Imagerie structurelle

Comme on a pu le voir précédemment, la structure anatomique incluant le SNC est relativement complexe. De nombreuses couches interagissent ensemble pour for-mer une encapsulation de la ME dans la colonne vertébrale. Tous les tissus de la structure peuvent être affectés par les diverses pathologies. Les technologies d’imagerie permettent d’observer ces tissus internes au travers du reste du corps sans pratiquer d’incision (ce qui ajouterait des lésions inutiles au corps du patient). Présentes dans la vie courante, ces technologies sont réglées pour observer un type, ou un ensemble prédéfini, de tissus biologiques. Par conséquent, on dénombre au moins autant de tech-niques que de type de tissus présents. Les techtech-niques que l’on présente dans la suite de ce chapitre reposent sur les principes physiques pour restituer une représentation visuelle interprétable par les praticiens.

(a) Rachis consolidé avec vis et tiges [22] (b) Artère d’Adamkiewicz dans le rachis [36] Figure 2.11 – Différentes structures anatomiques visibles aux rayons X

L’imagerie par rayons X est représentative des imageries anatomiques, car elle per-met de voir au travers des tissus mous, pour per-mettre en évidence la structure osseuse. Les rayons électromagnétiques générés par la source ne sont absorbés que par les éléments solides et denses que sont les os, contrairement à la chair qui les laisse passer au travers, comme on le voit en figure 2.11a. Cette différence d’absorption des photons de haute énergie imprègne un support historiquement 2D, pour créer une radiographie non inva-sive. Les traitements informatisés permettent également une reconstruction numérique tridimensionnelle des volumes biologiques, suite à plusieurs clichés pris par coupe que l’on nomme tomodensitométrie ou encore scanner, de par le nom de l’appareil. Pour la ME, cette technique est particulièrement adaptée pour observer les malformations et déformations traumatiques du rachis qui entraînent des compressions sur le SNC. La radiologie conventionnelle regroupe ainsi toutes les techniques d’imagerie à base de rayons X qui souffrent d’une restriction sur la fréquence du nombre d’examens sur une période, car la radiation employée est ionisante.

On y retrouve également des dérivés, qui visent à cibler d’autres types de tissus, telle que l’angiographie. Invisibles sur les radiographies standards, les vaisseaux san-guins sont mis en surbrillance par injection préliminaire d’un produit de contraste,

comme illustré en figure 2.11b. De par ce fait, on considère cette technique comme étant invasive et requiert donc une réflexion préalable, pour l’emploi d’autres moyens de diagnostique alternatifs. Cependant, l’utilisation d’un tel procédé est la méthode la plus directe pour observer les anomalies artérielles et lésions du système circulatoire qui sont présentes dans une zone. De plus, une fois l’injection réalisée, l’imagerie permet d’identifier avec une très haute résolution toutes les voies sanguines jusqu’aux capillaires et de suivre dans une fenêtre temporelle assez courte (quelques minutes) la progres-sion du flux dans le système circulatoire. L’angiographie permet alors de diagnostiquer les anomalies circulatoires post-traumatiques, ainsi que de surveiller l’évolution des hématomes médullaires.

(a) Immobilité requise du patient pendant l’examen [40] (b) Lésion visible en C4-C6 [22] Figure 2.12 – IRM anatomique

En supplément de ces méthodes, l’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) per-met de visualiser les tissus mous. À l’aide de champs magnétiques générés par un aimant très puissant, les atomes des différents tissus s’alignent selon leur moment magnétique. On localise ensuite les différents gradients dans la matière qui sont fonction de la nature des tissus. Ces moments magnétiques étant exhibés par les atomes d’hydrogène, les tis-sus mous montrent des contrastes plus élevés et sont donc observables avec une bonne résolution spatiale. Pour cette raison, l’IRM est la technique préconisée pour l’imagerie du SNC, des tumeurs et des articulations du rachis (principalement les disques in-tervertébraux). De nature non-invasive et surtout non irradiante2, l’examen par IRM comporte peu de contre-indications, si tant est que le patient ne soit pas implanté avec des dispositifs biomédicaux non IRM-compatibles. Toutefois, comme le montre la figure 2.12a, ce type d’examen restreint le patient dans une immobilité idéalement absolue pendant la durée (environ une heure) de la procédure qui limite l’évaluation fonctionnelle des tissus. Tout mouvement, telle que la respiration, pollue les données récupérées, car la résolution temporelle de 500 ms à 3 s (avec un délai additionnel de traitement de quelques secondes) ne permet pas un suivi en temps réel. La figure 2.12b montre clairement une lésion cervicale de la ME et, pourtant, cette visualisation ne

met pas d’évaluer l’atteinte des fonctions neurologiques. De plus, contrairement aux appareils à rayons X, l’accès aux plateformes IRM est limité, car elles sont encore rares dans les centres médicaux à cause du coût d’achat et de maintenance important, ainsi que de l’espace qu’elles nécessitent. Avec une utilisation prévue pour les chirurgies du rachis, les appareils d’IRM récents tendent à "mapper" ou cartographier la zone ciblée pour réduire l’invasivité des opérations du SNC au préalable. En épargnant le plus de tissus au possible, le but est de réduire la durée de la chirurgie et de faciliter la récupération. Idéalement, les praticiens nécessiteraient une utilisation de l’imagerie en parallèle de l’acte opératoire. Cependant, les restrictions sur le matériel compatible et l’encombrement des appareils IRM relèguent actuellement ce type d’imagerie dans une salle dédiée.

Enfin, on peut évoquer un troisième type d’imagerie, très flexible, qui repose sur la diffusion des ondes ultrasonores, nommée échographie. Elle est utilisée pour observer les articulations, muscles, vaisseaux sanguins et organes internes. Les ondes ultraso-niques sont émises par une sonde qui réceptionne également les échos en provenance des différentes structures rencontrées. Le résultat est alors traité pour donner une re-présentation locale, dont les niveaux de gris sont liés aux molécules de la matière. Cette méthode courante, utilisée aussi pour surveiller le développement du fœtus, utilise un appareillage disponible jusque dans les petites structures médicales et ne présente donc pas de soucis d’accessibilité. Néanmoins, bien que pouvant être répétée sans consé-quences connues à ce jour, l’imagerie par ultrasons ne pénètre pas les os. Ainsi, comme l’illustre la figure 2.13a, elle n’est pas adaptée pour observer le SNC, car il se trouve encapsulé dans une cage osseuse. Il est, par ailleurs, possible d’utiliser cette méthode d’imagerie avec l’utilisation d’un produit de contraste qui a pour but de modifier l’impé-dance sonore de la matière, afin d’améliorer la détection de son contour. La figure 2.13b démontre l’augmentation de la sensibilité qui permet alors de visualiser les structures vasculaires qui sont typiquement noyées dans le bruit sonore ambiant.

(a) Avant injection (b) Après injection Figure 2.13 – Échographie transcraniale d’un rat [41]

Les techniques d’imagerie anatomiques sont variées et ont des champs d’applica-tions différents selon les pathologies soupçonnées. Typiquement utilisées lors de mo-difications structurelles, elles sont dorénavant associées par des méthodes d’évaluation des fonctions biologiques que sont les imageries fonctionnelles.