l'IRM Fingerprint pour la prise en charge de patients victimes d'un AVC aigu – MRFUSE

Nous développons des nouveaux outils qui permettent de mieux 'piloter' les IRM en combinant le concept d'IRM "fingerprint" (qui lie les données acquises in vivo à des millions de simulations numériques biophysiques) avec des outils d'intelligence artificielle.

De nouvelles approches sont proposées sur l'ensemble de la chaine d'acquisition et reconstruction des données IRM.

- Nouvelle façon simplifiée de programmer les machines

- développement de nouveaux cadres de simulations réalistes qui incluent physique de l'IRM, biophysiques, données issues de microscopie haute résolution et données anatomiques patients .

- accélération drastique des simulations à l'aide de réseaux de neurones artificiels

- Design et optimisation combinées de l'acquisition avec la reconstruction des images

- reconstruction d'images quantitatives à l'aide d'IA.

Nous avons pu proposer :

- Des nouvelles acquisitions IRM qui permettent, pour la première fois, de produire simultanément (1) des images classiquement obtenues lors d'examen AVC standard (T2w, T2*, TOF) (2) des cartes quantitatives de paramètres physiques (T1, T2, T2*) généralement trop difficiles à obtenir lors des examens standards, (3) des cartes de champ magnétiques (B0, B1) qui peuvent être utilisée pour visualiser hémorragies, et (4) des cartes représentant le réseau microvasculaire cérébral (volume de sang, taille de microvaisseaux). Ces séquences uniques ne requirent pas l’injection d’agent de contraste exogène. Les derniers résultats précliniques ont également montré que des cartes d’oxygénation cérébrale étaient accessibles par la même approche. De plus des cartes uniques représentant la densité des vaisseaux, l’orientation et la tortuosité peuvent également être produites si un agent de contraste est injecté.

- Des outils de simulations IRM sur basées des données de microscopie haute résolution sur cerveau entier qui sont 10000x plus rapides que les approches initiales.

- Un outil de design de nouvelles séquences IRM qui intègre la reconstruction des images à l'aide de nouveau réseau de neurones artificiels et qui permet de tester les schémas d'acquisitions potentiels de façon réaliste en moins d’une minute.

- La reconstructions de toutes les images et cartes simultanément en moins d'1 seconde/tranche, à l'aide d'un nouveau réseau de neurone artificiel de type biLSTM.

- Une durée totale d’acquisition de 25 secondes/tranche sur notre IRM pour des images 1x1x2mm3. Des tests sur un autre scanner suggérant la possibilité de réduire à 5 secondes ces même acquisitions lorsque le schéma d’acquisition est modifié.

Les outils ont été testé sur des modèles d'animaux, humains sains volontaires, et sur 5 patients AVC en dehors de la phase aiguë.

À l'issue de ce projet, nous disposons d'une approche basée sur des IRM multiparamétriques intégrées et rapides qui est susceptible d'améliorer la prise en charge des patients en optimisant la sélection des candidats aux thérapies de recanalisation et en prédisant l'évolution des AVC.

Des études sont en cours pour valider les aspects quantitatifs des mesures et corriger les artefacts de mouvements dans les images. Un étape finale d'optimisation est également lancée pour permettre une couverture du cerveau entier en moins de 5 minutes. Une étude clinique sera finalement engagée.

Développée pour une population à risque, la technique MR FUSE sera ensuite facilement transposable à un large éventail de troubles neurologiques, notamment les tumeurs et les maladies neurodégénératives.

L’ambition du projet MR FUSE est le développement de nouveaux outils d’imagerie par résonance magnétique (IRM) pour la prise en charge de patients victimes d’un AVC aigu. Nous proposons d’utiliser le concept d’IRM ‘fingerprint’ couplé à des algorithmes d’intelligence artificielle pour créer des protocoles IRM rapides (<6min), efficaces (6 paramètres en une seule acquisition), robustes aux mouvements et qui ne nécessitent pas l’injection d’agent de contraste. Ces données permettront de guider les patients plus rapidement vers les traitements appropriés. MR FUSE donnera accès à de nouveaux biomarqueurs (intégrité du réseau microvasculaire, hypoxie, etc..) qui seront utilisés pour mieux décrire la pénombre ischémique et permettre une meilleure individualisation des traitements en dehors de la fenêtre thérapeutique actuelle. MR FUSE sera optimisé à l’aide de simulations numériques, validé lors d’une étude préclinique et testé sur volontaires sains afin de préparer un essai clinique.