L'imagerie par résonance magnétique (IRM) est une technique médicale qualitative largement utilisée qui permet d'imager l'anatomie et les processus physiologiques des patients. Cependant, l'IRM a des capacités de diagnostic limitées et ne permet pas de suivre l'évolution d'une maladie de manière quantitative au fil du temps. Ainsi, deux approches d’imagerie quantitative, la tomographie des propriétés électriques (TPE) et l’empreinte digitale par résonance magnétique (EDRM), doivent être développées.
Objectifs
L'objectif du projet était de promouvoir le développement et la combinaison de la TPE et de l’EDRM, deux techniques basées sur l'IRM capables de produire des images objectives, quantitatives et traçables. Il fallait permettre leur adoption dans la pratique clinique grâce à une caractérisation systématique de leur fiabilité.
Résumé et résultats
Avec plus de 30 millions d’examens par an dans les pays européens, l’imagerie par résonance magnétique (IRM) est l’un des outils tomographiques les plus importants adoptés dans la pratique clinique. Néanmoins, les résultats de l’IRM standard étaient pour la plupart de nature qualitative, à interpréter par un spécialiste lors d’une inspection visuelle, ce qui limitait leur objectivité et leur comparabilité.
Le projet européen QUIERO a permis d’évaluer la pertinence de deux techniques prometteuses basées sur l’IRM, la tomographie des propriétés électriques (TPE) et l’empreinte digitale par résonance magnétique (EDRM), pour apporter une « révolution quantitative » en IRM, de sorte que chaque pixel d’image puisse être associé à la mesure (y compris l’incertitude) d’un ou plusieurs paramètres tissulaires.
L’IRM traditionnelle est qualitative et les résultats d’IRM obtenus à des moments et à des endroits différents sont difficiles à comparer. De plus, l’IRM conventionnelle ne peut pas fournir d’informations directes sur la nature de la pathologie.
La TPE peut être utilisée pour obtenir une image quantitative des propriétés diélectriques (c'est-à-dire la conductivité électrique et la permittivité) d'un tissu en utilisant des séquences d'IRM classiques. Par conséquent, la TPE pourrait être utilisée pour mesurer quantitativement des biomarqueurs physiques permettant de suivre l'évolution de la maladie dans le temps.
L’EDRM permet de réaliser une imagerie multiparamétrique totalement quantitative en obtenant tous les paramètres qui contribuent au signal de résonance magnétique, y compris la densité de protons et les temps de relaxation, en une seule acquisition. Cela nécessite de nouvelles approches d’acquisition de données, de post-traitement et de visualisation reposant sur des mesures compressées, la reconnaissance de formes et l’apprentissage par dictionnaire. Comme avec le TPE, l’EDRM pourrait également être utilisée pour surveiller quantitativement l'évolution de la maladie au fil du temps.
Le développement d’approches d’imagerie quantitatives telles que la TPE et l’EDRM a commencé il y a quelques années dans le but d’éliminer la variabilité inter-observateur et de réduire le besoin de procédures invasives (par exemple, les biopsies). L'idée derrière ce domaine de recherche était de permettre l'identification de nouveaux biomarqueurs et de favoriser la détection précoce des maladies, d'optimiser le parcours clinique, d'améliorer la qualité de vie des patients et de réduire la charge économique associée.
Au début du projet, une caractérisation complète de la fiabilité des procédures TPE et EDRM n'avait pas encore été réalisée. Pour commencer à envisager leur utilisation clinique, la communauté médicale avait besoin de connaître le niveau de confiance associé aux résultats TPE et EDRM, mais cela nécessitait une analyse systématique de leurs performances.
La caractérisation de la TPE et de l’EDRM en termes de répétabilité et de reproductibilité nécessitait des objets de test construits artificiellement, appelés « fantômes », avec des composants traçables, validés et surveillés.
Pour les applications in vivo, la variabilité physiologique des paramètres d’un sujet à l’autre (qui est une difficulté de la phase de diagnostic) devait être soigneusement évaluée. De ce point de vue, la synergie possible entre la TPE et l’EDRM, ainsi que l’utilisation de l’intelligence artificielle pour analyser les biomarqueurs correspondants, méritaient d’être explorées pour maximiser le pouvoir diagnostique de l’IRM quantitative.
Le projet a permis le développement, l’amélioration et la mise en œuvre d'algorithmes numériques destinés à être utilisés en TPE et en EDRM ainsi que leur caractérisation. Les deux techniques ont été rendues adaptées à une utilisation pratique dans l’analyse des conditions cliniques « à fort impact ». Le projet a permis d’évaluer la fidélité des procédures TPE et EDRM dans les expériences de résonance magnétique dans des conditions contrôlées.
A l’issue du projet, la caractérisation complète de la TPE et de l’EDRM comme outils de diagnostic dans des conditions réelles a été réalisée.
Impacts scientifiques et industriels
Adoption de la technologie et de l'infrastructure de mesure développées par la chaîne d'approvisionnement des mesures (laboratoires agréés, fabricants d'IRM), les organismes de normalisation (CEN, ISO) et les utilisateurs finaux (hôpitaux et centres de santé, par exemple).
Partenaires
IMBiH (Bosnie Herzegovine)
INRIM (Italie)
LGC (Royaume-Uni)
PTB (Allemagne)
UME (Turquie)