Nouveaux outils « open source » pour l’imagerie médicale

Nouvelle boîte à outils informatique pour l'imagerie médicale et le diagnostic du cancer.

 

Image radiographique 3D des poumons et du thorax d’un patient. La boîte à outils TIGRE permet de réduire la dose de radiation du patient d’un facteur 30. (Image : Ander Biguri)

Une nouvelle boîte à outils informatique pour la reconstruction rapide et précise de radiographies 3D est née de la collaboration entre le CERN et l'Université de Bath. Elle pourra être utilisée dans le domaine de l’imagerie médicale et du diagnostic du cancer.

Le logiciel offre un moyen très simple et abordable d’améliorer la qualité des images tout en réduisant potentiellement l’exposition du patient aux rayonnements.

Il utilise la tomographie volumique à faisceau conique (TVFC), une technique de balayage qui permet d’obtenir un ensemble de radiographies 2D, puis de les assembler pour former une image en 3D. Dans le cadre de ce projet collaboratif entre le CERN et l’Université de Bath, Ander Biguri, doctorant à Bath, a analysé toute une série d’algorithmes publiés, déjà utilisés pour la TVFC, qu’il a modifiés afin de les rendre plus rapides. Il a adapté les algorithmes à un ordinateur doté d'un processeur graphique identique à celui que l'on pourrait trouver dans n'importe quelle console de jeux vidéo.

Grâce au nouveau logiciel, le traitement des images médicales est environ 1 000 fois plus rapide qu’avant. Il est également plus facile de comparer des images reconstruites à l'aide d'algorithmes différents. Le projet était coordonné par Manuchehr Soleimani, et par Steven Hancock et Manjit Dosanjh, du CERN.

« Une opération de traitement qui prenait des jours peut désormais être réalisée en quelques minutes sur un ordinateur portable, explique Steven Hancock. Mais ce n'est pas seulement une question de rapidité. Grâce à certains algorithmes, nous pouvons obtenir des images de la même qualité que celles d'un tomodensitomètre, avec moins de projections. En théorie, cela revient à diviser par dix la dose de rayonnements reçue par le patient. »

Ce nouveau logiciel « open source » est hébergé dans un dépôt appelé TIGRE (Tomographic Iterative GPU-based Reconstruction) – « reconstruction itérative d’images médicales à partir d’un processeur graphique ». Dans le cadre de cette collaboration, on espère que le code source libre du logiciel donnera aux chercheurs et aux médecins cliniciens l’occasion de travailler ensemble, et que cette nouvelle technologie pourra être développée et adoptée à grande échelle.

Les créateurs du logiciel ont été aidés par le groupe Transfert de connaissances du CERN (KT), chargé d’accélérer le transfert des innovations en rapport avec le Laboratoire, afin d’en optimiser les effets positifs sur la société.

« Le groupe Transfert de connaissances a mis en relation les créateurs de la boîte à outils avec des interlocuteurs-clés, grâce auxquels ils ont bénéficié d'avis juridiques et de conseils concernant l'obtention d'une licence, la gestion de la propriété intellectuelle et la stratégie de diffusion », commente Tiago Araujo, délégué au transfert de connaissances au CERN, qui a apporté son assistance à l'équipe TIGRE lors de la phase de développement.

« L’équipe TIGRE souhaitait que le logiciel soit "open source", et nous y étions très favorables, car cela ne pouvait qu’amplifier les effets bénéfiques pour la société, indique Charlyne Rabe, juriste au sein du groupe Transfert de connaissances. Au CERN, nous avons travaillé avec l’Université de Bath pour vérifier tous les aspects juridiques avant la diffusion », ajoute-t-elle.

En outre, l’équipe TIGRE a été sélectionnée pour bénéficier du Fonds pour le transfert de connaissances et a reçu 58 000 livres sterling qui ont contribué au financement et à la formation d’un doctorant basé au Royaume-Uni.

« L’aide et le soutien des départements de recherche du CERN et de l’Université de Bath sont également importants pour garantir la diffusion de cette nouvelle technologie », explique Paul Collier, chef du département Faisceaux au CERN. La contribution du département Faisceaux s’élevait à 25 000 livres sterling et celle de l’Université de Bath, à 66 000 livres sterling.

La nouvelle boîte à outils est disponible sur GitHub sous licence libre. Ander Biguri a présenté les résultats récents de la boîte à outils TIGRE à l'occasion de l'évènement « Early-Career Researchers in Medical Applications » du CERN.

Pour en savoir plus :

par Anaïs Rassat, KT group