L’imagerie élastographique : vers une modalité d’imagerie clinique pour la

thromboses veineuses

Proposé par John Ophir et al. au début des années 90 [63; 64], la technique d’élastographie statique (ou quasi statique) (ES) permet d’estimer le module élastique (élasticité) d’un matériau à partir de sa réponse à une compression externe de très basses fréquences (< 1 Hz). Pour un milieu homogène, l’ES consiste à calculer la carte des déformations_ε à l’intérieur du milieu sondé à l’aide de la modalité d’imagerie ultrasonore, après avoir imposé une contrainte _σ à la surface du volume. L’élasticité E (ou module d’Young) est ensuite calculée en utilisant la loi de Hooke définie par la relation:

= (2.1)

Dans le cas d’un milieu hétérogène, la relation simple entre la contrainte à la déformation n’est plus valide car _σ n’est plus considéré homogène dans le milieu. Cependant la distribution 2-D de la déformation renseigne sur la composition mécanique du milieu sondé. Tel qu’illustré à la Figure 1.11, trois inclusions de différentes rigidités incluses dans un volume peuvent être détectées à partir d’un profil de déformation (i.e. dérivée des déplacements) calculé à partir d’images ultrasonores avant et après l’application d’une compression uniforme (résultante de la contrainte). La déformation obtenue dans l’inclusion rigide est moindre que celle à l’intérieur des inclusions moyennement rigide et molle.

Figure 1.11: Illustration de l’élastographie statique (ou quasi statique). Un milieu hétérogène formé de trois inclusions de niveau de rigidité variable (moyen, rigide et mou) est scanné à l’aide d’une sonde ultrasonore avant et après application d’une contrainte (après déformation). Les déplacements locaux du matériau en fonction de la profondeur sont estimés à partir des signaux ultrasonores, puis la déformation est calculée. Cette déformation permet l’identification de différentes zones de rigidité, i.e. faibles déformations pour les régions très dures et grandes déformations pour les régions très molles.

Cette technique d’imagerie a donc un fort potentiel et des avantages indéniables pour mesurer, de façon non-invasive, l’élasticité de thromboses veineuses, et d’estimer leurs maturité. Afin de proposer une cartographie de l’élasticité de géométries similaires aux TVP, Aglyamov et al. [65] ont développé un modèle mécanique basé sur la déformation uni-axiale (1-D) d’un milieu infini et incompressible contenant une hétérogénéité mécanique de forme cylindrique (le thrombus). Un problème inverse, basé sur la comparaison de données simulées par ce modèle à celles obtenues expérimentalement, a ensuite été formulé pour évaluer l’élasticité normalisée de l’inclusion. Après validation de cette technique sur des fantômes réalistes [65], une étude in vivo a été menée sur des

moyen rigide mou Déplacement P rofon de ur Contrainte Déformation P rofon de ur moyen rigide mou

Avant déformation Après déformation

modèles de rats de thromboses veineuses induites par stase dans le but d’étudier l’élasticité de thromboses formées en fonction du temps [66; 67]. Les résultats de la reconstruction du paramètre élastique ont montrée une excellente corrélation avec des tests mécaniques ex vivo, i.e. augmentation du module élastique selon l’âge du thrombus (Figure 1.12).

Figure 1.12: Courbes représentant le module élastique (module de Young) de thromboses veineuses développées dans la veine cave inférieure de rats après chirurgie (création d’une stase) en fonction de l’âge de la thrombose (de 3 jours à 14 jours). Les valeurs ont été obtenues in vivo par imagerie par élastographie statique (données normalisées) et ex vivo par tests mécaniques. La courbe in vivo a été normalisée par les mesures ex vivo. Pour chaque niveau de maturité, des photographies ont été prises pour montrer la morphologie et la composition des thrombi. Les thromboses fraîches sont de plus gros diamètre et contiennent un faible pourcentage de tissu fibreux (thrombus rouge) alors que les thrombi les plus âgés sont très petits et principalement fibreux (couleur blanche). Adapté de [67].

Réduction du diamètre du thrombus, proportion de tissu fibreux

Âge du thrombus (jours)

M o d u le de Y o un g (k Pa ) Mesures in vivo

Dans une autre étude ex vivo publiée par Geier et al. [68], une approche plus simpliste considérait le contraste entre le champ de déformation calculé à l’intérieur du spécimen porcin de TVP et celui obtenu dans une région autour du thrombus. Les résultats de cette étude ont permis d’observer une augmentation de la rigidité de la thrombose sur une durée de 1 à 15 jours mais sans toutefois pouvoir évaluer de façon quantitative l’élasticité des thrombi [68]. L’ES a également été appliquée in vivo sur deux patients souffrants de TVP [69] et les résultats ont montré que le profil de déformation calculé le long d’une ligne passant par le thrombus était modulé par la sévérité de la pathologie. Cette déformation a été mesurée au moins 10 fois inférieure à celle de la paroi vasculaire en présence d’une thrombose chronique alors que cette déformation devenait 3 à 4 fois plus grande dans un thrombus aigu. Le protocole identique a été validé sur 46 patients, 23 avec une TVP aiguë (maturité moyenne, 5.7 jours), et 23 avec une TVP chronique (maturité moyenne, > 8 mois) (Figure 1.13) [70].

Les résultats obtenus ont permis de conclure que la mesure de la déformation a une sensibilité et une spécificité aussi grande que l’échogénicité du thrombus. Cependant, tel que mentionné par les auteurs de l’étude, les résultats prometteurs de cette méthode d’ES pour discriminer des thrombi aiguës des chroniques doivent être nuancés puisque le protocole intégrait deux groupes de TVP largement séparés par leur niveau de maturité. De plus, 65% des thromboses aiguës imagées et 100% des thromboses chroniques étaient partiellement occluses, ce qui rendait invalides les hypothèses d’inclusions totales telles que définie dans la méthode. En outre, l’étude n’a pas démontré qu’il était possible de détecter une thrombose aiguë dans une section vasculaire post-thrombotique.

Figure 1.13: Image en mode-B et carte de déformations de thromboses aiguë (maturité de 7 jours) (a) et chronique (maturité de 1 an) (b). Une déformation plus importante pour la thrombose récente par rapport à celle âgée peut être observée. Courbe représentant les déformations normalisées mesurées dans une cohorte de 46 patients (23 avec des thromboses aiguës, 23 avec des thromboses chroniques) (b). Adapté de [70].