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Présentation Abstract Bioingénierie
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Bio-Ingénierie
Enjeux de l’IRM de diffusiondans la cartographie du cerveau
Romain ChionJosua GuéridSarah Spagnesi
Sommaire
Introduction
Principe de l’IRM de diffusion
Application aux troubles neurologiques
Imagerie multimodale
Conclusion
2
3
PROBLEMATIQUE
- La cartographie du cerveau par IRM.
- Avantages et limites de la méthode
- Utilisations
Introduction
IRM de diffusion
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Rappels sur l’IRM
Introduction
IRM de diffusion
- Cours de bio-ingénierie de M. Hernigou
5
L’IRM fonctionnelle
Introduction
IRM de diffusion
- Désoxyhémoglobine: Hémoglobine ne fixant pas d’oxygène. L’hémoglobine est la protéine des globules rouges du sang assurant le transport de l’oxygène. Définition Larousse
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Limites des IRM conventionnelles
Introduction
IRM de diffusion
Type d’IRM IRM IRM f IRM d
Visualisation Spatiale
Oui Oui Non
Etude fonctionnelle
Non Oui Non
Liens entre les parties du cerveau
Non Non Oui
Utilisation Morphologie Fonctionnelle Connectivité, Lésions
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Principe de l’IRM de diffusion
Introduction
IRM de diffusion
Troubles du cerveau
¿ 𝑿 ²>¿𝟐∗𝑫∗𝑻 𝒅
𝑨=𝒆𝒙𝒑 (−𝒃∗𝑫 )
D Coefficient de diffusion
Td Durée de diffusion
<X²> moyenne des déplacements au carré
A Atténuation du signal
b « b facteur »
- Myéline: Substance formant une gaine autour de certaines fibres nerveuses accélérant la conduction des messages. Définition Larousse.
- Matière blanche: Couche interne du cerveau composé principalement de faisceaux de fibres neuronales. Définition Larousse.
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Cartographie du cerveau
Représentation par ellipsoïdes du tenseur de diffusion, Le Bihan et Al. (2011)
Introduction
IRM de diffusion
Troubles du cerveau
𝑫=𝑫𝒙𝒙 𝑫 𝒙𝒚 𝑫𝒙𝒛
𝑫𝒙𝒚 𝑫 𝒚𝒚 𝑫𝒚𝒛
𝑫𝒙𝒛 𝑫𝒚𝒛 𝑫𝒛𝒛
Le tenseur de diffusion
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IRM Quantitative
- Les méthodes utilisant des outils statistiques et d’analyse pour décrire et prévoir le comportement de certains phénomènes par des variables mesurables.
Introduction
IRM de diffusion
Troubles du cerveau
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Illustration aux troubles neurologiques
- Deux études qui démontreront- Utilité de l’IRMd- Nécessité d’utiliser d’autres méthodes
IRM de diffusion
Troubles du cerveau
Imagerie multimodale
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Schizophrénie : Bio-marqueurs
- L’étude : déterminer des bio-marqueurs dans la
détection précoce de la schizophrénie
- IRM de diffusion
- 2 modèles
- Harmoniques sphériques
- Modèle à deux tenseursIRM de diffusion
Troubles du cerveau
Imagerie multimodale
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Schizophrénie : Bio-marqueurs
• Les paramètres– FA, GFA– N, GN
• Les résultats
IRM de diffusion
Troubles du cerveau
Imagerie multimodale
Mesures de diffusivités. Yogesh et al 2010
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Dégénérescence du cerveau
- Etude de Romero et al (2010) : remodelage cellulaire
- Dégénérescence du cerveau
- IRM (volume cerveau) + examens sanguins
- Etude multimodale
IRM de diffusion
Troubles du cerveau
Imagerie multimodale
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IMR de diffusion et l’imagerie multimodale
Enjeux actuels : Quelles performances pour l’imagerie multimodale ?
= Observation des phénomènes et structures sous jacents.
Deux exemples : - Le développement du cerveau chez le fœtus (R. Nossin-Manor et
al, 2012)- Le dimorphismes entre les sexes (Delia-Lisa et al 2013)
Troubles du cerveau
Imagerie multimodale
Conclusion
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Le développement neurologique prénatal
Troubles du cerveau
Imagerie multimodale
Conclusion
Les enfants grands prématurés : • Né avant 32 semaines de gestation• Développement du cerveau : à partir du second trimestre• Evolution les plus flagrantes : après la 20e semaines = Fort risque de lésions cérébrales
Le développement du cerveau : un processus séquentiel
. Selon la région et l’étape
Objectifs : Réussir à avoir un suivi temporel du développement du cerveau pour établir des
indicateurs des lésions potentielles d’un enfant grand
prématuré
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Le développement neurologique prénatal
Troubles du cerveau
Imagerie multimodale
Conclusion
Population d’une cinquantaine de nouveaux nés grands prématurés sains
• Paramètres mesurés : IRM : T1, T2 ; IRM de diffusion : Anisotropie fractionnelle, diffusivité moyenne, latérale et axiale Durant la grossesse jusqu’à 2 semaines après la naissance
Avantages : La combinaison de plusieurs paramètres
permet d’interpréter des phénomènes plus complexe
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Le développement neurologique prénatal
Troubles du cerveau
Imagerie multimodale
Conclusion
Les résultats : • Développement neurologique compatible avec l’histologie• Des précisions sur les microstructures :
Ventricule thalamiqueCorps calleux
Les futurs objectifs : Etude sur des sujets pathologiques
Vue du thalamusSource: Wikipédia
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Le dimorphisme sexuel
Troubles du cerveau
Imagerie multimodale
Conclusion
Différence anatomiques entre le cerveau féminin et masculin connu (taille, proportion de matière grise/blanche )
Objectif : Montrer les performances de l’imagerie multimodale pour créer une classification automatique
L’étude : 121 sujets, mesures de T1, T2 et d’anisotropie fractionnelle
Rassemblement des paramètres et calcul d’une classification femme/homme à partir de l’image du cerveau
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Le dimorphisme sexuel
Troubles du cerveau
Imagerie multimodale
Conclusion
Résultat : Meilleur sensibilité, spécificité et résultats du modèle comparé
aux techniques uni modales.
Tableau issu de l’article de Delia-Lisa et al, 2013
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Conclusion
L’IRM de diffusion : des nouveaux paramètres mesurés à interpréter
Vers L’IRM quantitative et l’automatisation des diagnostiques.
IRM multimodale
Conclusion