Un algorithme qui analyse les images IRM et détecte automatiquement les petits changements dans les articulations du genou au fil du temps pourrait être utilisé dans le développement de nouveaux traitements pour l'arthrite.
Une équipe d'ingénieurs, de radiologues et de médecins, dirigée par l'Université de Cambridge, a développé l'algorithme, qui construit un modèle tridimensionnel de l'articulation du genou d'un individu afin de cartographier où l'arthrite affecte le genou. Il crée ensuite automatiquement des «cartes de changement» qui non seulement indiquent aux chercheurs s'il y a eu des changements importants au cours de l'étude, mais leur permettent de localiser exactement où elles se trouvent.
Il existe peu de traitements efficaces contre l'arthrite, et la technique pourrait considérablement stimuler les efforts pour développer et surveiller de nouvelles thérapies pour la maladie. Les résultats sont rapportés dans le Journal d'imagerie par résonance magnétique.
L'arthrose est la forme d'arthrite la plus courante au Royaume-Uni. Il se développe lorsque le cartilage articulaire qui recouvre les extrémités des os et leur permet de glisser doucement les uns sur les autres au niveau des articulations, s'use, entraînant des articulations douloureuses et immobiles. Il n'existe actuellement aucun remède reconnu et le seul traitement définitif est la chirurgie de remplacement articulaire artificiel.
L'arthrose est normalement identifiée sur une radiographie par un rétrécissement de l'espace entre les os de l'articulation en raison d'une perte de cartilage. Cependant, les rayons X n'ont pas assez de sensibilité pour détecter des changements subtils dans l'articulation au fil du temps.
Nous n'avons pas un bon moyen de détecter ces petits changements dans l'articulation au fil du temps afin de voir si les traitements ont un effet. En outre, si nous sommes en mesure de détecter les premiers signes de rupture du cartilage dans les articulations, cela nous aidera à mieux comprendre la maladie, ce qui pourrait conduire à de nouveaux traitements pour cette affection douloureuse. «
Dr James MacKay du Département de radiologie de Cambridge et auteur principal de l'étude
L'étude actuelle s'appuie sur des travaux antérieurs de la même équipe, qui a développé un algorithme pour surveiller les changements subtils des articulations arthritiques dans les tomodensitogrammes. Maintenant, ils utilisent des techniques similaires pour l'IRM, qui fournit des informations plus complètes sur la composition des tissus – pas seulement des informations sur l'épaisseur du cartilage ou des os.
L'IRM est déjà largement utilisée pour diagnostiquer les problèmes articulaires, y compris l'arthrite, mais l'étiquetage manuel de chaque image prend du temps et peut être moins précis que les techniques automatisées ou semi-automatisées lors de la détection de petits changements sur une période de plusieurs mois ou années.
« Grâce à l'expertise en ingénierie de notre équipe, nous avons maintenant une meilleure façon de voir le joint », a déclaré MacKay.
La technique développée par MacKay et ses collègues du département d'ingénierie de Cambridge, appelée cartographie de la surface du cartilage 3D (3D-CaSM), a pu détecter des changements sur une période de six mois qui n'ont pas été détectés à l'aide de techniques de rayons X ou d'IRM standard.
Les chercheurs ont testé leur algorithme sur les articulations du genou de corps qui avaient été donnés pour la recherche médicale, et une autre étude avec des participants humains âgés de 40 à 60 ans. Tous les participants souffraient de douleurs au genou, mais étaient considérés comme trop jeunes pour un remplacement du genou. Leurs articulations ont ensuite été comparées à des personnes du même âge sans douleur articulaire.
« Il y a un certain degré de détérioration de l'articulation qui se produit dans le cadre normal du vieillissement, mais nous voulions nous assurer que les changements que nous détections étaient causés par l'arthrite », a déclaré MacKay. « La sensibilité accrue offerte par le 3D-CaSM nous permet de faire cette distinction qui, nous l'espérons, en fera un outil précieux pour tester l'efficacité de nouvelles thérapies. »
Le logiciel est téléchargeable gratuitement et peut être ajouté aux systèmes existants. MacKay dit que l'algorithme peut facilement être ajouté aux flux de travail existants et que le processus de formation pour les radiologistes est court et simple.
Dans le cadre d'une étude distincte financée par l'Union européenne, les chercheurs utiliseront également l'algorithme pour tester s'il peut prédire quels patients auront besoin d'une arthroplastie du genou, en détectant les premiers signes d'arthrite.
La source:
Référence de la revue:
MacKay, J.W., et al. (2020) Analyse tridimensionnelle en surface des données d'IRM du cartilage dans l'arthrose du genou: validation et application clinique initiale. Journal d'imagerie par résonance magnétique. doi.org/10.1002/jmri.27193.
