Auteur : Simon Lessard

Chercheur responsable de l’axe
An Tang

Mots-clés
Imagerie par résonance magnétique (IRM), élastographie, stéatose, stéatohépatite non-alcoolique (NASH), fibrose, foie, abdomen, cancer, carcinome hépatocellulaire, intelligence artificielle.

Domaines de recherche

A. Techniques ultrasonores quantitatives pour le diagnostic de la stéatohépatite non-alcoolique

An Tang est l’investigateur principal de l’essai clinique multidisciplinaire ‘Techniques ultrasonores quantitatives pour le diagnostic de la stéatohépatite non-alcoolique’ en partenariat avec le CHUM et le MUHC. L’étude inclut des volontaires ainsi que des patients atteints de stéatose et stéatohépatite non alcoolique et considère l’histopathologie comme standard de référence. Les techniques ultrasonores quantitatives mises en œuvre incluront l’analyse spectrale, les propriétés du speckle ultrasonore ainsi que les propriétés viscoélastiques. La performance diagnostique des techniques ultrasonores quantitatives sera évaluée pour la quantification de la stéatose, le diagnostic de la stéatohépatite non alcoolique et comparée avec la performance de l’imagerie par résonance magnétique (IRM) (Figure 1). Considérant le caractère non invasif, sécuritaire, économique et portable de l’imagerie ultrasonore, la validation clinique des techniques ultrasonores quantitatives devrait à terme complémenter l’IRM en apportant aux cliniciens de nouvelles techniques d’imagerie dans le contexte de diagnostic et de suivi thérapeutique des maladies chroniques du foie.

Figure 1. 57-year-old woman with type 2 diabetes before and after treatment. (A) Magnetic resonance spectroscopy (MRS), (B) liver mean MRI-proton density fat fraction (PDFF), (C) total liver volume, and (D) total liver fat index (TLFI). Tang A, et al. Diabetes care. 2015;38(7):1339-46.

B. Étude du cancer à l’aide de l’apprentissage profond et de l’intelligence artificielle

An Tang est co-investigateur principal du projet « Cancer Analysis with Deep Learning Artificial Intelligence (CANDELA) » impliquant le développement et l’application clinique de techniques d’intelligence artificielle (IA) en imagerie médicale. A l’aide d’une banque d’images de tumeurs hépatiques, nous évaluons les performances de méthodes d’IA basées sur l’apprentissage profond pour la détection, la segmentation (Figure 2), la classification ainsi que la prédiction des résultats cliniques tels que les taux de survie global et post-ablation. L’apprentissage profond a récemment démontré des performances proches du niveau humain dans les domaines de la reconnaissance et l’identification d’images. Nous estimons que ces techniques ont le potentiel d’améliorer la détection, la segmentation, la précision diagnostique ainsi que la prédiction de la réponse thérapeutique et les taux de survie. La technologie en cours de développement a un fort potentiel de transfert clinique et de commercialisation sous forme de licences technologiques.

Figure 2. Prior work in (A) liver segmentation, (B) automated tumor segmentation (red) in agreement with manual segmentation by radiology experts (green), and (C) vascular segmentation of portal veins (red) and hepatic veins (blue).Tumor segmentation is a required step for advanced feature analysis from images (radiomics).

Figure 3. Study Diagram

C. Synthèse des connaissances en imagerie du foie

Notre groupe réalise parallèlement des études coût-utilité et contribue à des méta-analyses portant sur l’imagerie des maladies chroniques et du cancer du foie. Les études coût-utilité considèrent la pertinence des stratégies de surveillance des patients à haut risque de carcinome hépatocellulaire lorsque les examens d’échographie sont de qualité sous-optimale. Une méta-analyse évaluera la performance diagnostique de l’IRM du foie réalisée avec l’agent hépatobiliaire gadoxetate disodium pour le diagnostic de carcinome hépatocellulaire ainsi que les facteurs qui peuvent affecter cette performance. Ce travail a pour but d’homogénéiser les données probantes avec les guides de pratique en radiologie.

Modalités

Ultrasons (US), imagerie par résonance magnétique (IRM), tomodensitométrie (CT-scan), élastographie.

Pathologies

Cancer du foie; carcinome hépatocellulaire; maladies chroniques du foie; fibrose hépatique; maladie du foie gras non-alcoolique; stéatohépatite non-alcoolique.

Ces projets sont financés par :

Les Instituts de Recherche en Santé du Canada (IRSC), les Fonds de Recherche du Québec en Santé (FRQS), la Fondation de l’Association des Radiologistes du Québec (FARQ), l’Institut de Valorisation des Données (IVADO), le Consortium Québecois pour la Recherche Industrielle et l’Innovation en Technologies Médicales (MEDTEQ) et le Réseau de Bio-Imagerie du Québec (RBIQ).

Publications indexées sur PubMed

Tang A– PubMed – NCBI

Évaluation in vivo de la plaque coronarienne et de ses marqueurs de vulnérabilité par tomodensitométrie

L’athéromatose coronarienne implique des modifications complexes de la paroi artérielle. Les événements aigus, ie infarctus du myocarde et mortalité, sont fréquemment une conséquence de la rupture d’une plaque avec thrombose subséquente, dans plusieurs cas au site d’une sténose qui était jusque là non significative. La tomodensitométrie permet l’évaluation non invasive de la plaque coronarienne, ainsi que de marqueurs de vulnérabilité de celle-ci, et peut ainsi jouer un rôle important dans la stratification du risque. La marqueur de vulnérabilité mesurables par tomodensitométrie sont la présence et le volume de la portion de faible atténuation de la plaque, qui est associé à son contenu lipidique, et le remodelage artériel positif. 

• Nous avons démontré que le volume total de la plaque ainsi que sa portion de faible atténuation peuvent être quantifiés par tomodensitométrie après reconstruction itérative des images, avec des résultats similaires à ce qu’on obtient après reconstruction au moyen du mode traditionnel de rétroprojection filtrée (filtered back projection) (1). Le mode de reconstruction itérative permet à la fois l’amélioration de la qualité de l’image ainsi que l’utilisation de stratégies de réduction de dose de radiation sans pénalité quant au niveau de bruit dans l’image. 

• La population d’hommes et de femmes vivant avec le VIH avance graduellement en âge, ainsi que la mortalité/morbidité associées aux maladies liées à l’âge, comme la maladie coronarienne. Malgré une thérapie antirétrovirale adéquate, les preuves s’accumulent quant à l’effet du rôle crucial de l’inflammation persistante liée aux réservoirs du virus pour expliquer le risque accru d’atteinte cardiovasculaire chez les individus vivant avec le VIH. Notre programme de recherche vise d’évaluation de la plaque coronarienne de façon non invasive au moyen de la tomodensitométrie chez les patients VIH-positifs, en comparaison aux patients VIH-négatifs, dans une sous-cohorte prospective de > 250 sujets, nichée dans la cohorte VIH-Vieillissement (Canadian HIV and Aging Cohort Study (CHACS)) (2-4). Les études d’imagerie à l’intérieur du CHACS impliquent l’évaluation de la relation du fardeau de plaque coronarienne et le volume de graisse épicardique et autres dépôts graisseux (recherche clinique), ainsi qu’avec des facteurs immunologiques liés au VIH, comme les cellules T régulatrices (Tregs), les cellules T mémoire Th17 et la cytokine IL-32. Nous débuterons sous peu une étude randomisée avec contrôle placebo chez les individus vivant avec le VIH, visant l’évaluation de l’athérosclérose subclinique et les biomarqueurs d’imagerie artériels.

Low-attenuation plaque component volume and total plaque volume. CT coronary angiography. Noncalcified plaque (arrows), with intermediate stenosis (A). Plaque characterization for quantitative CT vulnerability feature assessment, using plaque tissue CT attenuation values (B,C). 

Membres du groupe de recherche: 

• Madeleine Durand, MD MSc
• Cécile Tremblay, MD
• Guy Cloutier, Ing PhD
• Gilles Soulez, MD MSc
• Samer Mansour, MD
• Mohammad-Ali Jenabian, PhD
• Petronela Ancuta, PhD
• Mohamed El-Far

1. Chen Z, Boldeanu I, Durand M, Nepveu S, Chin AS, Kauffmann C, Mansour S, Soulez G, Tremblay C, Chartrand-Lefebvre C.  In vivo coronary artery plaque assessment with computed tomography angiography – is there an impact of iterative reconstruction on plaque volume and attenuation metrics?  Acta Radiologica 2017; 58:660-669
2. Chartrand-Lefebvre C, Durand M, Tremblay C.  HIV infection and subclinical coronary atherosclerosis. Ann Intern Med. 2014; 161:923
3. Rau P, Durand M, Mansour S, Tremblay C, Chartrand-Lefebvre C. Coronary calcium assessment with computed tomography in HIV-infected patients.  Atherosclerosis. 2016; 249:99-100
4. Durand M, Chartrand-Lefebvre C, Baril J-G et al. The Canadian HIV and Aging Cohort Study – Determinants of increased risk of cardio-vascular diseases in HIV-infected individuals: rationale and study protocol.  BMC Infectious Diseases (submitted)

Chercheur responsable de l’axe
Gilles Soulez

Co-investigateurs
Rosaire Mongrain (Univ. McGill), Éric Thérasse (Univ. Montréal), Daniel Roy (Univ. Montréal)

Mots-clés
Endovascular Aneursym Repair (EVAR), anévrisme de l’aorte abdominal (AAA), simulation bioméchanique, modélisation réaliste des tissus, radiologie interventionnelle

Contexte clinique
La rupture d’un anévrisme de l’aorte abdominal est la 13^ecause de décès en Amérique du Nord. Plus de 20,000 canadiens reçoivent un diagnostic de AAA chaque année. Le traitement chirurgical peut soit être ouvert, ou minimalement invasif par voie vasculaire. La seconde option radioguidée consiste à déployer une prothèse qui vient sceller le sac anévrismal.

Guidage radioguidé
Nous collaborons depuis plusieurs années avec Siemens Healthinners au développement d’application de fusion d’image interventionnel pour guider le déploiement de prothèses endovasculaires. La géométrie vasculaire personnalisée du patient est extraite de l’examen pré-opératoire puis afficher en fusion sur l’image de guidage fluoroscopique. La géométrie vasculaire est toutefois grandement déformée par l’introduction des outils endovasculaires.

L’objectif spécifique de cet axe est de déformée de manière réaliste la géométrie vasculaire pour reproduire le plus fidèlement possible les forces induites et prédire la position des bifurcations artérielles.

Simulation bioméchanique
Nous avons développé un modèle de simulation reprenant les propriétés biomécaniques des tissus de l’abdomen. La paroi vasculaire, le thrombus, le support rigide osseux, ainsi qu’un modèle 3D de l’abdomen reprenant le comportement mécanique du tissu adipeux. Ce modèle 3D complexe est ensuite utilisé pour simuler l’insertion et le déploiement d’un assemblage de prothèses, reprenant le plus fidèlement possible la déformation observer lors des interventions radioguidées.

Financement
Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG), consortium MEDTEQ, Siemens Healthineers

Publication
Soulez – PubMed