Caractérisation de la vascularisation de la moelle épinière par un algorithme d'ondes planes pour l'imagerie ultrasonore Doppler

Pour les chirurgiens orthopediques, une des principales difficultes est d’evaluer l’etat de la moelle epiniere lors de chirurgies. La condition vasculaire est un parametre representatif de la fonctionnalite de la moelle et des conditions initiales d’une blessure medullaire. L’imagerie ultrasonore est particulierement adaptee a une utilisation intra-operatoire. Cependant, les algorithmes presents dans les appareils cliniques actuels ne possedent pas une resolution spatiale suffisante pour decrire les vaisseaux sanguins de petit diametre. Une sequence d’imagerie ultrasonore Doppler par ondes planes a ete proposee recemment dans la litterature, qui ameliore la detection des vaisseaux sanguins, et plus specifiquement, ceux de petit diametre. Cette etude vise a adapter cette sequence d’imagerie a la moelle epiniere. Les algorithmes d’imagerie par ondes focalisees conventionnel et par ondes planes ont ete ajustes en se basant sur une frequence d’echantillonnage equivalente du signal Doppler, afin d’obtenir un intervalle de vitesses d’ecoulement quantifiable semblable. Pour un delai d’emission des ondes identiques, une quantite de donnees Doppler de l’ordre de 13 fois plus importante est obtenue avec la sequence par ondes planes. Dans un premier temps, la quantification de parametres associes a la vascularisation a ete realisee a partir de fantomes representatifs des vaisseaux medullaires, et les resultats obtenus a partir des deux sequences d’imagerie ont ete compares. En particulier, pour l’imagerie Doppler par ondes planes, les experimentations menees au cours de ce projet indiquent une amelioration du rapport signal-sur-bruit pouvant atteindre 18 dB, ainsi qu’une estimation plus precise des vitesses et des diametres de l’ecoulement. Pour trois configurations de fantomes differentes, l’ecart moyen lors de la quantification des debits en comparaison avec les valeurs theoriques etait de 25%, alors que les valeurs etaient presque doublees avec l’algorithme par ondes focalisees. Dans un second temps, l’application de l’imagerie ultrasonore avec l’ajout d’un produit de contraste sur une moelle epiniere de cochon in vivo a confirme ces resultats. Une synchronization de l’emission des ondes avec le cycle cardiaque a permis de s’affranchir des variations avec ce parametre. De plus, l’ajout d’un delai entre deux sequences d’emission a conduit d’une part a une destruction plus lente des micro-bulles, et a d’autre part laisse le temps au produit de contraste de remplir de nouveau les vaisseaux intra-medullaires. Un plus grand nombre de vaisseaux sanguins etait detecte lors de l’application de la sequence d’imagerie Doppler par ondes planes. Plus specifiquement, les veines et les arteres spinales etaient visualisees, ainsi que certains vaisseaux intra-medullaires. L’introduction d’une blessure par lâcher de poids dans le protocole experimental a par ailleurs permis d’evaluer l’etendue de la region vasculaire endommagee. L’ensemble des resultats obtenus au cours de ce projet de recherche indique que l’algorithme d’imagerie ultrasonore Doppler par ondes planes apporte une amelioration significative dans la caracterisation de vaisseaux representatifs de la vascularisation de la moelle epiniere et permet de quantifier plus precisement les parametres associes. Ces observations pourront etre plus finement detaillees par l’utilisation de frequences d’emission des ondes plus elevees ou par l’application d’un algorithme de reconstruction non-lineaire suite a l’injection de produit de contraste. Ces observations suggerent qu’une sequence d’imagerie ultrasonore Doppler par ondes planes peut etre utilisee pour caracteriser et quantifier le debit sanguin medullaire. A long terme, une utilisation en salle d’operation pourrait apporter des informations complementaires aux chirurgiens orthopediques.