Evaluation of clinical, ultrasonographic and hysteroscopic parameters in the differentiation of endometrial polyps and cancer of endometrium

Study Objective: To evaluate the diagnostic accuracy of transvaginal ultrasound and office hysteroscopy in the differentiation between endometrial polyps and endometrial adenocarcinoma. Design: This is a prospective 100 women longitudinal study, 24 to 80 years, submitted to hysteroscopic polypectomy (n = 80) or surgery due to endometrial adenocarcinoma (n = 20), from january 2010 to December 2011. Clinical, ultrasonographic and hysteroscopic parameters were analyzed and compared with histopathologic find. Statistical analysis were performed utilizing the Tukey, Kruskal-Wallis, Dunn and Mann-Whitney test, with a confidence interval of 95% and p\0, 05 statiscally significant. Setting: Botucatu Medical School. Intervention: Prospective analysis of clinical, ultrasonographic and hysteroscopic parameters in patients with diagnosis suspected of endometrial polyps and adenocarcinoma of endometrium were performed. According to the diagnosis, hysteroscopic polypectomy or pan hysterectomy with lymph node sampling was realized. After the surgery and histopathological study, statistical analysis of parameters was performed and the results were compared between groups. It was Research Ethics Committee approved. Measurements and Main Results: There were no differences between age, BMI, menopause, TH use and associated diseases among groups. The main symptom of endometrial cancer was the postmenopausal bleeding, affecting 84,2% of women against 34,8% of polypectomy group. The majority of women with endometrial polyps were asymptomatic. Transvaginal ultrasonography showed no ability to differentiate cases of endometrial cancer compared with the cases of endometrial polyps, considering the presence of endometrial thickness and blood flow on color Doppler. Office hysteroscopy showed significant changes in 75% of the adenocarcinoma cases, especially the presence of diffuse hypervascularity with atypical vessels. Conclusion: Still remains an inability to establish clinical parameters and reliable ultrasound imaging to differentiate endometrial polyps and cancer of endometrium. Attention should be given to hysteroscopic exams presenting diffuse endometrial hypervascularization with architectural distortion of the vessels. The recommendation of our service remains the systematic removal of all endometrial polyps.

Adaptive multiscale biological signal processing

Biological processes are very complex mechanisms, most of them being accompanied by or manifested as signals that reflect their essential characteristics and qualities. The development of diagnostic techniques based on signal and image acquisition from the human body is commonly retained as one of the propelling factors in the advancements in medicine and biosciences recorded in the recent past. It is a fact that the instruments used for biological signal and image recording, like any other acquisition system, are affected by non-idealities which, by different degrees, negatively impact on the accuracy of the recording. This work discusses how it is possible to attenuate, and ideally to remove, these effects, with a particular attention toward ultrasound imaging and extracellular recordings. Original algorithms developed during the Ph.D. research activity will be examined and compared to ones in literature tackling the same problems; results will be drawn on the base of comparative tests on both synthetic and in-vivo acquisitions, evaluating standard metrics in the respective field of application. All the developed algorithms share an adaptive approach to signal analysis, meaning that their behavior is not dependent only on designer choices, but driven by input signal characteristics too. Performance comparisons following the state of the art concerning image quality assessment, contrast gain estimation and resolution gain quantification as well as visual inspection highlighted very good results featured by the proposed ultrasound image deconvolution and restoring algorithms: axial resolution up to 5 times better than algorithms in literature are possible. Concerning extracellular recordings, the results of the proposed denoising technique compared to other signal processing algorithms pointed out an improvement of the state of the art of almost 4 dB.

Efficient ultrasonic signal processing techniques for aided medical diagnostics

Ultrasound imaging is widely used in medical diagnostics as it is the fastest, least invasive, and least expensive imaging modality. However, ultrasound images are intrinsically difficult to be interpreted. In this scenario, Computer Aided Detection (CAD) systems can be used to support physicians during diagnosis providing them a second opinion. This thesis discusses efficient ultrasound processing techniques for computer aided medical diagnostics, focusing on two major topics: (i) Ultrasound Tissue Characterization (UTC), aimed at characterizing and differentiating between healthy and diseased tissue; (ii) Ultrasound Image Segmentation (UIS), aimed at detecting the boundaries of anatomical structures to automatically measure organ dimensions and compute clinically relevant functional indices. Research on UTC produced a CAD tool for Prostate Cancer detection to improve the biopsy protocol. In particular, this thesis contributes with: (i) the development of a robust classification system; (ii) the exploitation of parallel computing on GPU for real-time performance; (iii) the introduction of both an innovative Semi-Supervised Learning algorithm and a novel supervised/semi-supervised learning scheme for CAD system training that improve system performance reducing data collection effort and avoiding collected data wasting. The tool provides physicians a risk map highlighting suspect tissue areas, allowing them to perform a lesion-directed biopsy. Clinical validation demonstrated the system validity as a diagnostic support tool and its effectiveness at reducing the number of biopsy cores requested for an accurate diagnosis. For UIS the research developed a heart disease diagnostic tool based on Real-Time 3D Echocardiography. Thesis contributions to this application are: (i) the development of an automated GPU based level-set segmentation framework for 3D images; (ii) the application of this framework to the myocardium segmentation. Experimental results showed the high efficiency and flexibility of the proposed framework. Its effectiveness as a tool for quantitative analysis of 3D cardiac morphology and function was demonstrated through clinical validation.

An unusual cause of paralysis of the peroneal nerve: a report of 3 cases

We present 3 cases of a 12-year-old boy, an 8-year-old girl, and a 9-year-old boy with progressive paresis of the peroneal nerve. Peroneal intraneural ganglia are a rare cause of paralysis of the lower limb in children; more often these symptoms occur because of exostosis. Ultrasound imaging in both patients showed a cystic mass near the fibular neck. Magnetic resonance imaging examination revealed that the ganglion is communicating with the proximal tibiofibular joint. Surgical exploration in these patients confirmed a cystic formation involving the common peroneal nerve. The ganglion originates from the articular nerve branch to the proximal tibiofibular joint. Total recovery of nerve function was seen 2 years later for the first patient, whereas the other 2 showed immediate postoperative improvement of peroneal nerve function and complete recovery within 6 to 8 weeks. On the other hand, patients with exostosis showed varying outcomes. In children with symptoms suspicious of nerve compression, fast diagnosis and immediate treatment are necessary to ensure the best possible recovery.

Controversies of fetal cardiac intervention

Remarkable advances in ultrasound imaging technology have made it possible to diagnose fetal cardiovascular lesions as early as 12-14 weeks of gestation and to assess their physiological relevance by echocardiography. Moreover, invasive techniques have been developed and refined to relieve significant congenital heart disease (CHD), such as critical aortic and pulmonary stenoses in the pediatric population including neonates. Recognition of the fact that certain CHDs can evolve in utero, and early intervention may improve the outcome by altering the natural history of such conditions has led to the evolution of a new fetal therapy, i.e. fetal cardiac intervention. Two entities, pulmonary valvar atresia and intact ventricular septum (PA/IVS) and hypoplastic left heart syndrome (HLHS), are associated with significant morbidity and mortality even with postnatal surgical therapy. These cases are believed to occur due to restricted blood flow, leading to impaired growth and function of the right or left ventricle. Therefore, several centers started the approach of antenatal intervention with the primary goal of improving the blood flow through the stenotic/atretic valve orifices to allow growth of cardiac structures. Even though centers with a reasonable number of cases seem to have improved the technique and the immediate outcome of fetal interventions, the field is challenged by ethical issues as the intervention puts both the mother and the fetus at risk. Moreover, the perceived benefits of prenatal treatment have to be weighed against steadily improving postnatal surgical and hybrid procedures, which have been shown to reduce morbidity and mortality for these complex heart defects. This review is an attempt to provide a balanced opinion and an update on fetal cardiac intervention.

Optimización de aperturas mediante técnicas de algoritmos evolutivos

Los sistemas de imagen por ultrasonidos son hoy una herramienta indispensable en aplicaciones de diagnóstico en medicina y son cada vez más utilizados en aplicaciones industriales en el área de ensayos no destructivos. El array es el elemento primario de estos sistemas y su diseño determina las características de los haces que se pueden construir (forma y tamaño del lóbulo principal, de los lóbulos secundarios y de rejilla, etc.), condicionando la calidad de las imágenes que pueden conseguirse. En arrays regulares la distancia máxima entre elementos se establece en media longitud de onda para evitar la formación de artefactos. Al mismo tiempo, la resolución en la imagen de los objetos presentes en la escena aumenta con el tamaño total de la apertura, por lo que una pequeña mejora en la calidad de la imagen se traduce en un aumento significativo del número de elementos del transductor. Esto tiene, entre otras, las siguientes consecuencias: Problemas de fabricación de los arrays por la gran densidad de conexiones (téngase en cuenta que en aplicaciones típicas de imagen médica, el valor de la longitud de onda es de décimas de milímetro) Baja relación señal/ruido y, en consecuencia, bajo rango dinámico de las señales por el reducido tamaño de los elementos. Complejidad de los equipos que deben manejar un elevado número de canales independientes. Por ejemplo, se necesitarían 10.000 elementos separados λ 2 para una apertura cuadrada de 50 λ. Una forma sencilla para resolver estos problemas existen alternativas que reducen el número de elementos activos de un array pleno, sacrificando hasta cierto punto la calidad de imagen, la energía emitida, el rango dinámico, el contraste, etc. Nosotros planteamos una estrategia diferente, y es desarrollar una metodología de optimización capaz de hallar de forma sistemática configuraciones de arrays de ultrasonido adaptados a aplicaciones específicas. Para realizar dicha labor proponemos el uso de los algoritmos evolutivos para buscar y seleccionar en el espacio de configuraciones de arrays aquellas que mejor se adaptan a los requisitos fijados por cada aplicación. En la memoria se trata el problema de la codificación de las configuraciones de arrays para que puedan ser utilizados como individuos de la población sobre la que van a actuar los algoritmos evolutivos. También se aborda la definición de funciones de idoneidad que permitan realizar comparaciones entre dichas configuraciones de acuerdo con los requisitos y restricciones de cada problema de diseño. Finalmente, se propone emplear el algoritmo multiobjetivo NSGA II como herramienta primaria de optimización y, a continuación, utilizar algoritmos mono-objetivo tipo Simulated Annealing para seleccionar y retinar las soluciones proporcionadas por el NSGA II. Muchas de las funciones de idoneidad que definen las características deseadas del array a diseñar se calculan partir de uno o más patrones de radiación generados por cada solución candidata. La obtención de estos patrones con los métodos habituales de simulación de campo acústico en banda ancha requiere tiempos de cálculo muy grandes que pueden hacer inviable el proceso de optimización con algoritmos evolutivos en la práctica. Como solución, se propone un método de cálculo en banda estrecha que reduce en, al menos, un orden de magnitud el tiempo de cálculo necesario Finalmente se presentan una serie de ejemplos, con arrays lineales y bidimensionales, para validar la metodología de diseño propuesta comparando experimentalmente las características reales de los diseños construidos con las predicciones del método de optimización. ABSTRACT Currently, the ultrasound imaging system is one of the powerful tools in medical diagnostic and non-destructive testing for industrial applications. Ultrasonic arrays design determines the beam characteristics (main and secondary lobes, beam pattern, etc...) which assist to enhance the image resolution. The maximum distance between the elements of the array should be the half of the wavelength to avoid the formation of grating lobes. At the same time, the image resolution of the target in the region of interest increases with the aperture size. Consequently, the larger number of elements in arrays assures the better image quality but this improvement contains the following drawbacks: Difficulties in the arrays manufacturing due to the large connection density. Low noise to signal ratio. Complexity of the ultrasonic system to handle large number of channels. The easiest way to resolve these issues is to reduce the number of active elements in full arrays, but on the other hand the image quality, dynamic range, contrast, etc, are compromised by this solutions In this thesis, an optimization methodology able to find ultrasound array configurations adapted for specific applications is presented. The evolutionary algorithms are used to obtain the ideal arrays among the existing configurations. This work addressed problems such as: the codification of ultrasound arrays to be interpreted as individuals in the evolutionary algorithm population and the fitness function and constraints, which will assess the behaviour of individuals. Therefore, it is proposed to use the multi-objective algorithm NSGA-II as a primary optimization tool, and then use the mono-objective Simulated Annealing algorithm to select and refine the solutions provided by the NSGA I I . The acoustic field is calculated many times for each individual and in every generation for every fitness functions. An acoustic narrow band field simulator, where the number of operations is reduced, this ensures a quick calculation of the acoustic field to reduce the expensive computing time required by these functions we have employed. Finally a set of examples are presented in order to validate our proposed design methodology, using linear and bidimensional arrays where the actual characteristics of the design are compared with the predictions of the optimization methodology.

Carotid artery intimal medial thickness, brachial artery flow-mediated vasodilation and cardiovascular risk factors in diabetic and non-diabetic indigenous Australians

Background: Indigenous Australians are at high risk for cardiovascular disease and type 2 diabetes. Carotid artery intimal medial thickness (CIMT) and brachial artery flow-mediated vasodilation (FMD) are ultrasound imaging based surrogate markers of cardiovascular risk. This study examines the relative contributions of traditional cardiovascular risk factors on CIMT and FMD in adult Indigenous Australians with and without type 2 diabetes mellitus. Method: One hundred and nineteen Indigenous Australians were recruited. Physical and biochemical markers of cardiovascular risk, together with CIMT and FMD were meausred for all subjects. Results: Fifty-three Indigenous Australians subjects (45%) had type 2 diabetes mellitus. There was a significantly greater mean CIMT in diabetic versus non-diabetic subjects (p = 0.049). In the non-diabetic group with non-parametric analyses, there were significant correlations between CIMT and: age (r = 0.64, p < 0.001), systolic blood pressure (r = 0.47, p < 0.001) and non-smokers (r = -0.30, p = 0.018). In the diabetic group, non-parametric analysis showed correlations between CIMT, age (r = 0.36, p = 0.009) and duration of diabetes (r = 0.30, p = 0.035) only. Adjusting forage, sex, smoking and history of cardiovascular disease, Hb(A1c) became the sole significant correlate of CIMT (r = 0.35,p = 0.01) in the diabetic group. In non-parametric analysis, age was the sole significant correlate of FMD (r = -0.31,p = 0.013), and only in non-diabetic subjects. Linear regression analysis showed significant associations between CIMT and age (t = 4.6,p < 0.001), systolic blood pressure (t = 2.6, p = 0.010) and Hb(A1c) (t = 2.6, p = 0.012), smoking (t = 2.1, p = 0.04) and fasting LDL-cholesterol (t = 2.1, p = 0.04). There were no significant associations between FMD and examined cardiovascular risk factors with linear regression analysis Conclusions: CIMT appears to be a useful surrogate marker of cardiovascular risk in this sample of Indigenous Australian subjects, correlating better than FMD with established cardiovascular risk factors. A lifestyle intervention programme may alleviate the burden of cardiovascular disease in Indigenous Australians by reducing central obesity, lowering blood pressure, correcting dyslipidaemia and improving glycaemic control. CIMT may prove to be a useful tool to assess efficacy of such an intervention programme. (c) 2004 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

An MRI investigation into the function of the transversus abdominis muscle during "drawing-in" of the abdominal wall

Study Design. An operator blinded dual modality trial of measurement of the abdominal muscles during drawing-in of the abdominal wall. Objectives. 1) To investigate, using magnetic resonance imaging (MRI), the function of the transversus abdominis muscle bilaterally during a drawing-in of the abdominal wall. 2) To validate the use of real-time ultrasound imaging as a measure of the deep abdominal muscle during a drawing-in of the abdominal wall. Summary of Background Data. Previous research has implicated the deep abdominal muscle, transversus abdominis, in the support and protection of the spine and provided evidence that training this muscle is important in the rehabilitation of low back pain. One of the most important actions of the transversus abdominis is to draw-in the abdominal wall, and this action has been shown to stiffen the sacroiliac joints. It is hypothesized that in response to a draw in, the transversus abdominis muscle forms a deep musculofascial corset and that MRI could be used to view this corset and verify its mechanism of action on the lumbopelvic region. Methods. Thirteen healthy asymptomatic male elite cricket players aged 21.3 +/- 2.1 years were imaged using MRI and ultrasound imaging as they drew in their abdominal walls. Measurements of the thickness of the transversus abdominis and internal oblique muscles and the slide of the anterior abdominal fascia were measured using both MRI and ultrasound. Measurement of the whole abdominal cross-sectional area (CSA) was conducted using MRI. Results. Results of the MRI demonstrated that, as a result of draw-in, there was a significant increase in thickness of the transversus abdominis (P < 0.001) and the internal oblique muscles (P < 0.001). There was a significant decrease in the CSA of the trunk (P < 0.001). The mean slide ( +/- SD) of the anterior abdominal fascia was 1.54 +/- 0.38 cm for the left side and 1.48 +/- 0.35 cm for the right side. Ultrasound measurements of muscle thickness of both transversus abdominis and the internal oblique, as well as fascial slide, correlated with measures obtained using MRI (interclass correlations from 0.78 to 0.95). Conclusions. The MRI results demonstrated that during a drawing-in action, the transversus abdominis contracts bilaterally to form a musculofascial band that appears to tighten (like a corset) and most likely improves the stabilization of the lumbopelvic region. Real-time ultrasound imaging can also be used to measure changes in the transversus abdominis during the draw-in maneuver.

Rapid Atrophy of the Lumbar Multifidus Follows Experimental Disc or Nerve Root Injury.

Study Design. Experimental study of muscle changes after lumbar spinal injury. Objectives. To investigate effects of intervertebral disc and nerve root lesions on cross-sectional area, histology and chemistry of porcine lumbar multifidus. Summary of Background Data. The multifidus cross-sectional area is reduced in acute and chronic low back pain. Although chronic changes are widespread, acute changes at 1 segment are identified within days of injury. It is uncertain whether changes precede or follow injury, or what is the mechanism. Methods. The multifidus cross-sectional area was measured in 21 pigs from L1 to S1 with ultrasound before and 3 or 6 days after lesions: incision into L3 - L4 disc, medial branch transection of the L3 dorsal ramus, and a sham procedure. Samples from L3 to L5 were studied histologically and chemically. Results. The multifidus cross-sectional area was reduced at L4 ipsilateral to disc lesion but at L4 - L6 after nerve lesion. There was no change after sham or on the opposite side. Water and lactate were reduced bilaterally after disc lesion and ipsilateral to nerve lesion. Histology revealed enlargement of adipocytes and clustering of myofibers at multiple levels after disc and nerve lesions. Conclusions. These data resolve the controversy that the multifidus cross-sectional area reduces rapidly after lumbar injury. Changes after disc lesion affect 1 level with a different distribution to denervation. Such changes may be due to disuse following reflex inhibitory mechanisms.

Suivi par élastographie ultrasonore après réparation endovasculaire d’anévrisme aorto-iliaque : étude de faisabilité in vivo

Les maladies cardiovasculaires sont la première cause de mortalité dans le monde et les anévrismes de l’aorte abdominale (AAAs) font partie de ce lot déplorable. Un anévrisme est la dilatation d’une artère pouvant conduire à la mort. Une rupture d’AAA s’avère fatale près de 80% du temps. Un moyen de traiter les AAAs est l’insertion d’une endoprothèse (SG) dans l’aorte, communément appelée la réparation endovasculaire (EVAR), afin de réduire la pression exercée par le flux sanguin sur la paroi. L’efficacité de ce traitement est compromise par la survenue d’endofuites (flux sanguins entre la prothèse et le sac anévrismal) pouvant conduire à la rupture de l’anévrisme. Ces flux sanguins peuvent survenir à n’importe quel moment après le traitement EVAR. Une surveillance par tomodensitométrie (CT-scan) annuelle est donc requise, augmentant ainsi le coût du suivi post-EVAR et exposant le patient à la radiation ionisante et aux complications des contrastes iodés. L’endotension est le concept de dilatation de l’anévrisme sans la présence d’une endofuite apparente au CT-scan. Après le traitement EVAR, le sang dans le sac anévrismal coagule pour former un thrombus frais, qui deviendra progressivement un thrombus plus fibreux et plus organisé, donnant lieu à un rétrécissement de l’anévrisme. Il y a très peu de données dans la littérature pour étudier ce processus temporel et la relation entre le thrombus frais et l’endotension. L’étalon d’or du suivi post-EVAR, le CT-scan, ne peut pas détecter la présence de thrombus frais. Il y a donc un besoin d’investir dans une technique sécuritaire et moins coûteuse pour le suivi d’AAAs après EVAR. Une méthode récente, l’élastographie dynamique, mesure l’élasticité des tissus en temps réel. Le principe de cette technique repose sur la génération d’ondes de cisaillement et l’étude de leur propagation afin de remonter aux propriétés mécaniques du milieu étudié. Cette thèse vise l’application de l’élastographie dynamique pour la détection des endofuites ainsi que de la caractérisation mécanique des tissus du sac anévrismal après le traitement EVAR. Ce projet dévoile le potentiel de l’élastographie afin de réduire les dangers de la radiation, de l’utilisation d’agent de contraste ainsi que des coûts du post-EVAR des AAAs. L’élastographie dynamique utilisant le « Shear Wave Imaging » (SWI) est prometteuse. Cette modalité pourrait complémenter l’échographie-Doppler (DUS) déjà utilisée pour le suivi d’examen post-EVAR. Le SWI a le potentiel de fournir des informations sur l’organisation fibreuse du thrombus ainsi que sur la détection d’endofuites. Tout d’abord, le premier objectif de cette thèse consistait à tester le SWI sur des AAAs dans des modèles canins pour la détection d’endofuites et la caractérisation du thrombus. Des SGs furent implantées dans un groupe de 18 chiens avec un anévrisme créé au moyen de la veine jugulaire. 4 anévrismes avaient une endofuite de type I, 13 avaient une endofuite de type II et un anévrisme n’avait pas d’endofuite. Des examens échographiques, DUS et SWI ont été réalisés à l’implantation, puis 1 semaine, 1 mois, 3 mois et 6 mois après le traitement EVAR. Une angiographie, un CT-scan et des coupes macroscopiques ont été produits au sacrifice. Les régions d’endofuites, de thrombus frais et de thrombus organisé furent identifiées et segmentées. Les valeurs de rigidité données par le SWI des différentes régions furent comparées. Celles-ci furent différentes de façon significative (P < 0.001). Également, le SWI a pu détecter la présence d’endofuites où le CT-scan (1) et le DUS (3) ont échoué. Dans la continuité de ces travaux, le deuxième objectif de ce projet fut de caractériser l’évolution du thrombus dans le temps, de même que l’évolution des endofuites après embolisation dans des modèles canins. Dix-huit anévrismes furent créés dans les artères iliaques de neuf modèles canins, suivis d’une endofuite de type I après EVAR. Deux gels embolisants (Chitosan (Chi) ou Chitosan-Sodium-Tetradecyl-Sulfate (Chi-STS)) furent injectés dans le sac anévrismal pour promouvoir la guérison. Des examens échographiques, DUS et SWI ont été effectués à l’implantation et après 1 semaine, 1 mois, 3 mois et 6 mois. Une angiographie, un CT-scan et un examen histologique ont été réalisés au sacrifice afin d’évaluer la présence, le type et la grosseur de l’endofuite. Les valeurs du module d’élasticité des régions d’intérêts ont été identifiées et segmentées sur les données pathologiques. Les régions d’endofuites et de thrombus frais furent différentes de façon significative comparativement aux autres régions (P < 0.001). Les valeurs d’élasticité du thrombus frais à 1 semaine et à 3 mois indiquent que le SWI peut évaluer la maturation du thrombus, de même que caractériser l’évolution et la dégradation des gels embolisants dans le temps. Le SWI a pu détecter des endofuites où le DUS a échoué (2) et, contrairement au CT-scan, détecter la présence de thrombus frais. Finalement, la dernière étape du projet doctoral consistait à appliquer le SWI dans une phase clinique, avec des patients humains ayant déjà un AAA, pour la détection d’endofuite et la caractérisation de l’élasticité des tissus. 25 patients furent sélectionnés pour participer à l’étude. Une comparaison d’imagerie a été produite entre le SWI, le CT-scan et le DUS. Les valeurs de rigidité données par le SWI des différentes régions (endofuite, thrombus) furent identifiées et segmentées. Celles-ci étaient distinctes de façon significative (P < 0.001). Le SWI a détecté 5 endofuites sur 6 (sensibilité de 83.3%) et a eu 6 faux positifs (spécificité de 76%). Le SWI a pu détecter la présence d’endofuites où le CT-scan (2) ainsi que le DUS (2) ont échoué. Il n’y avait pas de différence statistique notable entre la rigidité du thrombus pour un AAA avec endofuite et un AAA sans endofuite. Aucune corrélation n’a pu être établie de façon significative entre les diamètres des AAAs ainsi que leurs variations et l’élasticité du thrombus. Le SWI a le potentiel de détecter les endofuites et caractériser le thrombus selon leurs propriétés mécaniques. Cette technique pourrait être combinée au suivi des AAAs post-EVAR, complémentant ainsi l’imagerie DUS et réduisant le coût et l’exposition à la radiation ionisante et aux agents de contrastes néphrotoxiques.

De Garengeot hernia with acute appendicitis

Aim. The presence of the appendix within a femoral hernia sac is a rare condition known as De Garengeot hernia. We report a case of De Garengeot hernia with concomitant appendicitis and a brief review of the literature on the pathogenesis, diagnosis and treatment of this uncommon condition. Case report. A 33 year-old woman was admitted to our Surgical Unit with acute-onset pain and swelling in the right groin region. Clinical signs and ultrasound imaging suggested the presence of a strangulated femoral hernia and the patient was operated on in emergency setting. An inflamed appendix was discovered within the hernia sac. Appendectomy via McBurney incision and prosthetic repair of the femoral ring were performed. The postoperative course was uneventful and at the 2 week and 1 year follow-up no signs of wound infection and no hernia recurrence were found. Conclusion. Since clinical signs are non-specific and radiological findings may often be misinterpreted, appendicitis within a femoral hernia sac is often an incidental finding during an emergency operation for strangulated femoral hernia. Appendectomy-associated hernia repair may be performed with or without prosthesis depending on the extent of surgical field contamination.

Three-dimensional, in-silico breast phantom for multimodality image simulations

We report on the construction of anatomically realistic three-dimensional in-silico breast phantoms with adjustable sizes, shapes and morphologic features. The concept of multiscale spatial resolution is implemented for generating breast tissue images from multiple modalities. Breast epidermal boundary and subcutaneous fat layer is generated by fitting an ellipsoid and 2nd degree polynomials to reconstructive surgical data and ultrasound imaging data. Intraglandular fat is simulated by randomly distributing and orienting adipose ellipsoids within a fibrous region immediately within the dermal layer. Cooper’s ligaments are simulated as fibrous ellipsoidal shells distributed within the subcutaneous fat layer. Individual ductal lobes are simulated following a random binary tree model which is generated based upon probabilistic branching conditions described by ramification matrices, as originally proposed by Bakic et al [3, 4]. The complete ductal structure of the breast is simulated from multiple lobes that extend from the base of the nipple and branch towards the chest wall. As lobe branching progresses, branches are reduced in height and radius and terminal branches are capped with spherical lobular clusters. Biophysical parameters are mapped onto the complete anatomical model and synthetic multimodal images (Mammography, Ultrasound, CT) are generated for phantoms of different adipose percentages (40%, 50%, 60%, and 70%) and are analytically compared with clinical examples. Results demonstrate that the in-silico breast phantom has applications in imaging performance evaluation and, specifically, great utility for solving image registration issues in multimodality imaging.

Suivi par élastographie ultrasonore après réparation endovasculaire d’anévrisme aorto-iliaque : étude de faisabilité in vivo

Les maladies cardiovasculaires sont la première cause de mortalité dans le monde et les anévrismes de l’aorte abdominale (AAAs) font partie de ce lot déplorable. Un anévrisme est la dilatation d’une artère pouvant conduire à la mort. Une rupture d’AAA s’avère fatale près de 80% du temps. Un moyen de traiter les AAAs est l’insertion d’une endoprothèse (SG) dans l’aorte, communément appelée la réparation endovasculaire (EVAR), afin de réduire la pression exercée par le flux sanguin sur la paroi. L’efficacité de ce traitement est compromise par la survenue d’endofuites (flux sanguins entre la prothèse et le sac anévrismal) pouvant conduire à la rupture de l’anévrisme. Ces flux sanguins peuvent survenir à n’importe quel moment après le traitement EVAR. Une surveillance par tomodensitométrie (CT-scan) annuelle est donc requise, augmentant ainsi le coût du suivi post-EVAR et exposant le patient à la radiation ionisante et aux complications des contrastes iodés. L’endotension est le concept de dilatation de l’anévrisme sans la présence d’une endofuite apparente au CT-scan. Après le traitement EVAR, le sang dans le sac anévrismal coagule pour former un thrombus frais, qui deviendra progressivement un thrombus plus fibreux et plus organisé, donnant lieu à un rétrécissement de l’anévrisme. Il y a très peu de données dans la littérature pour étudier ce processus temporel et la relation entre le thrombus frais et l’endotension. L’étalon d’or du suivi post-EVAR, le CT-scan, ne peut pas détecter la présence de thrombus frais. Il y a donc un besoin d’investir dans une technique sécuritaire et moins coûteuse pour le suivi d’AAAs après EVAR. Une méthode récente, l’élastographie dynamique, mesure l’élasticité des tissus en temps réel. Le principe de cette technique repose sur la génération d’ondes de cisaillement et l’étude de leur propagation afin de remonter aux propriétés mécaniques du milieu étudié. Cette thèse vise l’application de l’élastographie dynamique pour la détection des endofuites ainsi que de la caractérisation mécanique des tissus du sac anévrismal après le traitement EVAR. Ce projet dévoile le potentiel de l’élastographie afin de réduire les dangers de la radiation, de l’utilisation d’agent de contraste ainsi que des coûts du post-EVAR des AAAs. L’élastographie dynamique utilisant le « Shear Wave Imaging » (SWI) est prometteuse. Cette modalité pourrait complémenter l’échographie-Doppler (DUS) déjà utilisée pour le suivi d’examen post-EVAR. Le SWI a le potentiel de fournir des informations sur l’organisation fibreuse du thrombus ainsi que sur la détection d’endofuites. Tout d’abord, le premier objectif de cette thèse consistait à tester le SWI sur des AAAs dans des modèles canins pour la détection d’endofuites et la caractérisation du thrombus. Des SGs furent implantées dans un groupe de 18 chiens avec un anévrisme créé au moyen de la veine jugulaire. 4 anévrismes avaient une endofuite de type I, 13 avaient une endofuite de type II et un anévrisme n’avait pas d’endofuite. Des examens échographiques, DUS et SWI ont été réalisés à l’implantation, puis 1 semaine, 1 mois, 3 mois et 6 mois après le traitement EVAR. Une angiographie, un CT-scan et des coupes macroscopiques ont été produits au sacrifice. Les régions d’endofuites, de thrombus frais et de thrombus organisé furent identifiées et segmentées. Les valeurs de rigidité données par le SWI des différentes régions furent comparées. Celles-ci furent différentes de façon significative (P < 0.001). Également, le SWI a pu détecter la présence d’endofuites où le CT-scan (1) et le DUS (3) ont échoué. Dans la continuité de ces travaux, le deuxième objectif de ce projet fut de caractériser l’évolution du thrombus dans le temps, de même que l’évolution des endofuites après embolisation dans des modèles canins. Dix-huit anévrismes furent créés dans les artères iliaques de neuf modèles canins, suivis d’une endofuite de type I après EVAR. Deux gels embolisants (Chitosan (Chi) ou Chitosan-Sodium-Tetradecyl-Sulfate (Chi-STS)) furent injectés dans le sac anévrismal pour promouvoir la guérison. Des examens échographiques, DUS et SWI ont été effectués à l’implantation et après 1 semaine, 1 mois, 3 mois et 6 mois. Une angiographie, un CT-scan et un examen histologique ont été réalisés au sacrifice afin d’évaluer la présence, le type et la grosseur de l’endofuite. Les valeurs du module d’élasticité des régions d’intérêts ont été identifiées et segmentées sur les données pathologiques. Les régions d’endofuites et de thrombus frais furent différentes de façon significative comparativement aux autres régions (P < 0.001). Les valeurs d’élasticité du thrombus frais à 1 semaine et à 3 mois indiquent que le SWI peut évaluer la maturation du thrombus, de même que caractériser l’évolution et la dégradation des gels embolisants dans le temps. Le SWI a pu détecter des endofuites où le DUS a échoué (2) et, contrairement au CT-scan, détecter la présence de thrombus frais. Finalement, la dernière étape du projet doctoral consistait à appliquer le SWI dans une phase clinique, avec des patients humains ayant déjà un AAA, pour la détection d’endofuite et la caractérisation de l’élasticité des tissus. 25 patients furent sélectionnés pour participer à l’étude. Une comparaison d’imagerie a été produite entre le SWI, le CT-scan et le DUS. Les valeurs de rigidité données par le SWI des différentes régions (endofuite, thrombus) furent identifiées et segmentées. Celles-ci étaient distinctes de façon significative (P < 0.001). Le SWI a détecté 5 endofuites sur 6 (sensibilité de 83.3%) et a eu 6 faux positifs (spécificité de 76%). Le SWI a pu détecter la présence d’endofuites où le CT-scan (2) ainsi que le DUS (2) ont échoué. Il n’y avait pas de différence statistique notable entre la rigidité du thrombus pour un AAA avec endofuite et un AAA sans endofuite. Aucune corrélation n’a pu être établie de façon significative entre les diamètres des AAAs ainsi que leurs variations et l’élasticité du thrombus. Le SWI a le potentiel de détecter les endofuites et caractériser le thrombus selon leurs propriétés mécaniques. Cette technique pourrait être combinée au suivi des AAAs post-EVAR, complémentant ainsi l’imagerie DUS et réduisant le coût et l’exposition à la radiation ionisante et aux agents de contrastes néphrotoxiques.