Imagerie interventionnelle et thérapies guidées par l’image

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Contact: E. Breton et P. Renaud

Vue d'ensemble

Les activités de recherche liées à ce thème concernent l’assistance aux gestes médico-chirurgicaux guidés par imagerie ainsi que les activités de recherche clinique. Elles sont réparties en 4 axes : a) radioprotection en radiologie interventionnelle guidée par rayons X, b) assistance aux procédures percutanées guidées par IRM, c) recherche translationnelle en endoscopie flexible et d) recherche clinique en radiologie interventionnelle.

Radioprotection en radiologie interventionnelle guidée par rayons X

Le groupe CAMMA (Computational Modeling and Analysis of Medical Activities) développe des méthodes de détection, modélisation et analyse les activités des cliniciens et des personnels médicaux dans la salle d'opération. Nous employons les méthodes de vision multi-vues RGB-D développées dans le thème "Vision pour la robotique et les applications médicales" pour développer une méthode de radio-protection originale dédiée à la radiologie interventionnelle guidée par rayons X. Elle consiste à détecter les personnes dans la reconstruction 3D de la salle et à présenter sous forme de réalité augmentée le risque d’irradiation, calculé par simulation physique dans l’espace 3D de la salle. Les résultats obtenus ont conduit au démarrage récent d’une collaboration avec le IADI à Nancy pour mettre en place de manière similaire un suivi de l’exposition des personnels au champ magnétique en salle IRM.

Assistance aux procédures percutanées guidées par IRM

Elastographie par résonance magnétique (ERM) dédiées à la radiologie interventionnelle : Une nouvelle méthode d’ERM dite « interventionnelle » est développée au sein du laboratoire afin de s’adapter aux exigences liées à l'environnement clinique. Les différences avec l’ERM conventionnelle concernent notamment l’utilisation de systèmes d’excitation avancés, ainsi que de séquences IRM, et d’algorithmes de reconstruction ultra-rapides qui permettent d’obtenir les propriétés mécaniques en temps réel. Les premiers essais précliniques in vivo ont montré la pertinence de paramètres biomécaniques comme biomarqueurs de lésions thermiques lors d’ablations guidées par IRM.

Projets :

- IMRI-Surg: All-in-one interventional MRI solution for assistance to percutaneous procedures

- ThermoMetRE : Elastographie et thermométrie par IRM simultanées pour le suivi des ablations thermiques

- UNILiverS - Ultrasonic Nonlinear Indenter for Liver Surgery

Suivi d’objets en temps réel dans l’IRM : l'une des difficultés rencontrées par le radiologue lors d'une procédure percutanée est d'avoir à repositionner manuellement le plan image acquis sur son instrument afin de superviser son geste. Afin de lever ce frein au développement de la pratique clinique, deux solutions assistées par ordinateur permettant d’aligner automatiquement le plan image IRM sur l'outil sont proposées : La solution de tracking hybride repose sur la localisation de l'outil par la fusion de l'information visuelle disponible dans l'image IRM et celle fournie par l'image vidéo d'une caméra positionnée dans le tunnel IRM. Le projet XYZ-IRM repose sur le développement et l'utilisation d'un capteur électronique fournissant une mesure directe de position et d'orientation à partir de la mesure par effet Hall des champs magnétiques générés par l'IRM.

Recherche translationnelle en endoscopie flexible

Les projets de développement de robots d'endoscopie flexible conduits depuis plusieurs années (projets Anubis / ISIS) ont conduit à un système appelé STRAS (Single-port and Transluminal Robotic Assistant for Surgeons) suffisamment avancé et performant pour envisager un transfert vers une utilisation clinique. Dans ce but, le projet EASE regroupant I’RCAD, Karl Storz et ICube a été lancé en septembre 2014 avec le soutien de la SATT Conectus. Le travail concerne trois aspects : (1) Tests pré-cliniques du robot actuel sur modèle animal, avec pour cible médicale le traitement des lésions cancéreuses du rectum et du colon. Plus de 20 ESD (Endoscopic Submucosal Dissection) ont été réalisées depuis septembre 2014. Des tests du robot en laparoscopie à trocart unique ont également été menés. (2) Tests d'usabilité du système actuel sur des maquettes de laboratoire. Des novices, des endoscopistes, des chirurgiens et des chirurgiens-endoscopistes sont invités à utiliser le système robotique afin de comparer son utilisation à celle du matériel médical conventionnel. (3) Développement d’un nouveau robot compatible avec les tests cliniques et devant être approuvé par l'ANSM et le CPP. Les efforts portent sur la possibilité de stériliser certaines parties du système, sur la séparation entre parties stériles et non stériles, sur le re-développement du logiciel permettant d'obtenir une certification pour utilisation clinique ainsi que sur l'analyse des risques induits par l'utilisation clinique du robot.

Recherche clinique en radiologie interventionnelle

Le développement de gestes en radiologie interventionnelle fait l’objet d’une activité de recherche clinique intensive. Le Professeur A. Gangi, responsable du Service de radiologie interventionnelle des HUS et membre de l'équipe est pionnier de nombreuses procédures percutanées en radiologie interventionnelle. Les procédures percutanées sont en particulier étudiées, pour l’oncologie et les pathologies osthéo-articulaires. Ces procédures percutanées sont guidées par imagerie temps réel ultrasonore, fluoroscopie X, scanner X, IRM et récemment PET/CT et microscopie confocale in vivo. De nombreuses collaborations avec d’autre spécialités médicales (urologues, cénologues, oncologues, endocrinologues, chirurgiens...) ont permis des procédures percutanées innovantes avec guidage US ou rayon X. L’activité clinique en IRM interventionnelle est très développée et est unique en Europe grâce à un partenariat étroit entre l’équipe AVR, les HUS et l’entreprise Siemens, qui a permis le partage entre recherche et soin d’une IRM interventionnelle de 1,5 T au sein du service du Professeur Gangi.