Un outil entièrement automatisé, performant, rapide, pour évaluer la qualité de la visualisation en vidéocapsule endoscopique de l'intestin grêle

Introduction:

La vidéocapsule endoscopique (VCE) est la méthode de première ligne dans l'exploration de l'intestin grêle. Sa rentabilité diagnostique peut être diminuée par une mauvaise visualisation de la muqueuse due à la présence de résidus, sécrétions (bile notamment), bulles dans la lumière digestive, ou due à un défaut de luminosité (insuffisante ou excessive). Des scores cliniques, qualitatifs et quantitatifs de qualité de visualisation de la muqueuse lors d'une VCE ont été établis, mais leur reproductibilité est médiocre, notamment du fait qu'ils portent sur des séquences de milliers d'images. Une évaluation électronique, image par image, est susceptible d'être plus performante et mieux reproductible qu'une évaluation humaine. L'objectif principal de notre étude était d'évaluer les performances diagnostiques, isolées puis combinées, de 3 méthodes d'analyse électronique de qualité de visualisation de la muqueuse d'images fixes de VCE du grêle de 3ème génération: (a) l'analyse du ratio de pixels rouges/verts de l'image; (b) un indice reflétant l'abondance des bulles, basé sur une matrice de cooccurrence en niveaux de gris (GLCM); (c) un indice reflétant la luminosité ou contraste de l'image. L'objectif secondaire était d'évaluer le temps nécessaire pour l'analyse d'une image (et d'extrapoler à une vidéo complète de 50000 images du grêle) avec la méthode la plus performante.

Matériels et Méthodes:

Six cents images fixes étaient extraites de façon aléatoire parmi 30 VCE complètes et normales du grêle (système Pillcam SB3, Medtronic). Elles étaient lues par 3 experts lecteurs de VCE du grêle qui établissaient une «vérité terrain» selon une grille à 5 items et 10 points (1): la visibilité de la muqueuse, la luminosité de l'image, l'abondance des bulles, l'abondance de bile/chyme, l'abondance de liquides et de débris. Une image était jugée de bonne qualité de visualisation lorsque la moyenne des trois scores était ≥7 sur 10. Ces images étaient analysées électroniquement selon les 3 paramètres pré-cités (ratio de pixels rouges/verts, abondance des bulles, luminosité). Une 1ère étape était l'apprentissage automatique, selon une technique dite de «forêts aléatoires» sur un lot de 500 images tirées aléatoirement parmi les 600 formant la base de données. Une 2ème étape de mesure des performances sur les 100 images restantes était ensuite réalisée. Afin d'assurer la validité statistique des résultats obtenus, les deux opérations étaient réalisées 10 fois successivement: les performances de l'analyse électronique, en termes de sensibilité et spécificité, avec la lecture «vérité terrain» en référence, étaient comparées pour chacun des 3 paramètres électroniques individuellement puis selon leurs combinaisons.

Résultats:

Trente-sept pourcent des images étaient jugées de bonne qualité de visualisation (note moyenne ≥7). La reproductibilité inter-individuelle entre les 3 experts était bonne à excellente (kappa entre 0,81 et 0,87). L'analyse électronique des 600 images comparée à l'évaluation des experts permettait de mettre en évidence que la combinaison des 3 paramètres testés avait de meilleures performances diagnostiques que chaque paramètre évalué seul, avec une sensibilité de 90% et une spécificité de 88% (figure). Le temps nécessaire à l'analyse électronique d'une image fixe selon la méthode combinant les 3 critères testés était de 2,3 millisecondes sur un ordinateur de configuration standard utilisant le logiciel Matlab©. Une extrapolation sur 50000 images d'une vidéo complète du grêle laisse présager d'une analyse vidéo d'environ 2 minutes.

Conclusion:

Nous proposons une méthode originale, performante, parfaitement reproductible, automatique et rapide d'évaluation électronique multi critère permettant de déterminer la qualité de visualisation d'une image de VCE de l'intestin grêle. Nous l'évaluons actuellement à l'échelle vidéo. Cet outil pourra servir les soins (critère de qualité d'un examen) et la recherche (comparaisons de différentes modalités de préparation).