Choix des différents contrastes et paramètres quantitatifs utilisés 85

de forme demi-cylindrique comprenant un système de fixation de l’animal. Cet ensemble constitue la sonde dédiée à l’IRM du rachis de lapin à 9,4 T (Cf. Figure 4.1) qui sera utilisée pour le suivi longitudinal in vivo de la dégénérérescence discale chez le lapin (Cf. Chapitre 4) et pour les tests in vivo des implants discaux développés par la société Abbott Spine S.A. (Cf. Chapitre 5).

3.2 Développement d’un protocole d’IRM pour l’étude de

la dégénérescence discale

3.2.1 Choix des différents contrastes et paramètres quantitatifs

utilisés

Plusieurs techniques d’IRM sont utilisées pour caractériser la dégénérescence discale, que ce soit in vivo ou ex vivo et pour des études réalisées chez l’homme ou l’animal (Cf. Chapitre 2, Paragraphe 2.4).

Une des étapes de ce projet a été de sélectionner certains de ces paramètres quantitatifs et contrastes pour notre étude par IRM de la dégénérescence discale. Plusieurs des techniques présentées ont été éliminées pour des raisons de temps d’acquisition, de sensibilité ou des problèmes matériels ou de développement.

3.2.1.1 Contrastes et paramètres quantitatifs non sélectionnés

Quantification du T₁:

La quantification du T₁n’a pas été retenue pour cette étude. D’après les différents travaux reportés dans la littérature, ce paramètre est représentatif des altérations sévères et à

86 3.2 Développement d’un protocole d’IRM pour l’étude de la dégénérescence discale

long terme de la dégénérescence discale [42] et n’est donc pas adapté à notre étude pour laquelle nous cherchons à mettre en évidence les stades précoces de dégénérescence. De plus, la variabilité du T₁ est connue pour être restreinte à haut champ magnétique [90–92] et il peut donc être difficile d’observer des variations significatives de ce paramètre pour la caractérisation de la dégénérescence discale.

IRM du tenseur de diffusion (DTI):

L’IRM du tenseur de diffusion n’a pas été retenue pour ce projet pour des problèmes de temps d’acquisition. D’après les tests effectués sur les paramètres d’acquisition, la pondération en diffusion selon au minimum les six directions nécessaires à la reconstruction du tenseur de diffusion et pour une seule accumulation, demande un temps d’acquisition de 80 min

1

. Ce temps d’acquisition n’est tout simplement pas compatible avec notre protocole d’IRM in vivo.

Injection d’agents de contraste:

La mesure du réhaussement de signal après l’injection de chélates de gadolinium, donnant accès à des informations sur la nutrition du DIV [1, 36, 54–55], n’a pas été choisie pour cette étude. Le DIV n’étant pas un tissu vascularisé, le temps de passage du chélate de gadolinium est très long (de l’ordre de deux à trois heures pour un DIV sain) [54–57]. L’obtention de la courbe complète de réhaussement du signal demande donc l’acquisition répétée d’images pondérées en T₁pendant au minimum deux heures. Ce type d’acquisition n’est pas adapté à notre choix d’un protocole d’IRM multi-paramétrique permettant de caractériser plusieurs mécanismes de la dégénérescence discale.

IRM du sodium23Na:

Plusieurs études ont montré que l’IRM du sodium

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Na peut apporter des informations sur la dégradation des PG pour caractériser la dégénérescence du cartilage [65, 67] et du DIV [10, 66]. Cette technique pourrait être appliquée à l’étude de la dégénérescence discale pour avoir accès à la modification de la proportion de PG dans le DIV.

Cependant, l’IRM du sodium n’a pas été sélectionnée dans un premier temps pour ce projet à cause des problèmes de sensibilité de cette technique.

Transfert d’aimantation:

L’IRM du transfert d’aimantation permet de suivre les modifications de proportion de collagène dans des études sur la dégénérescence du cartilage [59–60, 62–63]. Cette technique a donc semblé intéressante pour cette étude pour suivre les modifications des taux de collagène au sein du DIV [4, 64].

Plusieurs optimisations ont été réalisées pendant cette thèse pour mettre en place cette technique au laboratoire. Ce travail a finalement montré qu’il n’était pas envisageable d’utiliser cette technique in vivo avec la bobine dédiée à l’IRM du rachis de lapin. La puissance d’impulsion nécessaire pour obtenir un transfert d’aimantation suffisant est trop importante et l’énergie correspondante déposée dans les tissus vivants n’est pas

Pour une résolution dans le plan de (468µm )2 équivalente à celle utilisée pour la quantification du

1

3.2 Développement d’un protocole d’IRM pour l’étude de la dégénérescence discale 87

concevable pour des études in vivo. Cette technique n’a donc pas été choisie pour ce projet.

Spin-locking et quantification du paramètre T1ρ:

Les techniques de spin-locking et la mesure du paramètre T₁ρ paraissent essentielles pour avoir accès à la caractérisation précoce de la dégénérescence discale [28–30]. Ces techniques ont été développées au laboratoire dans le cadre de cette thèse. Ce travail de développement et les résultats obtenus seront présentés dans le Paragraphe 3.3 de ce chapitre. Ces résultats méthodologiques montrent qu’il n’est actuellement pas envisageable d’utiliser cette technique in vivo avec la bobine dédiée à l’IRM du rachis de lapin. L’IRM du T₁ρn’a donc pas été retenue dans un premier temps pour l’optimisation d’un protocole d’IRM pour notre étude in vivo .

3.2.1.2 Contrastes et paramètres quantitatifs sélectionnés

Contrastes en ρ, T₁et T₂:

Il a été choisi de faire l’acquisition des contrastes en ρ, T1et T2, ces trois contrastes étant utiles et complémentaires pour identifier et délimiter correctement les différents tissus du DIV [38, 41–42].

A partir de ces trois contrastes, il est possible de mesurer les paramètres morphologiques du DIV tels que les aires du NP, des PV et de l’ensemble du DIV, ainsi que la hauteur discale [38, 41].

Pour les images pondérées en densité de protons, les modifications de l’intensité du signal apportent des informations quantitatives sur la modification de la proportion en eau dans les différents tissus du DIV au cours de la dégénérescence [10].

Les modifications de l’intensité du signal au niveau des PV sur les images pondérées en T₁permettent d’identifier l’apparition de calcifications anormales dans ces tissus [93].

Quantification du CDA:

La quantification du CDA selon trois directions et le calcul d’un CDA moyen ont été utilisés pour cette étude. La valeur du CDA dépend de la mobilité des molécules d’eau dans les tissus et donc de leur structure. Les modifications de ce paramètre quantitatif devraient refléter la modification des structures tissulaires de l’AF et du NP au cours de la dégénérescence du DIV [9–10].

Quantification du T₂:

La quantification du T2a été sélectionnée pour cette étude. Ce paramètre a déjà montré dans plusieurs publications [4, 45, 47–49, 94] sa capacité à caractériser la diminution de la proportion en eau dans le NP et l’AF et à identifier les modifications de la structure du DIV.

88 3.2 Développement d’un protocole d’IRM pour l’étude de la dégénérescence discale

3.2.1.3 Résumé

Les différentes techniques d’IRM sélectionnées pour ce projet devraient permettre d’obtenir des informations quantitatives sur:

− _{La modification des aires du disque, du NP et des PV} − _{La diminution de la hauteur discale}

− _{La diminution de la proportion d’eau dans les tissus du DIV (NP, AF et PV)} − _{La calcification des PV}

− _{La modification de la structure des tissus du DIV} − _{L’augmentation de la fibrosité du DIV}

− _{La perte de différenciation tissulaire entre le NP et l’AF}