Le diagnostic de BPCO par TDM one shot aidé par un réseau de neurones
MERCREDI 08 JANVIER 2025
Soyez le premier à réagirLa tomodensitométrie pulmonaire pour identifier la BPCO est sujette à certaines contraintes techniques notamment pour obtenir des résultats probants en inspiration et expiration. Une étude publiée dans la Revue Radiology : Cardiothoracic imaging utilise un réseau de neurone couplé à une TDM en inspiration seule pour obtenir des diagnostics pertinents.
La Broncho-Pneumopathie Chronique Obstructive (BPCO) est communément diagnostiquée par un test de spirométrie, qui mesure la fonction pulmonaire grâce à la quantité d’air pouvant être inhalée et expirée, ainsi que la vitesse d’expiration.
La tomodensitométrie plutôt que la spirométrie pour identifier la BPCO
Mais la tomodensitométrie (TDM) pulmonaire a supplanté cette pratique, avec une procédure qui nécessite généralement deux acquisitions, une à l’inspiration complète, l’autre à l’expiration. Or, il est possible, selon une étude publiée dans la Revue Radiology : Cardiothoracic imaging, d’obtenir un diagnostic précis à partir d’une seule TDM à l’inspiration et un modèle de deep learning.
« Bien que des études aient récemment montré que la structure pulmonaire, mesurée quantitativement à l'aide de la TDM pulmonaire, peut compléter la stadification, le diagnostic et le pronostic de la gravité de la BPCO, bon nombre de ces études nécessitent l'acquisition de deux séries tomodensitométriques, précise l'auteur de l'étude, le Pr Kyle A. Hasenstab, professeur adjoint de statistiques et de science des données à l'Université d'État de San Diego (Californie – USA). Cependant, ce type de protocole n'est pas cliniquement standard dans toutes les institutions.»
Des contraintes significatives dans certains centres pour obtenir des résultats probants en inspiration et expiration
Certains hôpitaux ne sont en effet pas en mesure de mettre en œuvre des protocoles de TDM expiratoire en raison des exigences de formation supplémentaires pour les MERM et les radiologues, selon le Pr Hasenstab. De plus, certains patients âgés dont la fonction pulmonaire est altérée ont du mal à tenir l’apnée, comme cela est nécessaire lors de l'acquisition d'images expiratoires. Cela peut affecter la qualité des images et la précision du diagnostic.
Le Dr. Hasenstab et ses collègues ont émis l'hypothèse qu'une seule acquisition par TDM inspiratoire combinée à un réseau neuronal convolutif (CNN) et à des données cliniques serait suffisante pour le diagnostic et la stadification de la BPCO. Dans cette étude rétrospective, les images TDM pulmonaires inspiratoires et expiratoires, ainsi que les données de spirométrie, ont été acquises auprès de 8 893 patients de novembre 2007 à avril 2011. L'âge moyen des patients inclus dans l'étude était de 59 ans et tous avaient des antécédents de tabagisme.
Un réseau de neurone couplé à une TDM en inspiration seule comme alternative
Le CNN a été formé pour prédire les mesures de spirométrie à l’aide de données cliniques et d’une TDM pulmonaire monophasée ou multiphasée. Les présultats de la spirométrie ont ensuite été utilisés pour prédire le stade de gravité de la maladie, selon le système de classification de la Global Initiative for Obstruct Lung Disease (GOLD), qui en compte quatre. Les résultats de l’étude ont montré qu’un modèle CNN développé à l’aide d’une seule image TDM d’une seule phase respiratoire diagnostiquait avec précision la BPCO et était également précis pour identifier un stade GOLD.
Un modèle qui permet d’obtenir une bonne stadification de la BPCO selon la classification GOLD
Le modèle a fonctionné de manière similaire aux diagnostics de BPCO utilisant des mesures combinées de TDM d'inspiration et d'expiration. « Bien que de nombreux protocoles d'imagerie pour le diagnostic et la stadification de la BPCO nécessitent deux acquisitions par TDM, notre étude montre que le diagnostic et la stadification de la BPCO sont réalisables avec une seule acquisition », ajoute le Pr Hasenstab. Lorsque les données cliniques ont été ajoutées, les prédictions du modèle CNN étaient encore plus précises.
« La réduction à une seule acquisition de TDM inspiratoire peut augmenter l'accessibilité pour cette approche diagnostique tout en réduisant le coût, l'inconfort et l'exposition aux rayonnements ionisants pour les patients », conclut le Pr Hasenstab.
Paolo Royan