Pôles de compétitivité
Rechercher :

Projet abouti

Biotechnologies / SantéDispositifs médicaux, nouveaux équipements de santéLogiciels et systèmes embarquésTIC

MINIARA : des logiciels innovants pour mieux soigner le cancer et les maladies neurologiques

Medicen Paris Region, 

Copuright Dosisoft, projet Miniara

Une offre française en logiciel d'imagerie médicale utilisée en médecine nucléaire : pour le traitement du cancer, des maladies de Parkinson, d'Alzheimer, de l'épilepsie et pour le contrôle de qualité en radiothérapie.

Le pôle de compétitivité Medicen a labellisé le projet Miniara. Celui-ci a bénéficié d’une subvention dans le cadre du troisième appel à projets du Fonds unique interministériel (FUI)

Le contexte :

L’imagerie médicale est un atout à tous les stades de la prise en charge du cancer et des maladies dégénératives. Elle est présente du diagnostic pour l’aide à la décision à la planification du traitement. Pendant le traitement, elle est tout aussi indipensable pour le suivi en temps réel des tumeurs à traiter. Elle est utile lors des étapes post-thérapeutiques pour le  suivi des patients, l’évaluation des effets secondaires et des séquelles et la pertinence du traitement. Pour répondre à cette prise en charge, le médecin doit intégrer un volume d’informations issues de technologies diverses (radiologie conventionnelle, scanner TDM, IRM, TEP) et d’examens d’imagerie réalisés dans des conditions différentes, avec une disponibilité et une accessibilité pas toujours très aisée.

Faire émerger un offre française en logiciel d'imagerie médicale

Le projet Miniara devait permettre de faire émerger une offre française en logiciel d’imagerie utilisée dans les services de radiologie, de médecine nucléaire et de radiothérapie. Le projet Miniara avait l’ambition de permettre une meilleure prise en charge des patients en proposant les dernières évolutions du traitement d’images intégrées dans une suite logicielle. Pour ce faire, une phase de validation clinique impliquant l’intégration des outils logiciels « métier », d’une part dans l’environnement informatique dédié, d’autre part dans les protocoles thérapeutiques disponibles, était donc prévue.

Les partenaires du projet

  • DOSIsoft à Cachan est le porteur du projet. C’est une PME, leader sur le marché français des systèmes de planification de traitement en radiothérapie. Issue de l’Institut Gustave Roussy et de l’Institut Curie, elle apporte son expertise dans le développement de logiciels de traitement de données d’imagerie.
  • Medasys à Gif/Yvette est une PME spécialisée dans le développement de logiciels pour l’imagerie. Elle est  n°2 français des logiciels pour laboratoire d’analyse. Elle a développé une offre importante en gestion des dossiers médicaux personnels. Dans le projet, elle a contribué aux travaux de  transfert des données images / patients dans un environnement communiquant complexe.
  • Le CEA SHFJ, CEA Neurospin, CEA List, possèdent un acquis considérable en matière d’interaction rayonnement – matière, de dosimétrie (Laboratoire national Henri Becquerel) et d’imagerie médicale. Le CEA apporte au projet son expertise en imagerie dosimétrique et en fonctionnelle.
  • L'IMNC du CNRS, le laboratoire a développé les outils permettant une exploitation quantitative fiable des images de médecine nucléaire.
  • Le CHU de Tours intervient avec l’équipe INSERM U619 pour le développement des logiciels spécialisés en médecine nucléaire et la validation des outils proposés pour l’aide au diagnostic (maladies dégénératives).
  • L’équipe CNRS UMR 5515 (Creatis) de Lyon est partenaire du Centre Léon Bérard de Lyon, premier centre de lutte contre le cancer à être équipé d’une imagerie embarquée sur un appareil de traitement Elekta. Son implication dans le projet concerne l’imagerie dynamique et l’asservissement du traitement en radiothérapie à l’imagerie embarquée.
  • Le Laboratoire de traitement et communication de l'information de l'Ecole Nationale Supérieure des Télécommunications (ENST Paris, CNRS UMR 5141) développe des outils informatiques originaux pour la segmentation multimodale et le suivi longitudinal du patient.
  • L’équipe Asclépios de l’INRIA Sophia Antipolis développe les modules de la simulation de la respiration et de l’exploitation de l’imagerie 4D pour une planification 4D du traitement des tumeurs pulmonaires et de la glande mammaire. Elle a apporté son expertise en matière de recalage d’images et de la segmentation à partir d’Atlas anatomique.
  • Deux établissements de soin : 
    • L’Hôpital Tenon de l’Assistance Publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) apporte son expérience clinique dans le domaine de la radiothérapie et interviendra particulièrement pour le développement des modules de l’imagerie dosimétrique. L’Hôpital Pitié Salpêtrière de l’Assistance Publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) intervient tout au long du projet pour l’expression du besoin et la validation clinique, particulièrement en radiothérapie et en imagerie de la médecine nucléaire
    • L’Institut Curie, Centre de recherche, d’enseignement et de soins, apporte son expertise clinique en radiothérapie pour l’introduction des nouvelles technologies : la reconstruction de la dose dans le patient à partir de l’imagerie de contrôle.

Les travaux menés

La médecine nucléaire pour le traitement du cancer

Les modalités d'imagerie de la médecine nucléaire offrent la possibilité aux cliniciens d'observer, en plus de l'anatomie interne d'un patient, l'activité métabolique de ses organes. On injecte par voie intraveineuse, un traceur contenant un élément faiblement radioactif dont on connaît le comportement et les propriétés biologiques. Grâce au comptage des émissions produites par le traceur, on peut créer, une image du fonctionnement d'un organe. Ces images sont réalisées à l'aide de machines, dites hybrides. Elles  combinent l'acquisition lors d'un même examen clinique d'une série d'images. Celles-ci décrivent à la fois l'anatomie du patient et aussi l’activité fonctionnelle d’une zone grâce à la présence du traceur. Les images font apparaître en couleurs les zones de forte « activité » ou concentration. On utilise par exemple le fluor (18F) comme traceur incorporé dans une molécule de glucose. Ce traceur est semblable au glucose. Il se fixe dans les tissus qui consomment le plus de sucre : le muscle cardiaque, le cerveau mais aussi les tumeurs. Ainsi ce procédé permet de visualiser le métabolisme des cellules cancéreuses et donc de les mesurer. Une machine hybride de type TEP (Tomographie par émission de positons) / TDM (Tomodensitométrie) permet l'acquisition et la reconstruction de volumes d'images issues de ce traceur.

Le projet a permis de développer une application nouvelle, appelée Planet Onco. Celle-ci incorpore des outils logiciels de traitement d'images pour la détection automatique des tumeurs et le suivi de leurs modifications dans le temps. Ces fonctionnalités trouvent deux applications principales : pour le diagnostic en oncologie et le suivi de l'évolution des tumeurs d'un patient en fonction des examens pratiqués. Le but était d'évaluer la pertinence du traitement mis en œuvre (radiothérapie ou chimiothérapie).   Un exemple du suivi d'une tumeur au cours de plusieurs examens est montré sur la figure suivante.

 

Segmentation d'une tumeur pulmonaire et appréciation de son évolution pour quatre examens TEP FDG / TDM. Les quatre colonnes montrent le suivi d’une tumeur dans le temps (sur quatre périodes). Les mesures effectuées à cette occasion permettent de confirmer la pertinence des soins mis en oeuvre.

Médecine nucléaire en neurologie

Une plateforme logicielle nommée Planet Neuro pour les applications de la médecine nucléaire en neurologie a également été développée. Elle est dédiée au diagnostic des maladies neuro-dégénératives (Alzheimer, Parkinson) et au traitement de l'épilepsie rebelle aux traitements médicamenteux.   Pour ces applications, un autre traceur couplé à une machine dite TEMP (Tomographie par émission monophotonique) permet de renseigner le praticien sur le débit sanguin cérébral en chaque zone du cerveau. Ainsi, les images acquises lors d’un examen effectué à l'issue d'une crise d'épilepsie refléteront le débit sanguin cérébral au moment de l'injection du traceur. Elles permettront d'identifier la zone de la crise et ainsi la localisation du foyer de l’épilepsie.   Dans le cas du diagnostic de la maladie d'Alzheimer, on viendra rechercher des zones moins irriguées par le sang, en comparant la série d'images du patient à une série modèle construite à partir d'un effectif représentatif de plusieurs patients normaux.   Les figures suivantes montrent deux exemples de ces traitements associés à la mesure et la localisation dans le cerveau de la perfusion cérébrale.  

A gauche : localisation de la partie du cerveau impliquée dans une crise d'épilepsie (hyper perfusion)

A droite : Mise en évidence des hypo perfusions du traceur caractéristiques de la maladie d'Alzheimer

Le contrôle de qualité de la radiothérapie

En radiothérapie, l’imagerie médicale est un atout décisionnel de première importance à tous les stades de la prise en charge de la maladie : du diagnostic jusqu’au suivi du patient, en passant par la vérification et l’adaptation du traitement séance après séance.

Avec le système de contrôle de dose in vivo du logiciel EPIgray, l’imagerie n’est plus seulement un moyen de vérification du positionnement du patient. Elle devient aussi la solution pour comparer en quasi temps réel, la dose réellement délivrée à la dose planifiée. EPIgray est totalement intégré au plateau technique du service de radiothérapie. L’image obtenue par transmission permet automatiquement de redéfinir la dose nécessaire soit dans le volume tumoral, soit au sein d’organes à risques. Une information concernant les écarts de dose est alors affichée. Un signal d’alerte est émis si les résultats sont hors tolérance. Les écarts constatés peuvent résulter d’un mauvais positionnement du patient, d’une modification de l’anatomie (fonte tumorale, amaigrissement, mouvements internes, etc.), d’une instabilité de la machine de traitement, d’une erreur de mise en place d’accessoires ou encore d’emploi de paramètres de traitement corrompus lors de la transmission informatique des données.

 

EPIgray offre ainsi la possibilité de suivre et d’analyser les modifications anatomiques du patient au cours de son traitement. Il permet d’en certifier le bon déroulement ou d’alerter les cliniciens si une adaptation thérapeutique est nécessaire.

Premières retombées technologiques et économiques

Produits, prototypes, issus des travaux de R&D

  • le logiciel Epigray est unique au plan international. Lors des séances de radiothérapies, il permet de mettre en oeuvre un contrôle in vivo des doses délivrées et de détecter des erreurs de dosages d’origines diverses (mauvaise position du patient, modification de l’anatomie, etc.). Ce logiciel vient de bénéficier d’une autorisation de commercialisation aux Etats-Unis.
  • le logiciel SIMAgo4D (intégré dans l’offre TPS ISOgray) permet la prise en compte des mouvements respiratoires du patients ainsi que l’évolution de la tumeur et de la morphologie du patient entre les séances du traitement. Ce logiciel consolide l’offre de Dosisoft.
  • une famille de logiciels en imagerie moléculaire (Planet) est encore en phase de prototype. Elle se décline en deux applications. Planet Onco est incorporé au traitement d’images pour la détection automatique des tumeurs et le suivi de leurs modifications dans le temps. Planet Neuro permet un diagnostic des maladies neurodégénératives comme les maladies d’Alzheimer et Parkinson et l’épilepsie rebelle au traitements médicamenteux.

Brevets : un en projet

Thèses : 4

Publications scientifiques à comité de lecture : 26 (dont 24 à l’international)

Conférences internationales : 33 communications dans des congrès dont 27 internationaux  

Emplois créés ou sauvegardés, dont CDD : 5 personnes. De plus, les partenaires académiques ont recruté  13 personnes hautement qualifiées en CDD, dont  2 post doctorant, 3 doctorants, 7 ingénieurs et 1 radiophysicien

Perspectives technologiques et économiques

  • Les logiciels Epigray, Simago 4D et  Planet onco sont commercialisés depuis 2011. En particulier, pour le logiciel Epigray, des négociations très avancées sont en cours avec un grand groupe industriel, pour la commercialisation à l’export ( l’autorisation de la commercialisation d'Epigray aux Etats Unis est effective).
  • Le logiciel Planet neuro est toujours en cours de développement. Le dossier de marquage CE n'est donc pas envisagé avant la finalisation et la validation clinique d'une nouvelle version plus avancée.  

Les travaux menés ont également abouti au développement de nouveaux projets en cours ou à venir :

  • le projet INSPIRA (ISI / OSEO) qui vise à développer et à commercialiser des produits logiciels et matériels pour améliorer et renforcer la sécurité et la qualité des traitements en radiothérapie ; 
  • le projet IMOVA (FUI) dédié au développement et la validation de nouveaux produits d'imagerie moléculaire de l'athérothrombose, ainsi qu'un logiciel de quantification et de localisation corrigées du signal SPECT et TEP en imagerie vasculaire ;
  • Dosisoft envisage de développer des algorithmes de quantifications et de segmentations aux nouvelles molécules proposées par l’industrie radio pharmaceutique dans le cadre du diagnostic et du suivi de la maladie d’Alzheimer (projet ISI en cours de montage).    

Les pôles de compétitivité
DATAR et Ministère de l'Économie, des Finances et de l'Industrie

http://competitivite.gouv.fr/index.php?id=576