Echographie

Cette modalité d’imagerie est basée sur la mesure des propriétés de réflexion d’une onde ultrasonore, où le contraste des images générées dépend des struc- tures rencontrées. On introduit alors la notion d’échogénéicité comme la capacité d’un tissu à rétro-diffuser les ultrasons. L’hyperéchogénéicité d’un tissu induira un contraste fort alors que l’hypoéchogénéicité provoquera un contraste faible. Un ap- pareil échographique est constitué d’une console (correspondant au système infor- matique de contrôle et de visualisation) et d’une sonde permettant l’émission et la réception d’ultrasons par le biais d’éléments Piézoélectriques. Les échographes, lar- gement employés comme outils diagnostic en gynécologie ou en gastroenétérologie par exemple, permettent la visualisation de structures plus ou moins profonde sui- vant la fréquence d’utilisation (le tableau 2.2 présente des exemples de différentes fréquences d’utilisation de l’échographe).

Table2.2 – Fréquences de l’échographe.

Fréquences (MHz) Structures visualisées Résolution (m)

1,5 - 4,5 Profondes (abdomen) 10−3

5 Intermédiaires < 10−3

7 Proches de la peau (artères, veine) < 10−4

10 - 18 Fines et superficielles (thyroïde, seins,...) < 10−4

On observe 3 principaux modes de fonctionnement [Dahdouh 2013] : le mode A, le mode B et le mode Doppler. Le mode A (Amplitude) permet l’affichage du signal 1D correspondant à la profondeur mesurée. Le mode B (Brillance) permet la reconstruction d’image dont l’amplitude est traduite en niveau de gris. Enfin, le mode Doppler permet de mesurer la vitesse du sang dans les vaisseaux. Dans la suite, le mode B est le plus employé.

(a) (b)

Figure2.10 – Echographies peropératoire, coupe axiale après ouverture de la dure- mère. (a) Gliome de bas grade, masse tumorale hyper-échogénique entourée, proche cortex temporal (MB : mid-brain). (b) Gliome de haut grade, masse tumorale hyper- échogénique entourée avec région hypo-échogénique au centre (nécrose centrale). Illustrations : [Chacko 2003].

Depuis une quinzaine d’année, les appareils d’ultrasonographie 2D ont été propo- sés en peropératoire pour guider l’exérèse chirurgicale de tissus cancéreux, de par la nature rapide, économique et accessible de l’échographe. Cette modalité a éga- lement été proposée en neurochirurgie, plus particulièrement dans les cas de GBG [Petridis 2015]. La densité tumorale étant plus importante que celle des tissus mous, les tumeurs sont plus échogènes. Selon la nature du gliome, on observera par exemple des structures hétérogènes et hyperéchogènes caractéristiques d’un haut grade vas- cularisé, plus homogène chez un bas grade (voir exemple en figure2.10). La présence d’un éventuel kyste pourra être explicitée par la présence de structures faiblement échogène.

L’utilisation de l’échographie peropératoire (USp) en permet au chirurgien d’iden- tifier les marges d’exérèse et de détecter en temps réel les résidus tumoraux au fur et à mesure de l’intervention, pour maximiser l’exérèse tumorale [Woydt 1996, Gerganov 2011]. De plus, il sera possible au neurochirurgien d’estimer le taux d’exé- rèse au cours de l’opération avec précision en comparant l’imagerie échographique avec les imageries haute définition de planning préopératoire IRM ou scanner TDM [Hammoud 1996,Chacko 2003]. L’avantage de l’échographie en neurochirurgie est, en plus de fournir une image anatomique en temps réel de la région d’exérèse, de compenser le phénomène de brain shift. Cette technique, disposant d’une bonne sensibilité de détection, est particulièrement adaptée aux gliomes se situant dans les régions corticales et sous-corticales. Malgré des améliorations du contraste pos-

sible avec des traitements permettant une meilleure distinction des marges d’exérèse [Selbekk 2012], la qualité des images est dépendante de l’expérience et de la tech- nique d’acquisition de l’utilisateur.

Afin de fournir une approche optimale de la localisation des résidus tumoraux en peropératoire, un appareil de neuronavigation peut être couplé à la sonde échogra- phique, donnant ainsi la position et l’orientation de la sonde dans la cavité d’exé- rèse. Pour les hauts grades, on observe une augmentation de 100% des performances de sensibilité et de 8% de spécificité dans la détection de tumeurs résiduelles en utilisant une sonde échographique naviguée [Renovanz 2014]. La combinaison de l’échographie peropératoire naviguée avec d’autres modalités et techniques, comme la tractographie en planning, peuvent contribuer à l’augmentation du taux d’exérèse [Rueckriegel 2016].

Récemment, l’arrivée de sondes échographiques 3D permettent d’obtenir des images de meilleure résolution (résolution d’une qualité proche de l’IRM, voir figure 2.11) que les sondes 2D datant d’une dizaine d’années, grace aux avancées réalisées en ré- duction d’artefact, que les sondes 2D datant d’une dizaine d’années [Coburger 2014]. En associant l’échographie 3D avec les systèmes de neuronavigation dans les blocs

Figure 2.11 – Comparaison de la qualité des images échographiques 3D avec l’IRM. Ligne du haut : images IRM T1. Ligne du bas : images échographiques 3D correspondantes. Colonne A : métastase. Colonne B : glioblastome (grade IV). Colonne C : astrocytome anaplasique (grade III). Colonne D : astrocytome de bas grade (grade II). Illustration : [Unsgaard 2002].

opératoires il est possible d’améliorer considérablement la qualité de la détection des marges d’exérèse, permettant d’augmenter les taux d’exérèses de gliomes de bas grade [Šteňo 2012], même dans des cas particulièrement difficiles [Šteňo 2016]. Sa forte corrélation anatomique avec l’IRM (82.5% selon [Moiyadi 2016]) et métabo- lique avec l’histopathologie (74% de corrélation pour les bas grades selon [Unsgaard 2005])

en fait un outil extrêmement pertinent pour une utilisation peropératoire. L’écho- graphie 3D naviguée permet une imagerie peropératoire en temps réel, à faible cout, permettant une mise a jour rapide des marges d’exérèse sur le planning preopératoire (voir exemple d’utilisation, figure2.12). Elle constitue une très bonne alternative aux IRM en cas d’urgence et d’indisponibilité de la machine [Unsgaard 2002].

Le problème majeur de l’échographie en neurochirurgie concerne en général l’appa-

Figure 2.12 – Echographie 3D naviguée peropératoire durant une chirurgie d’exé- rèse de gliome de bas grade. Colonne gauche : volume IRM préopératoire (3D FLAIR). Colonne droite : images échographiques 3D de la surface scannée fusionnée avec le volume IRM préopératoire à l’aide du système de navigation. Illustration : [Šteňo 2012].

rition d’artefact sur les images dus aux saignements survenant durant l’opération, dégradant les images au fur et à mesure. Afin d’atténuer ces artefacts, de nouveaux fluides permettant le contact entre la sonde et la surface ont été récemment déve- loppés [Jakola 2014, Šteňo 2015]. De plus, pour une utilisation optimale, le champ opératoire doit être maintenu horizontal pour permettre aux solutions d’englober la région scannée, amenant ainsi de fortes contraintes dans le bloc.