpasàl'informationanatomique del'IRM.Ainsi,pourunautretra eur ette

étapeneserapasfor émentné essaire.

Lerapportde orrélation[51℄,apparuaprèsl'informationmutuelle( ritèrederéféren epourdure alage

multimodaldontnousparlonsplusloin),resteégalementun ritèretrèsutilisépourlere alagemultimodal,

fondé sur etterelationde dépendan e fon tionnelle.En reprenantlesnotationsintroduitespourle ritère

deWoods,lerapportde orrélationapourexpression:

RC(I

ref

, I

src

◦ T ) = 1 −

1

σ

I

src

◦T

.N

C

ref

−1

X

j=0

σ

I

src

◦T |I

ref

=j

.n

j

(2.8)

= 1 −

E[σ

I

src

◦T |I

ref

]

σ

I

src

◦T

(2.9)

Ce ritèredoitêtremaximisédans le asd'unre alage.Commepourle ritèredeWoods,il s'agitd'un

ritèreasymétriquebasésurlaminimisationdevarian e,ilest don importantde hoisir ommeréféren e,

l'imagequireprésentelemieux lase onde.Lavarian en'étantpasrobusteauxpointsaberrants, e ritère

serasensiblesi desélémentsapparaissentdans uneimage etpasdansl'autre.L'utilisation d'unestimateur

robuste peut permettre de limiter l'impa t de es points aberrants [52℄. D'autres mesuresmoins onnues,

baséessurune dépendan e fon tionnelledesintensitésdesimagesàre aler, ommele ritèred'Alpert [53℄,

peuventégalementêtreutiliséesdansun ontextedere alagemultimodal.

Cependant,ilsepeutquedans ertains asdere alagemultimodal,larelationdedépendan efon tionnelle

entreimagessoitdis utable.Parexemple,si ertainstissusontdesintensitéspro hesuniquementsurl'image

1et passurl'image2et quepourd'autrestissus, e soitl'inverse, alorslarelationfon tionnellen'estplus