La détection du cancer colorectal en vidéocoloscopie

Les moyens de détection du cancer colorectal

Parmi tous les moyens qui existent afin de lutter contre ce problème, on peut distinguer deux grandes familles : — Les outils matériels, qui consistent à proposer un nouvel outil physique (comme un nouveau coloscope), avec des propriétés spécifiques qui permettent d’améliorer la détection des polypes. — Les outils d’aide à la détection assistée par ordinateur, qui consistent à détecter durant la coloscopie (ou dans des vidéos de coloscopies) les polypes afin d’aider le médecin dans son analyse. On va donc s’intéresser maintenant à voir ce que proposent ces deux grandes familles, en termes d’améliorations et de limitations. 

Les moyens matériels de détection du cancer colorectal

Outre la vidéocoloscopie (SD ou HD) qui est la méthode de détection la plus répandue, d’autres moyens matériels ont été mis en place afin d’améliorer les taux de détection de   polypes et d’adénomes. Dans les paragraphes suivants, sont présentés ceux ayant eu un impact réel sur le sujet et commercialisés aujourd’hui. Full Spectrum Endoscopy (FUSE) Basé sur un endoscope modifié, le FUSE se distingue par l’ajout de 2 caméras de chaque côté du coloscope (figure 1.1). Cela permet au médecin de voir le côlon à 330 degrés [DMS14] et donc de voir normalement plus facilement la paroi du côlon, et bien sûr, le canal opérateur reste disponible afin d’effectuer des biopsies ou de procéder au retrait de polypes et d’adénomes. Figure 1.1 – Endoscope FUSE La colonne d’endoscopie est, elle, équipée de 3 écrans qui retranscrivent l’image des 3 caméras (figure 1.2). Figure 1.2 – Visualisation des images avec le FUSE Comparée à la coloscopie SD à lumière blanche, il y a une meilleure détection des polypes durant l’examen (le taux d’adénomes manqués chute de 41% à 7% en utilisant le FUSE) [GSH+14]. Cependant, cette technique nécessite que le médecin apprenne à se servir de ce nouvel outil, ce qui change le protocole opératoire, et représente donc un point faible de cette méthode en terme d’utilisabilité. Narrow Band Imaging (NBI) Le Narrow Band Imaging (NBI, ou imagerie à bande étroite en français) est une technique de coloscopie, développée par Olympus, qui met l’accent sur les longueurs d’ondes bleue (415 nm) et verte (540 nm) pour améliorer certains détails de la muqueuse [PRW11]. Cette accentuation est obtenue par des filtres optiques qui n’autorisent que les lumières bleue et verte à passer dans l’endoscope. Ce filtre s’active sur simple appui d’un bouton, ce qui permet au médecin de basculer entre le mode classique (lumière blanche) au mode NBI. La figure 1.3 montre le principe du NBI depuis la source lumineuse jusqu’au capteur de l’imageur. Des études ont montré que le taux de polypes manqués chute de 57% à 31% en comparaison à l’endoscopie en lumière blanche. Il en est de même pour le taux d’adénomes manqués qui lui passe de 49% à 27% [GBC+11]. Cependant, contrairement à la coloscopie en lumière blanche, l’intensité lumineuse du NBI est plus faible (figure 1.4) et rend donc la lecture moins aisée. Figure 1.3 – Fonctionnement du NBI Figure 1.4 – Comparaison entre endoscopie à lumière blanche et endoscopie NBI Fujinon Intelligent Color Enhancement (FICE) Le FICE utilise un endoscope classique avec une source de lumière au Xénon [Fuj07] qui possède un spectre lumineux s’étendant entre 400 et 700 nm. La lumière part de l’endoscope et est réfléchie sur la paroi du côlon qui est récupérée par un capteur CCD (charge-coupled device, dispositif à transfert de charge en français). Puis l’information du capteur est convertie en image. Contrairement au NBI, une étape de traitement d’images est effectuée en sélectionnant des filtres virtuels afin de faire apparaitre des zones intéressantes du côlon. Le FICE permet de sélectionner les images spectrales avec les longueurs d’ondes appropriées pour maximiser la différence dans le spectre de réflexion. Cela permet de reconstruire des images à contraste élevé pour une grande variété de tissus dans le corps. Le FICE effectue le traitement d’image (application des filtres) et le médecin peut passer facilement de la coloscopie classique au mode FICE. La figure 1.5 montre le principe du FICE depuis la source lumineuse jusqu’au capteur de l’imageur.

Coloscopie en imagerie autofluorescente (AFI)

Basée sur un coloscope modifié, cette technique fait appel au principe d’autofluorescence. Le principe de fluorescence est le suivant : quand la lumière réagit avec la matière, des photons sont absorbés. Il y a alors une transition électronique depuis le plus bas niveau d’énergie S0 vers des niveaux plus élevés S1, S2 ou Sn. Les niveaux les plus hauts sont atteints si l’énergie est assez élevée. Ensuite intervient une reconversion de l’énergie interne qui permet de revenir au niveau S1 Vn. On passe alors du niveau Vn au niveau V0 grâce à des interactions entre des molécules de fluorophore et de solvant. Et ce n’est seulement qu’au moment de la transition depuis le niveau S1 V0 qu’intervient le phénomène de fluorescence [Alb01] (voir figure 1.6). Techniquement parlant, la fluorescence est l’émission de photons depuis un état singulier S1. L’intensité du spectre de fluorescence dépend de la population de molécules excitées à l’état S1 V0. L’électron suit un circuit fermé : il commence à S0 V0 vers l’état Sn Vm, puis par reconversion interne, va à l’état S1 V0. Ensuite, il passe à l’état S0 V0 avec une émission de photons (la fluorescence). Mais la fluorescence n’est pas permanente, elle a une durée de vie qui varie de la nanoseconde à la picoseconde. Il existe par ailleurs deux types de fluorescence : l’endogène et l’exogène [AEW92].Figure 1.6 – Diagramme de Jablonski L’autofluorescence est aussi appelée fluorescence endogène. Elle est basée sur des fluorophores naturels qui sont présents dans le corps du patient et certains de ces fluorophores peuvent révéler la présence de cellules cancéreuses. Côté technique, la source de lumière blanche est séparée en lumière d’excitation (à une longueur d’onde particulière, comprise entre 400 et 500 nm) et en lumière verte. Puis, en récupérant la lumière réflechie, une image est affichée à l’écran [ITA+13](voir figure 1.7). L’avantage de cette technique est de permettre une meilleure détection des lésions [RHP+10] [MFS+12]. Cependant, elle peut aussi révéler des zones sans lésions et entraine alors de nombreuses fausses détections [RKH14].