Projet 1

Applications des méthodes de traitement d'image
à l'étude de l'anatomie tridimensionnelle cérébrale

L'anatomie cérébrale est le fond commun de toutes les méthodes d'imagerie fonctionnelle, car l'origine de tout signal fonctionnel doit pouvoir être localisée le plus précisément possible au niveau du cerveau. Or, l'anatomie in vivo est un domaine difficile qui peut bénéficier considérablement de la conjonction des méthodes modernes d'imagerie anatomique (IRM conventionnelle) et de traitement d'images.

Le cortex cérébral 
: rappelons que le niveau de localisation anatomique standard du neurologue clinicien qui analyse un scanner ou une IRM reste faible, notamment au niveau du cortex cérébral où cette précision ne dépasse guère celle du lobe. Ainsi, par exemple, une lésion est qualifiée de frontale ou de pariétale. La mise au point de la méthode des activations en TEP a vu le renouveau, sous forme informatisée, des atlas stéréotaxiques de neurochirurgie, qui permettent de localiser tout point du cerveau dans un repère géométrique tridimensionnel. Cette étape a été un réel progrès, mais elle nécessite une normalisation du volume cérébrale et ne prend pas en compte la variabilité individuelle.

Il est actuellement possible de reconstruire à partir d'images IRM, une représentation pseudo-tridimensionnelle de la surface du cortex. Mais les deux tiers du cortex étant enfouis dans les sillons, l'aspect de surface du cortex est très variable et l'identification des principales structures corticales peut être très difficile. D'où l'intérêt de développer avec des nouvelles méthodes de traitement d'image, une reconstruction tridimensionnelle des sillons corticaux.

Ce type de méthodes devrait aboutir à de nouvelles possibilités de visualisation des images IRM. L'identification des sillons pourrait être faite de façon automatique ou semi-automatique (logiciels interactifs). La connaissance de l'anatomie corticale devrait progresser à un niveau sub-gyral, qui est celui des techniques d'imagerie fonctionnelle à haute résolution spatiale. Enfin, la caractérisation tridimensionnelle des sillons est importante pour déterminer en tout point la normale à la surface corticale, paramètre essentiel à la résolution des problèmes inverses qui se posent pour les techniques électromagnétiques.

De plus, l'intérêt de tels outils dépasse largement le domaine de l'imagerie fonctionnelle, puisqu'ils prendraient un rôle important dans l'enseignement interactif de l'anatomie corticale, dans la localisation clinique des lésions en neurologie et en neurochirurgie et dans les domaines de la topobiologie et de la morphométrie cérébrale.

Les structures sous-corticales : elles sont en règle générale plus facile à identifier que les structures corticales, mais il est clair que la segmentation automatique de ces structures est un axe important de la recherche en imagerie actuelle.

L'analyse des enveloppes du cerveau (boîte crânienne, LCR, peau, gros vaisseaux) ne doit pas être négligée car elle est un des paramètres essentiels à l'analyse des signaux électromagnétiques.

En résumé :
1.
Seule une vision réellement 3D de l'anatomie cérébrale permettra de porter l'anatomie individuelle in vivo au niveau de précision requis pour l'exploitation optimale des signaux issus des différentes techniques d'imagerie fonctionnelle.
2. Dans les conditions techniques actuelles, le signal traité proviendra de l'IRM conventionnelle et les autres modalités d'imagerie seront recalées par des techniques de fusion d'images.
3. L'identification des structures cérébrales devra être automatique ou semi-automatique (logiciels interactifs)
4. L'anatomie 3D individuelle devra être interfacée avec l'atlas stéréotaxique de Talairach qui s'est imposé comme le standard actuel de transmission des informations entre les différentes équipes internationales.

Ce projet doit faire l'objet d'un appel d'offre dont un premier jet est joint ci-après pour être commenté et critiqué. Après discussions, il est apparu que deux conditions étaient requises pour que ce projet soit couronné de succés :
  1. Les logiciels existants doivent être réutilisé et perfectionnés
  2. Ils doivent être partagés entre différentes équipes d'utilisateurs susceptibles d'apparaître comme des centres d'essais.

Trois objectifs doivent être visés par cet appel d'offre: 
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GIS "Sciences de la Cognition"

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Imagerie cérébrale