IMED: Histoire et enjeux

Histoire de l'imagerie medicale
Formats, problemes et interet

Histoire de l'imagerie medicale

Quelle medecine a l'eqoque prehistorique ?

Pas d'IRM ou de radio, mais deja des notions de medecine a l'ecole (bah oui, on etait deja malade a l'epoque…)

Pathologies de l'epoque
- caries
- fractures
- maladies virales et bacterienne
- migraines
- etc.
Notions de soins par les plantes
- Usage externe et interne
Grosse influence des coyances/spiritualites
- Role important du Chaman

A l'epoque, on avait l'ecorce de saule, cad l'aspirine

L'observation est la premiere source de savoir.

Des connaissances plus poussees qu'on ne le pense…

Maitrise de coutures et tests de soins dentaires
Maitrise des notions de fractures
- Ateles en bois et immobilisation du membre
Notions de "chirurgie"
- Survie aux trepanations (meme si leur raison reste flou)
- Trepanations: trou dans le crane

Le trou est "lisse", cad que la personne est restee en vie assez longtemps pour que ca cicatrise

La transmission des savoirs se fait de generations en generations

La medecine durant l'antiquite

Mesopotamie

1750 avant JC: texte de loi sur la medecine et la chirurgie:

Mise en place de protocole medical d'auscultation en melant medecine et religion ("douleur ? mensonge ?" etc.)
On sait analyser l'halene, l'urine, prendre le pouls et la temperature
- On ne sait pas encore le role du coeur
- Avec l'urine on detecte le diabete
  - Urine sucree (pour certains types de diabete)
  - La creation du Fanta
Remedes a la base de prieres et de plantes (sirops, onguent, etc.)
On sait soigner les fractures: ateles et chirurgie

Partage du savoir avec un bibliotheque regroupant tous les ecrits medicaux

Par contre, se faire soigner coute tres cher !

Egypte

Le papyrus Edwin Smith, 1500 avant JC, est le premier document ecrit parlant de traitement chirurgicaux (fractures, plaies, ecrasements, etc.)

Il s'agirait en realite d'une copie
Aspect pratique des traumatismes: sans le cote magique !

750-332 avant JC, la medecine redevient religieuse

Mise en place d'un systeme medical complexe avec la hierarchie

public et gratuit

Grece

V I I^{e}

s avant JC, les medecins sont sedentaires, restent dans les cites

Leurs statuts varient
- Certains sont fonctionnaires
Visites a domicile ou chez le medecin
Pythagoriens: c'est le cerveau qui dirige
Dissections sur des animaux (interdit sur l'homme)
Hippocrate
- divin
  $\neq$ maladie
- compilation de toutes les informations medicales de l'epoque
- apport d'une procedure, d'une ethique, de diagnostic
- theorie des humeurs
  - La lymphe
  - La bile noire
  - Le sang
  - La bile blance

Empire Romain

A Rome, la medecine est mal consideree jusqu'au

I I^{e}

s avant notre ere

Developpement par la suite: notoriete des medecins, reunions de medecins, corporations, etc. suite a l'arrivee des medecins grecques.

Premier proctologues, avec le doux nom de berger de l'anus :)

Premiere specialisations

Institutions militaires = gros developpement de la medecine.

Hopitaux autour de jardins medicaux
- Jardins contenant des plantes medicinales
Hygiene: separation des salles
- Separation salle d'attent/salle de chirurgie/morge/etc.
les outils bouillis

Galien pose les bases de la medecine occidentale

Le Moyen-Age

Medecine occidentale

La medecine au Moyen-Age en occident connait un recul en arriere suite a la chute de l'empire romain

Pertes de connaissances ecrites
Pas de traductions existantes
Soigner des gens avec des plantes au Moyen-Age = sorcieres
Retour de la medecine mystico-religieuse
Melange des traditions et croyances
Diktats des textes religieux

Les moines sont les garants des textes ecrits, et donc sont les medecins.

Les plantes medicinales sont dans les jardins des monastere (et liqueurs de plante aussi…)

Medecine orientale

La medecine arabe, elle, est en plein essort…
- Elle se base sur les textes d'Hippocrate et Galien
- Nombreuses avancees
$X I^{e}$ s en occident
- Traduction des ecrits arabes mais perte d'information jusqu'a la fin du
  $X I I I^{e}$ s
- Ecole de medecine (Salerne)
En France, il faudra attendre 2 siecles de plus pour ouvrir une universite de medecine
Au
$X I V^{e}$ s, la dissection est autorisee dans les ecoles

Theories de Galien sont remises en cause au milieu du

X I V^{e}

s…

La peste au Moyen Age

La peste, la maladie emblematique des pandemies meurtrieres du Moyen-Age, est restee un mystere pour les gens de l'epoque

Meconnaissance et croyances

Chretiens et Musulmans pensent que la peste est une punition divine.

processions, prieres, etc. pour tenter d'endiguer l'epidemie

Cette pandemie est originaire d'un siege Mongol a Constantinople, en catapultant des cadavres morts de la peste sur la ville. Les habitants ont fui et ont propage la peste PARTOUT.

Pareil que les parisiens qui se barrent durant le 1er confinement avec le corona

On accuse les lepreux, les juifs, les etrangers, les sorcieres… bref on accuse tout le monde d'etre des vecteurs de la peste (meme si le Pape rejette ces accusations!)

Probleme: peu d'incineration car contraire a la religion !

Qu'est-ce que la peste ?

Bacterie: Yersinia pestis, indentifiee en 1894 par Alexandre Yersin

Les rongeurs sont un reservoir naturel, et les puces sont un vecteur.
3 formes: bubonique, pulmonaire et septique.

Les medecins ne savent tout simplement pas ce qu'est ce fleau. La peste est considere comme un "poison".
Les traitements habituels de l'epoque: saignee, transpiration, incision du bubon, lavements, etc.

La seule methode qui semble porter ses fruits pour eviter une propagation est… la quarantaine. (ou confinement pour l'actualite)

3 niveaux de quarantaine:

quarantaine a domicile
- les malades n'ont pas le droit de sortir de chez eux
- mais leur famille peuvent
lieux d'isolements
- hopitaux specifiques pour les malades
- toujours de la contamination car les malades ont touche des trucs chez eux et contamine leur famille
expulsion des malades hors des villes
- Oh bah ca marche !

Remaniement social important: passe du moyen age a l'epoque moderne.

La fin du Moyen-Age

A partir du
$X I I^{e}$
- Moines-medecins: uniquement dans les campagnes (sur papier)
- Creation d'hopitaux
Peste noire: 2 courants de pensees
- helleniste
- arabisant
A partir du
$X V^{e}$
- Ecoles d'anatomie
- De plus en plus de decouvertes
- Andre Vesale: hors Eglise, grosse liberte

Les
$X V I I^{e}$ et
$X V I I I^{e}$ siecles

Vivisection sur des animaux
- Dissection mais sur des animaux… vivants.
- Decouverte du role du corps par William Harvey en 1628
Theorie de la circulation du sang enseignees dans les ecoles francaises
Invention du microscope
Debuts de la microbiologie
Apparition de la variolisation en Europe
- Ancetre de la vaccination
- A injecte la variole de vache dans quelqu'un, cette personne a ete immunisee contre la variole humaine
- Pensait que ca marchait que pour la variole
Louis Pasteur fait le lien entre maladie et microorganismes

La medecine au
$X I X^{e}$ siecle

Professionnalisation des medecins (internat, diplome)
Cours d'anatomie se developpent
Evolution chirurgicales importantes
Naissance des procedures d'auscultations des patients
Les hommes commencent a arriver dans l'obstetrique et la gynecologie
Premieres maternites mais mortalite plus importante qu'a la maison
- Meurent toutes a la maternite d'une forme de fievre
- Un homme meurt de la meme maladie suite a une dissection dans une morgue
- Decouverte d'un lien entre passer directement de la salle d'accouchement depuis la morgue
- A commence a se laver les mains entre 2, chute drastique du taux de mortalite des femmes a la maternite

La toute premiere image medicale

1897: Installation du premier service de radiologie

L'evolution de la medecine

$X X^{e}$ siecle

Premieres machines de visualisation de l'interieur du corps
Connaissances sur les micro organismes, infections, etc.
Decouverte de la peniciline
- Deja connue avant le
  $X X^{e}$ siecle avant par les bergers
- Un berger a decide un jour de se mettre de la moisissures de Rocquefort sur une plaie infectee
  - … Et ca marche!
- La moisissure de Rocquefort et la peniciline sont de la meme famille
Developpement des medicaments
Developpement de toutes les techniques d'imgerie

Il serait impossible de commercialiser l'aspirine si elle etait decouverte aujourd'hui car elle cree des tumeurs chez les souris

En un siecle, les principales techniques d'imagerie anatomiques ont ete developpees et sont toujours utilisees aujourd'hui (et ameliorees)

Une acceleration

Echographie 4D: 3D+t (video en 3D)
- Ne sert techniquement a rien a part faire plaisir aux parents
- N'apporte rien medicalement parlant

Formats, problemes et interet

Principe general

Tout ce qui est "a droite" de la lumiere visible sont mauvais pour le corps humain (Radiographie, Imagerie Nucleaire).

N'allez pas mettre votre tete dans un micro-onde

Pour savoir ce qui est bon ou non, voir ce qui est bon pour les femmes enceintes.

Format: Qu'est-ce qu'une image ?

D'apres les cours de Maxime Descoteaux

Le plus important:

Formats:

Grr…
Pas de standard et normalement, on insulte tous les dieux quand on s'y met
Effort de la communaute
- mrtrix
- nibabel
- (les 2 sont des package python)

Un format ? Non.

En imagerie medicale, il y a une infinite de formats differents…
Les plus connus:

.dcm DICOM
.nii NIFTI
.hdr .img Analyze
.ima .dim Gis (France)
.mnc Minc (Montreal Neurological Institute (MNI))
.nrrd Nrrd (USA)
.mhd

Beaucoup de soucis en perspective…

Des problemes ? Oui.

Spoiler: imread(monimage.XXX) ne marche pas!

Il faut des bibliotheques speciales pour pouvoir les ouvrir.

Quelques bibliotheques python: medpy, nibabel…

A la base, une bonne idee: une image = un header et des donnees…

Mais pourquoi donc ?

DICOM

Format le plus repandu dans les hopitaux (tous les nouveaux appareils cliniques supportent le format DICOM)
Probleme… plus qu'un format bien defini
Boite a fourre-tout
- Les constructeurs definissent leur "tag" ou etiquette maisons
Cauchemar pour les traiteurs d'image
- Pour etre ethique
  $\to$ denormalisation necessaire !

Du coup, c'est quoi un `DICOM` ?

Information importante dans l'entete:

Taille du voxel
Taille de l'image
Matrice de transformation
Type des donnees

Change pour chaque DICOM!

Matrice de transformation ?

3 plans principaux: axial, coronal et sagittal

Sauf que des fois, l'acquisition n'est pas si simple…

Taille du voxel?

Rappel: un pixel/voxel a une taille qui correspond a des longueurs physiques ! Plus cette taille est petite, meilleure est la resolution!

x

y

z

peuvent etre identiques (isotrope) ou differents (anisotorpe).

En general, c'est

z

qui fait n'importe quoi.

Quelles consequences ?

Difficile de determiner les contours
- Pertes d'informations

Cela pose des soucis en terme de precision de mesure !

En conclusion

Medecin: "Je veux plus de precision. (sans tuer le patient, c'est mieux)"

Informaticien: "Je veux plus de puissance."
Realite: "Mollo les gens, ca va pas se passer comme ca…"

Quel type d'imagerie ?

Imagerie fonctionnelle
- Se base sur l'activite d'un organe ou d'une partie
- On mesure l'activite electrique de l'organe en question
Imagerie anatomique
- Permet de visualiser l'anatomie du corps et des organes

IMED: Histoire et enjeux

Histoire de l'imagerie medicale

Quelle medecine a l'eqoque prehistorique ?