Assessment of fetal corpus callosum biometry by 3D super-resolution reconstructed T2-weighted magnetic resonance imaging
Details
Serval ID
serval:BIB_BC0A9AC1D65D
Type
PhD thesis: a PhD thesis.
Collection
Publications
Institution
Title
Assessment of fetal corpus callosum biometry by 3D super-resolution reconstructed T2-weighted magnetic resonance imaging
Director(s)
Bach Cuadra Meritxell
Codirector(s)
Koob Mériam
Institution details
Université de Lausanne, Faculté de biologie et médecine
Publication state
Accepted
Issued date
04/02/2025
Language
english
Abstract
Le corps calleux (CC) est une structure cérébrale clé jouant un rôle fondamental dans l’intégration des fonctions cérébrales latéralisées. Chez les 0.3 à 0.7% des personnes venant au monde avec un corps calleux absent, que ce soit totalement ou partiellement, le développement neurologique est étrangement variable. L’évaluation prénatale du CC est essentielle et passe par une appréciation biométrique précise qui contribue à établir un pronostic et à anticiper les soins anté- et post-nataux.
L’évaluation prénatale du CC s’appuie sur deux modalités d’imagerie complémentaires : l’échographie (US) qui est utilisée pour le dépistage et l’imagerie par résonance magnétique (IRM) pondérée T2 (T2WS) pour compléter le bilan. L’IRM foetale clinique présente néanmoins certaines limitations comme les artéfacts induits par les mouvements imprévisibles du fœtus et la résolution spatiale limite en dehors du plan d’acquisition. Afin de surmonter ces obstacles, une nouvelle technique - l'IRM super-résolution (SR) - a été développée. Elle repose sur des algorithmes de correction de mouvements et d’interpolation de données et permet d’obtenir un volume en 3D de meilleure résolution dans les trois orientations de l’espace. Bien que prometteuse, l'intégration de cette technique en clinique reste un défi. Une validation par rapport aux références actuelles, notamment à l’échographie, est nécessaire avant d’envisager son implémentation. Cette étude y contribue en évaluant la précision de la biométrie du CC en utilisant la SR, comparée à l’échographie et à l’IRM conventionnelle (T2WS).
Pour ce faire, nous avons rétrospectivement sélectionné une population de 57 fœtus ayant bénéficié d’IRM cérébrales (et d’US) entre 2014 et 2021 au CHUV. La longueur du CC, la hauteur de ses 4 segments (rostrum, genou, corps et splenium) ainsi que son aire ont été mesurées par deux observateurs : Le premier, junior, supervisé directement pour la lecture des US et le deuxième - senior. L’analyse statistique a principalement porté sur une comparaison entre les modalités et entre les observateurs.
Nos résultats montrent que la SR, grâce à son approche multiplanaire et à sa meilleure résolution spatiale isotropique à 1mm, présente un taux nettement plus faible de segments du CC non-visualisés par rapport à l'US et à la T2WS. Ces omissions concernaient principalement le segment rostral du CC. En termes de biométrie, les mesures de la longueur du CC (LCC) et des segment postérieurs et moyens étaient similaires entre les modalités d’image etudiées. Cependant, des différences ont été observées pour les segments antérieurs (rostrum et genou), qui restent difficiles à mesurer même en SR. Nous avançons plusieurs hypothèses pour expliquer cette difficulté persistante, comme la taille millimétrique du rostrum, se heurtant à l’effet du volume partiel et le rôle de l’environnement liquidien variable du cerveau foetal. L’étude a également validé des régression linéaires pour la LCC et introduit des valeurs normatives auparavant inexistantes pour les hauteurs des sous-segments du CC en T2WS et en SR.
Bien que cette étude présente des résultats prometteurs, la portée de ses conclusions est réduite par sa nature rétrospective, son faible effectif, l’absence de données d’imagerie post-natale et de suivi clinique à long terme ainsi que par un intervalle toléré de 2 semaines entre les US et les IRM. En termes de perspectives, les recherches futures devraient inclure des cohortes plus importantes, notamment de patients avec agénésie partiel calleuse, et un suivi clinique prolongé. D’un point de vue ingénierie, des progrès vers l’automatisation complète du processus de reconstruction SR doivent être encouragés.
En conclusion, cette étude montre que la SR permet une évaluation fiable et plus fréquemment possible de la longueur du CC et des hauteurs des segments postérieurs et moyens du CC, même si son utilisation ne peut pas encore être appliquée dans la pratique clinique courante. En cas de difficultés d'évaluation par US, la SR pourrait offrir une alternative précieuse. Des recherches supplémentaires sont cependant nécessaires pour valider cette technique et faciliter son intégration dans la pratique clinique courante. La SR pourrait ainsi devenir un outil essentiel pour mieux comprendre les anomalies du CC et leur impact sur le développement neurologique global. Soulignons pour le mot de la fin l’excellent exemple de collaboration entre cliniciens et ingénieurs que cette étude a représenté.
L’évaluation prénatale du CC s’appuie sur deux modalités d’imagerie complémentaires : l’échographie (US) qui est utilisée pour le dépistage et l’imagerie par résonance magnétique (IRM) pondérée T2 (T2WS) pour compléter le bilan. L’IRM foetale clinique présente néanmoins certaines limitations comme les artéfacts induits par les mouvements imprévisibles du fœtus et la résolution spatiale limite en dehors du plan d’acquisition. Afin de surmonter ces obstacles, une nouvelle technique - l'IRM super-résolution (SR) - a été développée. Elle repose sur des algorithmes de correction de mouvements et d’interpolation de données et permet d’obtenir un volume en 3D de meilleure résolution dans les trois orientations de l’espace. Bien que prometteuse, l'intégration de cette technique en clinique reste un défi. Une validation par rapport aux références actuelles, notamment à l’échographie, est nécessaire avant d’envisager son implémentation. Cette étude y contribue en évaluant la précision de la biométrie du CC en utilisant la SR, comparée à l’échographie et à l’IRM conventionnelle (T2WS).
Pour ce faire, nous avons rétrospectivement sélectionné une population de 57 fœtus ayant bénéficié d’IRM cérébrales (et d’US) entre 2014 et 2021 au CHUV. La longueur du CC, la hauteur de ses 4 segments (rostrum, genou, corps et splenium) ainsi que son aire ont été mesurées par deux observateurs : Le premier, junior, supervisé directement pour la lecture des US et le deuxième - senior. L’analyse statistique a principalement porté sur une comparaison entre les modalités et entre les observateurs.
Nos résultats montrent que la SR, grâce à son approche multiplanaire et à sa meilleure résolution spatiale isotropique à 1mm, présente un taux nettement plus faible de segments du CC non-visualisés par rapport à l'US et à la T2WS. Ces omissions concernaient principalement le segment rostral du CC. En termes de biométrie, les mesures de la longueur du CC (LCC) et des segment postérieurs et moyens étaient similaires entre les modalités d’image etudiées. Cependant, des différences ont été observées pour les segments antérieurs (rostrum et genou), qui restent difficiles à mesurer même en SR. Nous avançons plusieurs hypothèses pour expliquer cette difficulté persistante, comme la taille millimétrique du rostrum, se heurtant à l’effet du volume partiel et le rôle de l’environnement liquidien variable du cerveau foetal. L’étude a également validé des régression linéaires pour la LCC et introduit des valeurs normatives auparavant inexistantes pour les hauteurs des sous-segments du CC en T2WS et en SR.
Bien que cette étude présente des résultats prometteurs, la portée de ses conclusions est réduite par sa nature rétrospective, son faible effectif, l’absence de données d’imagerie post-natale et de suivi clinique à long terme ainsi que par un intervalle toléré de 2 semaines entre les US et les IRM. En termes de perspectives, les recherches futures devraient inclure des cohortes plus importantes, notamment de patients avec agénésie partiel calleuse, et un suivi clinique prolongé. D’un point de vue ingénierie, des progrès vers l’automatisation complète du processus de reconstruction SR doivent être encouragés.
En conclusion, cette étude montre que la SR permet une évaluation fiable et plus fréquemment possible de la longueur du CC et des hauteurs des segments postérieurs et moyens du CC, même si son utilisation ne peut pas encore être appliquée dans la pratique clinique courante. En cas de difficultés d'évaluation par US, la SR pourrait offrir une alternative précieuse. Des recherches supplémentaires sont cependant nécessaires pour valider cette technique et faciliter son intégration dans la pratique clinique courante. La SR pourrait ainsi devenir un outil essentiel pour mieux comprendre les anomalies du CC et leur impact sur le développement neurologique global. Soulignons pour le mot de la fin l’excellent exemple de collaboration entre cliniciens et ingénieurs que cette étude a représenté.
Keywords
super-resolution reconstruction, magnetic resonance imaging, ultrasound, biometry, fetal brain, corpus callosum, corpus callosum segments, agenesis of the corpus callosum
Create date
20/03/2025 11:10
Last modification date
28/03/2025 8:21