Application de Machine Learning dans le domaine de diagnostic médical, cas d'utilisation : métastases osseuses

Abstract

Les métastases sont un groupe de cellules anormales qui se développe en dehors des limites de l’organe d’origine et se propagent à d’autres organes. En particulier, les métastases osseuses proviennent d’un organe du corps, tel que le sein, le poumon ou la prostate, et se propagent à l’os. Bien que cette maladie ait été découverte il y a plus d’un siècle, elle n’est toujours pas bien définie et les traitements existants sont peu efficaces, probablement parce qu’elle est difficile et longue à détecter. Pour aider les médecins, les nouvelles techniques d’apprentissage automatique sont une solution pour améliorer la précision globale. Cette thèse vise à aider les radiologues à détecter systématiquement les métastases osseuses à l’aide d’algorithmes d’apprentissage automatique. Cependant, La découverte de biais méthodologiques dans les études sur le diagnostic des métastases osseuses et l’absence de consensus sur l’interprétabilité de l’apprentissage automatique ont déplacé l’objectif de cette thèse. Elle se concentre désormais principalement sur la collecte de données et sur la résolution des problèmes de validation et d’interprétabilité de l’apprentissage automatique. Afin d’évaluer correctement la capacité de l’apprentissage automatique à détecter les métastases osseuses, trois études expérimentales ont été menées. La première propose une nouvelle approche de segmentation soutenue par un mécanisme d’attention pour localiser les lésions osseuses. La deuxième est une étude des méthodes d’apprentissage automatique pour l’identification des cas de métastases osseuses. Enfin, la dernière étude met en évidence le manque de robustesse de la classification à l’aide de méthodes d’apprentissage automatique et propose une méthode pour améliorer la précision basée à la fois sur l’approche CNN et Transformer. Les résultats expérimentaux de cette thèse sont évalués sur l’ensemble de données BM-Seg que nous avons introduit, qui est le premier ensemble de données de référence pour la segmentation et la classification des métastases osseuses à l’aide de tomodensitogrammes. Cette base de données open source a été utilisé pour améliorer la reproductibilité des expériences d’apprentissage automatique. Les résultats trouvés lors des différentes études préliminaires sont encourageants et prometteurs.