L'élastographie statique appliquée aux thrombophlébites

Les études rhéologiques présentées en 3-4-1 ainsi que la capacité des méthodes ultrasonores à mesurer l'évolution des paramètre acoustiques du sang lors de la coagulation justifient l'application des méthodes d'élastographie à la thématique des thromboses dans un objectif d'applications cliniques.

L'élastographie statique se prête particulièrement bien à l'ultrasonographie de compression couramment utilisée dans le diagnostique des TVP, car en plus du test de collapse de la veine, la méthode permet d'établir des élastogrammes et ainsi cartographier les déformations induites par la pression de la sonde. Dès 2002, le concept d'imagerie ultrasonore ''triplex'', basée sur l'ajout de l'élastographie statique à la modalité duplex (imagerie mode B et Doppler) a été proposée pour déterminer l'âge du thrombus (Emelianov, Chen 2002). Les expériences menées in vivo sur des rats, ont permis de mettre en évidence qualitativement la

rigidification des thrombi induits, sur une plage temporelle de 10 jours, supposée permettre l'observation successive de thrombi aigus (<5jours) , puis chroniques (10 jours).

Comme énoncé au chapitre 1, une profonde limitation de l'élastographie statique réside dans son incapacité à quantifier le module d'Young du fait de la difficulté à estimer simultanément la contrainte appliquée ainsi que les conditions aux limites. Dans le cas des thromboses veineuses, un modèle théorique a été proposé, assimilant la géométrie de la veine comme un cylindre circulaire et permettant ainsi de calculer les déformations et les contraintes induites lors de la compression (Aglyamov, Skovoroda 2004). Il est intéressant de noter que selon ce modèle, l'angle d'application de la contrainte ainsi que la compression, qui tend à ''aplatir'' la section circulaire en ellipse, affectent peu l'estimation du ratio des modules d'Young. À partir de mesures expérimentales in vivo de déformations obtenues sur des rats, ce modèle a été utilisé dans une approche de type problème inverse afin de quantifier le module d'Young de thrombus au cours du temps (Figure 5.7) (Xie, Kim 2004, Xie, Kim 2005).

Cependant, les hypothèses sous-jacentes au modèle d'Aglyamov ainsi que l'application de ce dernier à des données expérimentales amènent quelques remarques: dans (Aglyamov, Skovoroda 2004), l'élasticité du thrombus est supposée dépendre du rayon uniquement; le thrombus est ainsi perçu comme une superposition de cylindres concentriques, d'élasticité constante à rayon constant. Comme on l'a vu dans la section sur la formation du thrombus, le développement de ce dernier débute généralement de la paroi vasculaire vers l'intérieur de la lumière, avec l'agrégation progressive de plaquettes, de globules rouges, progressivement emprisonnés dans le réseau de fibrine en formation. Ainsi, dans le cas d'une lésion spatialement localisée de l'endothélium vasculaire, le point de départ du développement du thrombus est bien la zone de formation du clou plaquettaire. L'hypothèse d'un développement du thrombus sur tout le périmètre endothélial n'est pas démontrée. Le cas le plus probable pour lequel l'hypothèse serait valide est celui d'un thrombus formé suite à une stase sanguine prolongée, notamment au niveau des valves vasculaires, en supposant la stase présente sur tout le périmètre endothélial. Enfin, les études rhéologiques sur la coagulation sanguine ainsi que l'imagerie microscopique (Gersh, Nagaswami 2009), ne s'orientent pas vers une hypothèse de structure stratifiée du réseau de fibrine, lors de la coagulation, mais plutôt vers une structure anarchique dépendant de la densité de globules rouges et de plaquettes agrégés (Figure 5.6). Il en est de même lors de la formation in vivo du thrombus, où la structure du réseau de fibrine

peut apparaître anisotrope, avec des orientations privilégiées des brins de fibrine sous l'effet du flux sanguin (Campbell, Aleman 2010).

Le problème inverse formulé sur la base du modèle d'Aglyamov permet d'estimer le ratio des modules de Young entre les différents milieux considérés (thrombus, paroi vasculaire, milieu environnant) (Xie, Kim 2004). Afin de quantifier le module d'Young du thrombus au fil du temps, (Xie, Kim 2005) proposèrent d'assumer un module d'Young de la paroi vasculaire égal à 1 puis de multiplier les ratios obtenus après résolution du problème inverse par des valeurs numériques obtenues par des mesures mécaniques directes. Bien qu'une telle approche soit peu applicable in vivo, elle permet néanmoins de démontrer une bonne correspondance entre les résultats obtenus par mesures mécaniques et par élastographie statique jusqu'à dix jours après la formation du thrombus (Figure 5.9).

Récemment, une étude in vivo sur des patients présentant des TVP chroniques ou aigües a permis de démontrer que l'élastographie statique était au moins aussi performante dans la différenciation du stage de la thrombose que les ratios d'échogénicité entre la lumière artérielle et le thrombus (Rubin, Xie 2006). Bien qu'étant une preuve évidente de l'applicabilité in vivo de l'élastographie statique et de sa capacité à déterminer le stade d'évolution du thrombus, la réelle plus value comparée à la mesure d'échogénicité n'est pas démontrée, puisque les deux méthodes fournissent des informations qualitatives sur les propriétés mécaniques du tissus. Cette dernière méthode requérant beaucoup moins de post-traitement des données que l'élastographie statique.

Ainsi, l'élastographie statique ultrasonore est une technique prometteuse dans le domaine diagnostique des TVP. Son principal atout réside dans sa simplicité d'application, puisqu'elle ne requiert aucun matériel supplémentaire à l'ultrasonographie standard et peut être perçue comme une modalité d'imagerie complémentaire à l'échographie de compression. Cependant, la combinaison des incertitudes liées à la détermination des contraintes appliquées, des conditions aux limites ainsi qu'aux mouvement hors plan induits, ne permettent pas à la méthode de fournir des données quantitatives sur la viscoélasticité du thrombus. Certains échographes commerciaux proposent des modules complémentaires dédiés à l'élastographie statique (e.g SIEMENS eSie Touch) et il a récemment été démontré que l'estimation de l'aire du thrombus à partir d'élastogrammes pouvait permettre d'estimer l'âge du thrombus en formation (Wang, Wang 2012).

Figure 5.9 Photographies de thrombi prélevés sur des rats à différentes stades: aigü (3 et 6 jours), chronique (10 et 12 jours). Le thrombus chronique est caractérisé par l'absence de globules rouges ainsi que par une réduction du diamètre vasculaire. Adapté de (Xie, Kim 2005)