Quels sont les grands axes de recherche déployés en imagerie biomédicale ? C’est la question qui sera abordée lors de l’école d’été de Saint-Jacut de la Mer du 16 au 24 juin 2016. Organisée par l’Institut Mines-Télécom, elle permettra de présenter un état de l’art du domaine au travers d’interventions de spécialistes du CEA, du King’s College de Londres ou encore de l’université d’Uppsala en Suède.

 

Saint-Jacut de la Mer, village breton situé sur une presqu’île de la côte d’émeraude, devient pendant neuf jours un haut lieu de la recherche en imagerie biomédicale. Du 16 au 24 juin, chercheurs, professionnels du secteur et doctorants s’y réunissent pour une école d’été afin de mettre à jour et faire progresser l’état de leurs connaissances. En faisant se rencontrer des experts de différentes disciplines autour de ce sujet, l’école d’été a pour objectif de croiser les visions et les compétences. « Un biologiste est très spécialisé dans son domaine, et aura un très bon regard au niveau microscopique. Inversement, un chercheur en traitement du signal aura une meilleure expertise macroscopique » témoigne François Rousseau, chercheur à Télécom Bretagne et membre du comité d’organisation de l’école d’été.

 

Le traitement du signal en imagerie biomédicale est justement la spécialité de François Rousseau, qui a co-signé en février dernier un article dans Nature Physics sur les circonvolutions du cerveau. C’est l’un des grands axes de travail du domaine. « Par traitement du signal, les gens ont en tête l’amélioration de la qualité de l’image, mais nous essayons de faire beaucoup plus que cela » pointe le chercheur. Il argumente : « Il s’agit aussi d’extraire l’information de l’image pour aider le praticien à établir un diagnostic, et de comprendre les phénomènes biologiques observés ».

 

Pour parvenir à cela, les scientifiques mélangent informatique, mathématiques appliquées et biologie. Ils cherchent par exemple à analyser les formes sur une image. Utilisée au niveau du cerveau, cette technique permet de comprendre la connectivité dans notre cortex et le fonctionnement cérébral. Les nouvelles pratiques en traitement du signal se déclinent sous deux approches. D’un côté, des chercheurs s’appuient sur du machine learning : « À partir d’une masse d’images biomédicales assez conséquente, des algorithmes apprennent à reconnaître des formes spécifiques et peuvent les identifier sur de nouvelles images » détaille François Rousseau. L’autre approche : modéliser des phénomènes physiques et biologiques et les relier à ce qui est observé dans la réalité pour comprendre ce qu’il se passe.

 

L’imagerie biomédicale s’envisage en 4D

Ces modélisations impliquent généralement l’utilisation d’imagerie 3D, afin d’étudier l’anatomie. Voire même 4D en intégrant l’aspect temporel, pour faire de l’imagerie fonctionnelle, et ainsi observer, par exemple, les évolutions de l’activité cérébrale sur une période donnée. L’amélioration de ces méthodes d’imagerie biomédicale, comme l’IRM, représente là aussi un grand enjeu. Sur ce sujet, les chercheurs travaillent notamment à réduire le bruit généré par les capteurs ou les activités cérébrales de fond. « Un des grands spécialistes du domaine est d’ailleurs Alexandre Gramfort à Télécom ParisTech » mentionne François Rousseau.

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La compréhension du cerveau est loin d’être l’unique enjeu derrière les progrès de l’imagerie biomédicale. L’orthopédie occupe aussi une grande place. L’image ne sert alors pas uniquement au diagnostic, mais permet de planifier ou de guider en temps réel une chirurgie. Elle est même également utilisée pour anticiper le post-opératoire, et prévoir des prothèses adaptées. Ce sujet, exploré à Télécom Bretagne, a d’ailleurs donné lieu à la création d’une spin-off de l’école : Imascap.

 

 

Et les prothèses ne sont pas utilisées qu’en orthopédie. Stéphane Avril de Mines Saint-Étienne réalise des endoprothèses, placées à l’intérieur des vaisseaux sanguins, afin d’empêcher les ruptures d’anévrisme. L’imagerie biomédicale intervient alors à deux niveaux : une prise d’information pour modéliser une intervention, et un contrôle après intervention.

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Sécurité des données et qualité des images

En plus d’être personnelles, ces données sont sensibles car elles sont la base du travail d’un praticien. Elles doivent donc être sécurisées. François Rousseau rappelle la nécessité de « s’assurer de l’intégrité des images et de leur attachement à un patient donné (authenticité), comme du besoin de satisfaire le respect du droit à la vie privée ». Assurer des moyens fiables de contrôle permet de prévenir l’action de personnes malveillantes sur ces données de santé.

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Une attention portée sur l’intégrité des données d’autant plus forte que les images sont de plus en plus compressées, afin de prendre moins de place sur les serveurs des hôpitaux. La compression avec le moins d’altération possible est donc elle-aussi un sujet de recherche des scientifiques spécialisés en imagerie biomédicale. Et, de même, la sécurité de ces données compressées l’est également.

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