La cholangiopancréatographie rétrograde par voie endoscopique (CPRE) est un geste d’endoscopie digestive permettant d’intervenir au niveau des voies biliaires et pancréatiques pour traiter la maladie lithiasique (2 à 4% de la population touchée au cours de sa vie) et les néoplasies bilio-pancréatiques (2000 nouveaux cas de cancer des voies biliaires et 14000 nouveaux cas de cancer du pancréas par an en France). Ce geste invasif de CPRE est techniquement complexe car il nécessite deux étapes distinctes qui peuvent potentiellement chacune échouer. La première est l’accès, par les voies digestives jusqu’au duodénum, à la papille majeure en utilisant un endoscope à vision latérale appelé duodénoscope. La seconde, appelée cannulation, consiste à pénétrer, via cette papille majeure, dans les voies biliaires à l’aide d’un cathéter fin, équipé de différents instruments pour effectuer l’intervention proprement dite. Ce double accès endoluminal, pratiquement unique dans toutes les spécialités médicales, entraîne, de par sa technicité, environ 2% d’échec de la procédure et 20% de gestes complexes source de 4 à 9% de complications qui peuvent être graves pour le patient. La faisabilité de la reconstruction 3D des voies biliaires, du monitoring 3D peropératoire des voies biliopancréatiques, du tracking en temps-réel des instruments de CPRE et de la mise au point d’instruments actifs de nouvelle génération pour la CPRE a été démontré lors de 3 thèses de doctorat soutenues en 2024. Concernant la reconstruction 3D des voies biliaires, un modèle d’apprentissage profond de type U-Net, utilisant une base de données de cholangio-IRM (séquence IRM spécifique permettant de visualiser la bile en hypersignal) a été mis au point et a donné de bons résultats dans de nombreux cas pathologiques, mais reste limité lors de cholangiocarcinome du hile hépatique. En effet, lorsque les voies biliaires sont obstruées, le signal de la bile disparait des cholangio -IRM et il devient très difficile de localiser leurs parois et de proposer une reconstruction 3D réaliste. L'objectif de cette nouvelle thèse qui a débuté le 1er Septembre 2025 est de perfectionner la reconstruction 3D des voies biliaires et celle du foie en vue de son exploitation Clinique. Une première approche utilisant le modèle nnUNet a déjà permis d’améliorer les résultats précédants. Néanmoins, un problème majeur de fausses communications entre les voies biliaires segmentées persiste, ce qui peut tromper la plannification de l'opération puisque la bonne connaissance de la topologie et la cartographie des voies biliaires est nécessaire. Pour cela, il est essentielle d'incorporer des connaissances à priori des voies bilaires dans le modèle de segmentation pour le contraindre à respecter la topologie de celles-ci.

Une fonction de perte de préservation de la topologie est incorporée dans le modèle de segmentation. Premièrement, des graphes 3D sont contruits à partir des composantes connexes des segmentations. Puis, des arbres couvrants de poids minimum en sont extraits. Enfin, une métrique topologique compare localement (par composantes connexes) et globalement (sur le graphe combiné) ces arbres pour principalement pénaliser les fausses communications potentiellement présentes dans la prédiction, mais aussi toutes autres formes de non respect de la topologie.

Les travaux en cours montrent l'apport d'informations topologiques au modèle nnUnet de l'arbre biliaire

/

La CPRE est une intervention complexe à pratiquer et plannifier du fait de la difficulté à visualiser et à naviguer dans les voies biliaires. Une reconstruction 3D des voies biliaires à l'aide des images bili-IRM pré-opératoires permettraient d'apporter une première aide, mais il est nécessaire que ces segmentations respectent la topologie de l'arbre biliaire. L'objectif est donc de contraindre un modèle de segmentation par des connaissances à priori topologiques de l'arbre biliaire.