Caractérisation et amélioration de la quantification de la plaque en TEP

Dans ce chapitre, nous proposons d’évaluer l’impact des méthodes d’ac- quisition et de reconstruction actuellement pratiquées sur les mesures quanti- tatives (paragraphe 5.2). Nous proposons d’améliorer la quantification en mo- délisant la Fonction de Dispersion du Point (FDP) dans la reconstruction et comparons leurs performances à celles d’une reconstruction itérative standard (paragraphe 5.3). Enfin, nous analysons la dépendance des mesures quantita- tives à la géométrie et à l’activité métabolique de la lésion ainsi que l’apport d’une correction explicite d’Effet de Volume Partiel (EVP) (paragraphe 5.4). Grâce à cette analyse, nous proposons des recommandations pratiques pour la quantification de lésions inflammatoires à partir d’images TEP.La résolution limitée dans les images reconstruites introduit un biais, ap- pelé Effet de Volume Partiel (EVP), affectant la quantification sur image To- mographie par Emission de Positons (TEP) et critique lorsque les dimensions de la structure fonctionnelle sont faibles (voir le paragraphe 3.1). En l’absence de bruit, un simple filtrage (convolution par l’inverse de la Fonction de Dis- persion du Point (FDP) lorsque celle-ci est linéaire et stationnaire) pourrait suffire à corriger l’image. Cette opération conduit cependant à l’amplification du bruit, non négligeable en Tomographie par Emission (TE). C’est pourquoi la correction d’EVP en TEP a suscité beaucoup de travaux dont nous exposons ci-dessous les principales stratégies. Pour plus de détails, le lecteur pourra se référer à la revue de Erlandsson et al. (2012).

La nature mal posée du problème de correction d’EVP a donné lieu à une grande variété d’approches permettant de restaurer le signal dans un VOlume d’Intérêt (VOI), reposant sur des hypothèses simplificatrices plus ou moins contraignantes et intervenant aux différentes étapes du traitement du signal. Nous nous restreignons dans ce paragraphe aux méthodes où la quantifica- tion est réalisée sur les images reconstruites. A l’inverse, certains auteurs ont proposé une quantification incluant une correction de l’EVP dans l’espace des projections (Moore et al. 2012) plutôt que dans l’espace image, pour lequel le bruit est plus aisément modélisable. Cette méthode nécessite cependant de seg- menter les images au préalable, ce qui semble peu réaliste lorsqu’on s’intéresse à des lesions athéromateuses. Cette méthode a été introduite pour une seule région par Hoffman et al. (1979) puis étendue à plusieurs régions segmentées sur des modalités anato- miques et appelée méthode GTM pour Geometric Transfer Matrix par Rousset et al. (1998). Une variation consiste à corriger chaque voxel de l’image recons- truite par calcul de coefficients de recouvrement (nécessitant là encore de dis- poser d’images segmentées) sur une (Videen et al. 1988, Müller-Gärtner et al. 1992) ou plusieurs régions (Yang et al. 1996).

Une autre stratégie consiste à corriger l’image pendant la reconstruction. En particulier, le problème de la reconstruction peut être formulé dans un cadre bayésien et incorporer un a priori sur l’image (segmentation anatomique, variabilité entre les voxels,…). Les méthodes améliorant la résolution spatiale des images permettent de réduire l’amplitude de l’EVP (Reader et Zaidi 2007). C’est le cas des techniques de modélisation de la matrice système vues au para- graphe 2.5.5, proposant d’améliorer le réalisme des opérations de projection et rétroprojection dans les algorithmes itératifs. Ces méthodes ont l’avantage de ne nécessiter aucune hypothèse sur la distribution du radiotraceur. Elles sont équivalentes asymptotiquement à une reconstruction sans modèle de FDP puis une inversion en post-traitement. En revanche, la propagation du bruit est plus importante dans cette dernière approche (Rahmim et al. 2013).Le phénomène d’EVP sur les lésions athéromateuses, bien que souvent mentionné, reste peu étudié dans la littérature.

Un article concernant l’imagerie TEP au Fluorodésoxyglucose marqué au fluor 18 ([18F]-FDG) de l’athérosclé- rose chez l’homme fait mention d’une correction d’EVP (Izquierdo-Garcia et al. 2009). Les auteurs ont utilisé des acquisitions réalisées sur un système hybride TEP-IRM. Une correction d’EVP a été implémentée selon la méthode GTM sur les mesures de fixation dans les artères carotides de 7 patients, à partir des seg- mentations de la paroi vasculaire, de la lumière et des régions environnantes sur les images d’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM). Izquierdo-Garcia et al. (2009) ont alors montré que la corrélation entre les mesures de fixations, SUVdes lésions athéromateuses ne coïncide généralement pas avec les régions dé- tectables sur les images anatomiques. En Tomodensitométrie (TDM), la paroi vasculaire n’est même pas distinguable de la lumière, ce qui reste possible en IRM. Burg et al. (2013) ont implémenté deux types de correction sur des acquisitions TEP simulées d’hyperfixations diffuses dans la paroi vasculaire. Les corrections étaient réalisées par application de CRs sur le voxel d’intensité maximal et par la méthode GTM, à partir de la région métabolique réelle. La correction par la méthode des CRs conduisait à une surestimation moyenne importante (165 63 % en moyenne sur l’ensemble des configurations .