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Une méthode d’harmonisation inédite en imagerie médicale facilite les études multicentriques


​Dans une étude parue dans le Journal of Nuclear Medicine, l'équipe d'Irène Buvat (IMIV, SHFJ), en collaboration avec l'équipe de Vincent Frouin (UNATI/NeuroSpin) a proposé une approche inédite en imagerie qui repose sur l'utilisation de la méthode d'harmonisation ComBat issue de la génomique. Cette méthode estime correctement l'effet « centre » qui affecte les images et permet ainsi d'analyser ensemble des biomarqueurs radiomiques d'images de tomographie par émission de positons (TEP) provenant de centres différents.

Publié le 2 février 2018

​Les progrès en imagerie médicale permettent désormais d'extraire des informations dites « radiomiques » beaucoup plus riches que celles résultant de l'analyse visuelle par le radiologue ou le médecin nucléaire. Ces biomarqueurs radiomiques calculés à partir des images s'avèrent prometteurs pour la prédiction de la réponse aux traitements ou de la survie des patients en cancérologie. Toutefois, ils sont sensibles aux conditions d'acquisition des images. Ainsi, il est impossible d'analyser ensemble des images acquises dans différents centres du fait de la variabilité multicentrique. Pour cette même raison, un algorithme prédictif, élaboré à partir de biomarqueurs radiomiques mesurés sur les images acquises dans un centre, n'est pas performant sur les images acquises dans un autre centre.

Comment trouver une solution à ce problème qui soit applicable à des bases d'images rétrospectives qui constituent des gisements inestimables de données d'imagerie ? Dès les années 2000, la génomique a fait face à un problème similaire appelé l'effet batch, où des variations provenant de la manipulation des échantillons biologiques peuvent induire une mauvaise interprétation des résultats. Les auteurs de l'étude proposent une approche inédite en imagerie qui repose sur l'utilisation de la méthode d'harmonisation ComBat issue de la génomique. Leurs travaux ont montré que ComBat estimait correctement l'effet « centre » affectant les images et permettait ainsi d'analyser ensemble des biomarqueurs radiomiques issus d'images de tomographie par émission de positons (TEP) provenant de deux hôpitaux franciliens (Avicenne et Institut Curie-René Huguenin). Cette correction de l'effet centre rend exportables des modèles radiomiques de prédiction établis dans un centre.
L'harmonisation des données par la méthode ComBat est une avancée majeure en imagerie. Simple à mettre en œuvre, elle pourrait accélérer sensiblement les progrès de la radiomique en cancérologie et aider à son transfert rapide en clinique. Ce travail a reçu le soutien du Lidex Physique et Ingénierie pour la Médecine (PIM), IDEX Paris-Saclay, ANR-11-IDEX-0003-02.

Figure : Distribution des valeurs de deux biomarqueurs radiomiques : Homogeneity, caractérisant le caractère homogène de l'activité métabolique des tumeurs, et SUVmax, reflétant l'activité métabolique maximale des tumeurs. Les valeurs sont montrées pour des tumeurs du sein triples négatives (TN) ou non-triples négatives (non-TN) imagées dans deux centres A (bleu) et B (vert). Avant harmonisation, les valeurs mesurées dans des tumeurs non-TN du centre B ne peuvent pas être distinguées de celles mesurées dans des tumeurs TN du centre A, rendant impossible l'identification d'une valeur seuil séparant les 2 types de tumeurs. Après harmonisation, les tumeurs non-TN ont des valeurs voisines dans les deux centres, et peuvent être distinguées des tumeurs TN.  *: p<5% et **:p<1%.

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