Projet ANR-10-BLAN-0209 – ACouStiC : Aide à la planification Chirurgicale en Stimulation Cérébrale profonde fondée sur l’utilisation de modèles
Programme : Sciences de l'information, de la matière et de l'ingénierie : Sciences de l’information, simulation (Blanc SIMI 2) 2010
Année de financement : 2010
Coordinateur du projet : Monsieur Pierre JANNIN (UNIVERSITE DE RENNES I)
Partenaires : Institut du Cerveau et de la Moelle Épinière; Inria Centre Lille - Nord Europe; Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires; Laboratoire des Sciences de l'Ingénieur, de l'Informatique et de l'Imagerie
Montant : 495192.0 euros
Date de début : 2011
Durée : 48 mois
Résumé : L’objectif principal de ce projet est de développer une stratégie originale et efficace fondée sur l’utilisation de modèles numériques pour aider à la prise de décision lors de la préparation chirurgicale de l’implantation d’électrodes en stimulation cérébrale profonde (SCP) par la simulation du geste et de ses conséquences. Ces modèles sont de deux natures : modèles spécifiques au patient et modèles génériques. Leur force est de formaliser les différents niveaux mis en jeu lorsqu’un chirurgien prend une décision: données, informations et connaissances. Ce projet va développer les méthodes pour 1) générer ces modèles et 2) calculer automatiquement les trajectoires optimales des électrodes de stimulation à partir de ces modèles. Ceci en tenant compte de déformations liées à la procédure chirurgicale et simulées.
La maladie de Parkinson a une prévalence d’environ 1% chez les adultes de 60 ans et plus. Pour la traiter, la méthode de la SCP à haute fréquence, d’abord développée par le neurochirurgien Grenoblois, le Professeur Benabid, a démontré son efficacité comme chirurgie à invasion réduite. La SCP est désormais aussi utilisée pour soigner les troubles moteurs et les maladies neuropsychologiques sévères. L’utilisation de cette technique est perfectible. La littérature a démontré que l’amélioration clinique, ainsi que l’existence de troubles cliniques post opératoires, dépendent fortement de la localisation de l’électrode et donc de la qualité de la préparation chirurgicale.
Nous souhaitons développer une nouvelle approche pour améliorer la précision dans la définition de la trajectoire d’implantation de l’électrode. En ajoutant aux données offertes aujourd’hui au neurochirurgien, la visualisation des vaisseaux sanguins et des sillons corticaux extraits des images IRM du patient, ainsi que celle des fibres de matière blanche calculés à partir d’une imagerie par tenseur de diffusion. Nous souhaitons rendre explicite les informations et connaissances utilisées par les chirurgiens, sous la forme d’un atlas histologique, pour modéliser la connaissance anatomique, et d’atlas anatomo-cliniques, pour modéliser leur expérience chirurgicale. Les atlas anatomo-cliniques regrouperont les localisations des électrodes calculées à partir de scanner post opératoires et recalés dans un repère anatomique commun, et les scores cliniques pré et post opératoires calculées sur chaque patient. Nous développerons une méthode adaptée pour un recalage non linéaire sous millimétrique entre les données du patient et les atlas, ce qui permettra d’utiliser les atlas pour chaque patient. Nous développerons une méthode permettant de calculer automatiquement les trajectoires optimales des électrodes en tenant compte des données et informations du patient, des connaissances disponibles dans les atlas et des règles exprimées par les chirurgiens. Pour plus de précision, nous simulerons aussi les possibles déformations de l’électrode et des structures cérébrales pendant l’intervention chirurgicale et nous intégrerons cette simulation dans le calcul de trajectoire. Enfin, nous porterons particulièrement nos afforts sur la validation des méthodes proposées que ce soit les modèles de déformations, la méthode de recalage ou la méthode de calcul de trajectoires.
Le principal résultat attendu est une suite logicielle pour la planification de SCP qui sera mis à la disposition de la communauté neurochirurgicale et neurologique, compatible avec les environnements logiciels français existants en imagerie médicale.
L’intérêt du projet est d’aborder le problème crucial de la précision en SCP en suivant une approche originale et extensible. Son but est de placer la recherche française au devant de la scène de la planification chirurgicale en SCP.