Vers un patient numérique personnalisé pour le diagnostic et la thérapie guidés par l’image

Abstract

/sciences 2011 ; 27 : 208-13 Après la découverte des rayons X à la fin du XIX e siècle, le XX e siècle a connu le développement spectaculaire des technologies d'imagerie du corps humain in vivo. Les quatre principales modalités d'imagerie volumique actuellement utilisées de façon courante en clinique (IRM [imagerie par résonance magnétique], scanner X, échographie, médecine nucléaire [23] fournissent des informations sur l'anatomie (la forme) et la physiologie (le fonctionnement) des organes du corps humain. Ces informations peuvent être complétées par une myriade de signaux biomédicaux et de modalités d'imagerie complémentaires dont la liste ne cesse de s'allonger (par exemple la microscopie confocale fibrée que nous illustrerons plus loin) et qui offrent une large gamme de résolutions spatiales (de quelques millimètres au micron) et temporelles (de quelques secondes à la milliseconde). Ces informations sont si riches qu'il est difficile de les analyser globalement et quantitativement sans l'aide de l'informatique. C'est une des raisons pour lesquelles de nombreux logiciels d'aide à l'analyse des images médicales ont été dévelop-pés depuis plus d'une trentaine d'années [1][2][3][4]. La plupart de ces logiciels s'appuient sur des modèles plus ou moins complexes des images observées qui prennent progressivement en compte une modélisation explicite de l'anatomie et de la physiologie du patient. Durant la même période, des progrès importants ont été réalisés pour simuler avec des modèles mathématiques et informatiques le fonctionnement du vivant, à des échelles allant des gènes à la cellule, et de la cellule au corps entier [5]. Or cette seconde catégorie de modèles [6,7] simule le vivant à une échelle qui est compatible avec les images médicales et rend possible une confrontation précise entre simulations et observations, dans le but d'ajuster les paramètres des modèles afin qu'ils reproduisent le plus fidèlement possible les images du patient considéré. On peut ainsi transformer des modèles génériques du vivant en modèles personnalisés du corps humain, simulant l'anatomie et la physiologie d'un patient spécifique [8]. Un modèle numérique ainsi personnalisé est beaucoup plus puissant pour interpréter les images médicales du patient ; ses paramètres permettent de quantifier des données anatomiques et physiologiques très utiles au diagnostic. Par ailleurs, un tel modèle, une fois ses paramètres ajustés aux images du patient à un instant donné, peut simuler l'évolution future d'une pathologie, planifier et simuler de façon suffisamment réaliste une intervention afin d'en optimiser les effets et assister ainsi la thérapie. Ces différentes possibilités sont illustrées par la Figure 1. Une propriété essentielle de ces modèles numériques du patient est leur caractère multi-niveaux : ils présentent généralement : -un niveau géométrique destiné à capturer la forme des organes, ou par exemple l'extension et le volume de lésions ; Représentation en sciences du vivant (5)

Le cœur numérique personnalisé

“…Ces perspectives s'inscrivent plus largement dans le cadre du développement du patient numérique personnalisé [40] au service d'une médecine personnalisée, plus préventive et plus prédictive.…”