IA et COVID-19
Un algorithme développé de manière collaborative au service de la médecine de précision

AI Covid-19 algorithm
IA et COVID-19
 
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La pandémie de COVID-19 continue de se propager et de mettre à l’épreuve l’ensemble des systèmes de santé. Elle révèle des difficultés cliniques et opérationnelles majeures pour les professionnels de santé du monde entier.

Pour Siemens Healthineers, l’Intelligence Artificielle peut être un outil précieux dans le diagnostic, la planification thérapeutique et le suivi des patients atteints ou suspectés de COVID-19. Conscient de l’urgence et de la complexité de la gestion de cette situation par les professionnels de santé, Siemens Healthineers a développé en collaboration avec son réseau de recherche la solution « CT Pneumonia Analysis »*, enrichie par l’Intelligence Artificielle.

Récemment déployé sur les consoles de post-traitement syngo.via, syngo.via Frontier et AI-Rad Companion, son utilisation est désormais possible à des fins de recherche.

L’enjeu du diagnostic et de la planification thérapeutique du COVID-19

Des études préliminaires 1 ont démontré la bonne sensibilité du scanner pulmonaire chez les patients suspectés d’être atteints de COVID-19. Les principales caractéristiques d’un poumon de patient infecté par le COVID-19 sont des opacités en verre dépoli focales périphériques ou multifocales et des opacités de consolidation.

  • On observe lors d’une pneumopathie liée au COVID 19 des opacités périphériques et postérieures sur les images tomodensitométriques du poumon.
  • En tant que solution d’imagerie perfectionnée, le scanner peut jouer un rôle majeur dans le diagnostic du COVID-19.
Images created with Cinematic Rendering, Courtesy of CHR East Belgium Verviers
Images created with Cinematic Rendering, Courtesy of CHR East Belgium Verviers
Images created with Cinematic Rendering, Courtesy of CHR East Belgium Verviers
Images created with Cinematic Rendering, Courtesy of CHR East Belgium Verviers

 
Le scanner thoracique sans injection de produit de contraste s’est avéré utile pour diagnostiquer la maladie, évaluer le degré de sévérité de l’atteinte pulmonaire, et effectuer son suivi, mais aussi pour permettre d’adapter la prise en charge thérapeutique des patients.

La collaboration pour répondre à une situation complexe

L’aspiration de Siemens Healthineers à faire avancer l’innovation pour que chacun de nous vive en meilleure santé, plus longtemps, est plus que jamais d’actualité. Les partenaires cliniques et les équipes de Siemens Healthineers ont mis leurs efforts en commun pour développer de nouveaux algorithmes et ainsi lutter ensemble contre la pandémie de COVID-19.

Siemens Healthineers remercie les partenaires ci-dessous :

(1) Hôpital Foch, Suresnes, France
(2) Northwell Health, New York, NY, États-Unis
(3) Hôpital universitaire de Bâle, Clinique de radiologie et médecine nucléaire, Bâle, Suisse
(4) Hôpital général de Vancouver, Vancouver, Canada
(5) Clínica Universidad de Navarra, Navarra, Espagne
(6) Health Time, Jaén, Espagne
(7) Houston Methodist, Texas, États-Unis
et de nombreux autres établissements de première ligne

Et c’est avec son centre de recherche en IA de Princeton (New Jersey, USA), son centre de développement informatique de Bangalore (Inde), ses experts produits en tomodensitométrie de Forchheim (Allemagne), ses collaborateurs de Saint-Denis en charge du partenariat avec l’Hôpital Foch de Suresnes (France) et son propre supercalculateur Sherlock que Siemens Healthineers est parvenu à étoffer son portefeuille de logiciel avec l’algorithme « CT Pneumonia Analysis ».

Comment l’algorithme CT Pneumonia Analysis fonctionne-t-il ?

Destiné à la recherche, l’algorithme est conçu pour identifier et quantifier automatiquement les régions hyperdenses du poumon. Son utilisation permet d’analyser facilement les images scanographiques pulmonaires. 

L’algorithme utilise les images résultant d’examens scanographiques non-injectés et effectue sur ces images une segmentation volumique (3D) des poumons, des lobes et des zones lésées.

Il produit deux mesures combinées de la gravité de l'atteinte des poumons et des lobes, quantifiant à la fois l'étendue des anomalies COVID-19 et la présence de fortes opacités (consolidation). Il a été démontré que les anomalies de forte opacité sont en corrélation avec des symptômes sévères. La première mesure de la gravité de la maladie est globale, tandis que la seconde est calculée au niveau des lobes.

Première mesure globale :

  • Pourcentage d'opacité (PO) : Pourcentage du volume des anomalies par rapport au volume total des poumons.
  • Pourcentage de forte opacité (PHO) : Pourcentage du volume de forte opacité par rapport au volume total des poumons.

Deuxième mesure au niveau des lobes :

  • Score de gravité pulmonaire (LSS) : Etendue des anomalies dans chaque lobe.
  • Indice de haute opacité pulmonaire (LHOS) : Etendue des anomalies de forte opacité pour chaque lobe.

Les résultats calculés peuvent être utilisés pour analyser la gravité et surveiller la progression des anomalies chez les patients présentant des symptômes de COVID-19.

La performance de la méthode dans l'estimation des PO, LSS, PHO et LHOS est évaluée sur une base de données de 100 cas COVID-19 confirmés et 100 cas contrôles provenant de plusieurs établissements du Canada, d'Europe et des États-Unis. La vérité terrain (référence) est établie par des lectures et annotations manuelles d’experts médicaux des poumons, des lobes pulmonaires et des lésions.

Aperçus de l'outil

Cas 1
Cas 2
Cas 1: Post-traitement réalisé avec AI-Rad Companion Research
Cas 1: Post-traitement réalisé avec AI-Rad Companion Research

Avec l'aimable autorisation du CHR East Belgium Verviers
Cas 1: Post-traitement réalisé avec AI-Rad Companion Research
Cas 1: Post-traitement réalisé avec AI-Rad Companion Research

Avec l'aimable autorisation du CHR East Belgium Verviers
Cas 1: Post-traitement réalisé avec AI-Rad Companion Research
Cas 1: Post-traitement réalisé avec AI-Rad Companion Research

Avec l'aimable autorisation du CHR East Belgium Verviers
Cas 2 : Post-traitement réalisé avec syngo.via, avec l'aimable autorisation du Prof. Alkadhi, University Hospital Zurich, Suisse
Cas 2 : Post-traitement réalisé avec syngo.via

Avec l'aimable autorisation du Prof. Alkadhi, University Hospital Zurich, Suisse
Cas 2 : Post-traitement réalisé avec syngo.via, avec l'aimable autorisation du Prof. Alkadhi, University Hospital Zurich, Suisse
Cas 2: Post-traitement réalisé avec syngo.via

Avec l'aimable autorisation du Prof. Alkadhi, University Hospital Zurich, Suisse
Cas 2 : Post-traitement réalisé avec syngo.via, avec l'aimable autorisation du Prof. Alkadhi, University Hospital Zurich, Suisse
Cas 2 : Post-traitement réalisé avec syngo.via

Avec l'aimable autorisation du Prof. Alkadhi, University Hospital Zurich, Suisse

Les configurations requises pour utiliser CT Pneumonia Analysis en environnement de recherche

Pour permettre une utilisation facile de « CT Pneumonia Analysis », Siemens Healthineers le propose sur toutes les solutions de post-traitement que vous utilisez dans vos workflows existants.

syngo.via openApps CT Pneumonia Analysis : grâce à OpenApps, syngo.via se connecte au Digital Marketplace de Siemens Healthineers. OpenApps permet l’accès à un éventail de solutions logicielles de traitement d’images grâce auquel vous pourrez désormais découvrir les applications de Siemens Healthineers et celles d’autres fournisseurs, le tout directement sur votre environnement syngo.via.

syngo.via Frontier CT Pneumonia Analysis : syngo.via Frontier vous permet de renforcer votre position dans le domaine de la recherche médicale en accédant facilement à de nombreux prototypes de post-traitement parfaitement intégrés dans votre environnement syngo.via. syngo.via Frontier Prototype Store est constamment enrichi par de nouvelles contributions. Vous y trouverez désormais « CT Pneumonia Analysis ».

AI-Rad Companion Research CT Pneumonia* Analysis : AI-Rad Companion est la famille de solutions d’aide au diagnostic et à la prise de décision augmentées par l’IA de Siemens Healthineers. Elle s’appuie sur l’infrastructure certifiée et sécurisée teamplay. AI-Rad Companion permet de soulager les radiologues de certaines tâches de routine, renforçant l’efficacité et la qualité des procédures d’imagerie diagnostique.


Les solutions de cette gamme réalisent un post-traitement automatique de l’ensemble des données d’imagerie au moyen d’algorithmes enrichis par l’IA. L’automatisation des tâches répétitives et fastidieuses aide à simplifier votre flux de travail quotidien pour vous permettre de vous concentrer sur les cas les plus critiques.

Les retours d'expérience

« CT Pneumonia Analysis, développé rapidement par Siemens Healthineers, a été très utile pour évaluer l'étendue et la cartographie de la pneumonie COVID 19. L'outil est très facile à utiliser et permet d'avoir une quantification séparée des opacités en verre dépoli et des consolidations. » Dr François Mellot - Chef du service de radiologie - Hôpital Foch, Suresnes, France
« La quantification automatisée des anomalies associées au COVID-19 à partir d'un scanner thoracique est une bénédiction appréciée des radiologues. Après utilisation du prototype sur plus de 100 examens scanners de patients atteints de pneumonie COVID 19, nous pouvons témoigner que l'outil est efficace, précis et convivial. » Pr Philippe Grenier - Hôpital Foch, Suresnes, France
« Un tel outil est particulièrement attendu par les radiologues, car il existe une demande urgente et insistante pour calculer l'étendue et la gravité de la pneumonie COVID-19 de manière reproductible, pour les essais cliniques qui évaluent la réponse au traitement. » Pr Philippe Grenier - Hôpital Foch, Suresnes, France

* L’algorithme « CT Pneumonia Analysis » a été développé à des fins de recherche et n’est pas destiné à un usage clinique. Sa disponibilité future en tant que produit ne peut être garantie.

1https://pubs.rsna.org/doi/10.1148/radiol.2020201365, 22.04.2020