52 resultados para elastography


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Reconstruction of a cleft lip leads inevitably to scar tissue formation. Scar tissue within the restored oral orbicular muscle might be assessed by quantification of the local contractility of this muscle. Furthermore, information about the contraction capability of the oral orbicular muscle is crucial for planning the revision surgery of an individual patient. We used ultrasound elastography to determine the local deformation (strain) of the upper lip and to differentiate contracting muscle from passive scar tissue. Raw ultrasound data (radio-frequency format; rf-) were acquired, while the lips were brought from normal state into a pout condition and back in normal state, in three patients and three normal individuals. During this movement, the oral orbicular muscle contracts and, consequently, thickens in contrast to scar tissue that will not contract, or even expand. An iterative coarse-to-fine strain estimation method was used to calculate the local tissue strain. Analysis of the raw ultrasound data allows estimation of tissue strain with a high precision. The minimum strain that can be assessed reproducibly is 0.1%. In normal individuals, strain of the orbicular oral muscle was in the order of 20%. Also, a uniform strain distribution in the oral orbicular muscle was found. However, in patients deviating values were found in the region of the reconstruction and the muscle tissue surrounding that. In two patients with a successful reconstruction, strain was reduced by 6% in the reconstructed region with respect to the normal parts of the muscle (from 22% to 16% and from 25% to 19%). In a patient with severe aesthetical and functional disability, strain decreased from 30% in the normal region to 5% in the reconstructed region. With ultrasound elastography, the strain of the oral orbicular muscle can be quantified. In healthy subjects, the strain profiles and maximum strain values in all parts of the muscle were similar. The maximum strain of the muscle during pout was 20% +/- 1%. In surgically repaired cleft lips, decreased deformation was observed.

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This thesis aims to investigate vibrational characteristics of magnetic resonance elastography (MRE) of the brain. MRE is a promising, non-invasive methodology for the mapping of shear stiffness of the brain. A mechanical actuator shakes the brain and generates shear waves, which are then imaged with a special MRI sequence sensitive to sub-millimeter displacements. This research focuses on exploring the profile of vibrations utilized in brain elastography from the standpoint of ultimately investigating nonlinear behavior of the tissue. The first objective seeks to demonstrate the effects of encoding off-frequency vibrations using standard MRE methodologies. Vibrations of this nature can arise from nonlinearities in the system and contaminate the results of the measurement. The second objective is to probe nonlinearity in the dynamic brain system using MRE. A non-parametric decomposition technique, novel to the MRE field, is introduced and investigated.

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A Ressonância Magnética Mamaria (RMM), ao longo da década, tem demonstrado um franco desenvolvimento no diagnóstico e caracterização do Carcinoma Mamário. O objectivo deste trabalho científico é demonstrar, através de uma revisão bibliográfica, os avanços desta modalidade na avaliação das lesões da mama, tendo em conta as características: elasticidade (Elastografia), bioquímicas (Espectroscopia), celularidade (Difusão) e vascularização (Perfusão). A avaliação destas em consonância com as morfológicas e cinéticas (RMM), permitem um aumento da especificidade da RMM, reduzindo assim o número de biopsias desnecessárias. Contudo estas evoluções técnicas devem estar em consonância com a inovação em questões de software de processamento de Imagem e hardware dos equipamentos de Ressonância Magnética.

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Adiponectin, which plays a pivotal role in metabolic liver diseases, is reduced in concentration in patients with NASH (non-alcoholic steatohepatitis). The aim of the present study was to determine adiponectin concentrations in patients with different forms and stages of chronic liver diseases. Serum adiponectin concentrations were measured in 232 fasting patients with chronic liver disease: 64 with NAFLD (non-alcoholic fatty liver disease), 123 with other chronic liver disease (e.g. viral hepatitis, n=71; autoimmune disease, n=18; alcohol-induced liver disease, n=3; or elevated liver enzymes of unknown origin, n=31) and 45 with cirrhosis. Circulating adiponectin levels were significantly lower in patients with NAFLD in comparison with patients with other chronic liver disease (4.8+/-3.5 compared with 10.4+/-6.3 microg/ml respectively; P<0.0001). Circulating adiponectin levels were significantly higher in patients with cirrhosis in comparison with patients without cirrhosis (18.6+/-14.5 compared with 8.4+/-6.1 microg/ml respectively; P<0.0001). Adiponectin concentrations correlated negatively with body weight (P<0.001), serum triacylglycerols (triglycerides) (P<0.001) and, in women, with BMI (body mass index) (P<0.001). Adiponectin concentrations correlated positively with serum bile acids (P<0.001), serum hyaluronic acid (P<0.001) and elastography values (P<0.001). Adiponectin levels were decreased in patients with NAFLD. In conclusion, adiponectin levels correlate positively with surrogate markers of hepatic fibrosis (transient elastography, fasting serum bile acids and hyaluronate) and are significantly elevated in cases of cirrhosis.

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BACKGROUND AND AIMS: Liver stiffness is increasingly used in the non-invasive evaluation of chronic liver diseases. Liver stiffness correlates with hepatic venous pressure gradient (HVPG) in patients with cirrhosis and holds prognostic value in this population. Hence, accuracy in its measurement is needed. Several factors independent of fibrosis influence liver stiffness, but there is insufficient information on whether meal ingestion modifies liver stiffness in cirrhosis. We investigated the changes in liver stiffness occurring after the ingestion of a liquid standard test meal in this population. METHODS: In 19 patients with cirrhosis and esophageal varices (9 alcoholic, 9 HCV-related, 1 NASH; Child score 6.9±1.8), liver stiffness (transient elastography), portal blood flow (PBF) and hepatic artery blood flow (HABF) (Doppler-Ultrasound) were measured before and 30 minutes after receiving a standard mixed liquid meal. In 10 the HVPG changes were also measured. RESULTS: Post-prandial hyperemia was accompanied by a marked increase in liver stiffness (+27±33%; p<0.0001). Changes in liver stiffness did not correlate with PBF changes, but directly correlated with HABF changes (r = 0.658; p = 0.002). After the meal, those patients showing a decrease in HABF (n = 13) had a less marked increase of liver stiffness as compared to patients in whom HABF increased (n = 6; +12±21% vs. +62±29%,p<0.0001). As expected, post-prandial hyperemia was associated with an increase in HVPG (n = 10; +26±13%, p = 0.003), but changes in liver stiffness did not correlate with HVPG changes. CONCLUSIONS: Liver stiffness increases markedly after a liquid test meal in patients with cirrhosis, suggesting that its measurement should be performed in standardized fasting conditions. The hepatic artery buffer response appears an important factor modulating postprandial changes of liver stiffness. The post-prandial increase in HVPG cannot be predicted by changes in liver stiffness.

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Cirrhosis is the final stage of most of chronic liver diseases, and is almost invariably complicated by portal hypertension, which is the most important cause of morbidity and mortality in these patients. This review will focus on the non-invasive methods currently used in clinical practice for diagnosing liver cirrhosis and portal hypertension. The first-line techniques include physical examination, laboratory parameters, transient elastography and Doppler-US. More sophisticated imaging methods which are less commonly employed are CT scan and MRI, and new technologies which are currently under evaluation are MR elastography and acoustic radiation force imaging (ARFI). Even if none of them can replace the invasive measurement of hepatic venous pressure gradient and the endoscopic screening of gastroesophageal varices, they notably facilitate the clinical management of patients with cirrhosis and portal hypertension, and provide valuable prognostic information.

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BACKGROUND AND AIMS: Liver stiffness is increasingly used in the non-invasive evaluation of chronic liver diseases. Liver stiffness correlates with hepatic venous pressure gradient (HVPG) in patients with cirrhosis and holds prognostic value in this population. Hence, accuracy in its measurement is needed. Several factors independent of fibrosis influence liver stiffness, but there is insufficient information on whether meal ingestion modifies liver stiffness in cirrhosis. We investigated the changes in liver stiffness occurring after the ingestion of a liquid standard test meal in this population. METHODS: In 19 patients with cirrhosis and esophageal varices (9 alcoholic, 9 HCV-related, 1 NASH; Child score 6.9±1.8), liver stiffness (transient elastography), portal blood flow (PBF) and hepatic artery blood flow (HABF) (Doppler-Ultrasound) were measured before and 30 minutes after receiving a standard mixed liquid meal. In 10 the HVPG changes were also measured. RESULTS: Post-prandial hyperemia was accompanied by a marked increase in liver stiffness (+27±33%; p<0.0001). Changes in liver stiffness did not correlate with PBF changes, but directly correlated with HABF changes (r = 0.658; p = 0.002). After the meal, those patients showing a decrease in HABF (n = 13) had a less marked increase of liver stiffness as compared to patients in whom HABF increased (n = 6; +12±21% vs. +62±29%,p<0.0001). As expected, post-prandial hyperemia was associated with an increase in HVPG (n = 10; +26±13%, p = 0.003), but changes in liver stiffness did not correlate with HVPG changes. CONCLUSIONS: Liver stiffness increases markedly after a liquid test meal in patients with cirrhosis, suggesting that its measurement should be performed in standardized fasting conditions. The hepatic artery buffer response appears an important factor modulating postprandial changes of liver stiffness. The post-prandial increase in HVPG cannot be predicted by changes in liver stiffness.

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L’accident thromboembolique veineux, tel que la thrombose veineuse profonde (TVP) ou thrombophlébite des membres inférieurs, est une pathologie vasculaire caractérisée par la formation d’un caillot sanguin causant une obstruction partielle ou totale de la lumière sanguine. Les embolies pulmonaires sont une complication mortelle des TVP qui surviennent lorsque le caillot se détache, circule dans le sang et produit une obstruction de la ramification artérielle irriguant les poumons. La combinaison d’outils et de techniques d’imagerie cliniques tels que les règles de prédiction cliniques (signes et symptômes) et les tests sanguins (D-dimères) complémentés par un examen ultrasonographique veineux (test de compression, écho-Doppler), permet de diagnostiquer les premiers épisodes de TVP. Cependant, la performance de ces outils diagnostiques reste très faible pour la détection de TVP récurrentes. Afin de diriger le patient vers une thérapie optimale, la problématique n’est plus basée sur la détection de la thrombose mais plutôt sur l’évaluation de la maturité et de l’âge du thrombus, paramètres qui sont directement corrélées à ses propriétés mécaniques (e.g. élasticité, viscosité). L’élastographie dynamique (ED) a récemment été proposée comme une nouvelle modalité d’imagerie non-invasive capable de caractériser quantitativement les propriétés mécaniques de tissus. L’ED est basée sur l’analyse des paramètres acoustiques (i.e. vitesse, atténuation, pattern de distribution) d’ondes de cisaillement basses fréquences (10-7000 Hz) se propageant dans le milieu sondé. Ces ondes de cisaillement générées par vibration externe, ou par source interne à l’aide de la focalisation de faisceaux ultrasonores (force de radiation), sont mesurées par imagerie ultrasonore ultra-rapide ou par résonance magnétique. Une méthode basée sur l’ED adaptée à la caractérisation mécanique de thromboses veineuses permettrait de quantifier la sévérité de cette pathologie à des fins d’amélioration diagnostique. Cette thèse présente un ensemble de travaux reliés au développement et à la validation complète et rigoureuse d’une nouvelle technique d’imagerie non-invasive élastographique pour la mesure quantitative des propriétés mécaniques de thromboses veineuses. L’atteinte de cet objectif principal nécessite une première étape visant à améliorer les connaissances sur le comportement mécanique du caillot sanguin (sang coagulé) soumis à une sollicitation dynamique telle qu’en ED. Les modules de conservation (comportement élastique, G’) et de perte (comportement visqueux, G’’) en cisaillement de caillots sanguins porcins sont mesurés par ED lors de la cascade de coagulation (à 70 Hz), et après coagulation complète (entre 50 Hz et 160 Hz). Ces résultats constituent les toutes premières mesures du comportement dynamique de caillots sanguins dans une gamme fréquentielle aussi étendue. L’étape subséquente consiste à mettre en place un instrument innovant de référence (« gold standard »), appelé RheoSpectris, dédié à la mesure de la viscoélasticité hyper-fréquence (entre 10 Hz et 1000 Hz) des matériaux et biomatériaux. Cet outil est indispensable pour valider et calibrer toute nouvelle technique d’élastographie dynamique. Une étude comparative entre RheoSpectris et la rhéométrie classique est réalisée afin de valider des mesures faites sur différents matériaux (silicone, thermoplastique, biomatériaux, gel). L’excellente concordance entre les deux technologies permet de conclure que RheoSpectris est un instrument fiable pour la mesure mécanique à des fréquences difficilement accessibles par les outils actuels. Les bases théoriques d’une nouvelle modalité d’imagerie élastographique, nommée SWIRE (« shear wave induced resonance dynamic elastography »), sont présentées et validées sur des fantômes vasculaires. Cette approche permet de caractériser les propriétés mécaniques d’une inclusion confinée (e.g. caillot sanguin) à partir de sa résonance (amplification du déplacement) produite par la propagation d’ondes de cisaillement judicieusement orientées. SWIRE a également l’avantage d’amplifier l’amplitude de vibration à l’intérieur de l’hétérogénéité afin de faciliter sa détection et sa segmentation. Finalement, la méthode DVT-SWIRE (« Deep venous thrombosis – SWIRE ») est adaptée à la caractérisation de l’élasticité quantitative de thromboses veineuses pour une utilisation en clinique. Cette méthode exploite la première fréquence de résonance mesurée dans la thrombose lors de la propagation d’ondes de cisaillement planes (vibration d’une plaque externe) ou cylindriques (simulation de la force de radiation par génération supersonique). DVT-SWIRE est appliquée sur des fantômes simulant une TVP et les résultats sont comparés à ceux donnés par l’instrument de référence RheoSpectris. Cette méthode est également utilisée avec succès dans une étude ex vivo pour l’évaluation de l’élasticité de thromboses porcines explantées après avoir été induites in vivo par chirurgie.

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Il est maintenant admis que la composition de la plaque athérosclérotique est un déterminant majeur de sa vulnérabilité à se rompre. Vu que la composition de la plaque affecte ses propriétés mécaniques, l'évaluation locale des propriétés mécaniques de la plaque d'athérome peut nous informer sur sa vulnérabilité. L'objectif est de comparer les techniques d’élastographie ultrasonores endovasculaire (EVE) et non-invasive (NIVE) en fonction de leur potentiel à identifier les composantes calcifiées et lipidiques de la plaque. Les acquisitions intravasculaire et extravasculaire ont été effectuées sur les artères carotidiennes de neuf porcs hypercholestérolémiques à l’aide d’un cathéter de 20 MHz et d'une sonde linéaire de 7.5 MHz, respectivement. Les valeurs de déformation radiale et axiale, rapportés par EVE et NIVE, ont été corrélées avec le pourcentage des zones histologiques calcifiées et lipidiques pour cinq plaques. Nos résultats démontrent une bonne corrélation positive entre les déformations et les composantes calcifiées (r2 = 0.82, P = 0.034 valeur par EVE et r2 = 0.80, P = 0.041 valeur par NIVE). Une forte corrélation entre les déformations axiales et les contenus lipidiques par NIVE (r2 = 0.92, P-value = 0.010) a été obtenue. En conclusion, NIVE et EVE sont des techniques potentielles pour identifier les composants de la plaque et aider les médecins à diagnostiquer précocement les plaques vulnérables.

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L'élastographie ultrasonore est une technique d'imagerie émergente destinée à cartographier les paramètres mécaniques des tissus biologiques, permettant ainsi d’obtenir des informations diagnostiques additionnelles pertinentes. La méthode peut ainsi être perçue comme une extension quantitative et objective de l'examen palpatoire. Diverses techniques élastographiques ont ainsi été proposées pour l'étude d'organes tels que le foie, le sein et la prostate et. L'ensemble des méthodes proposées ont en commun une succession de trois étapes bien définies: l'excitation mécanique (statique ou dynamique) de l'organe, la mesure des déplacements induits (réponse au stimulus), puis enfin, l'étape dite d'inversion, qui permet la quantification des paramètres mécaniques, via un modèle théorique préétabli. Parallèlement à la diversification des champs d'applications accessibles à l'élastographie, de nombreux efforts sont faits afin d'améliorer la précision ainsi que la robustesse des méthodes dites d'inversion. Cette thèse regroupe un ensemble de travaux théoriques et expérimentaux destinés à la validation de nouvelles méthodes d'inversion dédiées à l'étude de milieux mécaniquement inhomogènes. Ainsi, dans le contexte du diagnostic du cancer du sein, une tumeur peut être perçue comme une hétérogénéité mécanique confinée, ou inclusion, affectant la propagation d'ondes de cisaillement (stimulus dynamique). Le premier objectif de cette thèse consiste à formuler un modèle théorique capable de prédire l'interaction des ondes de cisaillement induites avec une tumeur, dont la géométrie est modélisée par une ellipse. Après validation du modèle proposé, un problème inverse est formulé permettant la quantification des paramètres viscoélastiques de l'inclusion elliptique. Dans la continuité de cet objectif, l'approche a été étendue au cas d'une hétérogénéité mécanique tridimensionnelle et sphérique avec, comme objectifs additionnels, l'applicabilité aux mesures ultrasonores par force de radiation, mais aussi à l'estimation du comportement rhéologique de l'inclusion (i.e., la variation des paramètres mécaniques avec la fréquence d'excitation). Enfin, dans le cadre de l'étude des propriétés mécaniques du sang lors de la coagulation, une approche spécifique découlant de précédents travaux réalisés au sein de notre laboratoire est proposée. Celle-ci consiste à estimer la viscoélasticité du caillot sanguin via le phénomène de résonance mécanique, ici induit par force de radiation ultrasonore. La méthode, dénommée ARFIRE (''Acoustic Radiation Force Induced Resonance Elastography'') est appliquée à l'étude de la coagulation de sang humain complet chez des sujets sains et sa reproductibilité est évaluée.

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Le cancer du sein est le cancer le plus fréquent chez la femme. Il demeure la cause de mortalité la plus importante chez les femmes âgées entre 35 et 55 ans. Au Canada, plus de 20 000 nouveaux cas sont diagnostiqués chaque année. Les études scientifiques démontrent que l'espérance de vie est étroitement liée à la précocité du diagnostic. Les moyens de diagnostic actuels comme la mammographie, l'échographie et la biopsie comportent certaines limitations. Par exemple, la mammographie permet de diagnostiquer la présence d’une masse suspecte dans le sein, mais ne peut en déterminer la nature (bénigne ou maligne). Les techniques d’imagerie complémentaires comme l'échographie ou l'imagerie par résonance magnétique (IRM) sont alors utilisées en complément, mais elles sont limitées quant à la sensibilité et la spécificité de leur diagnostic, principalement chez les jeunes femmes (< 50 ans) ou celles ayant un parenchyme dense. Par conséquent, nombreuses sont celles qui doivent subir une biopsie alors que leur lésions sont bénignes. Quelques voies de recherche sont privilégiées depuis peu pour réduire l`incertitude du diagnostic par imagerie ultrasonore. Dans ce contexte, l’élastographie dynamique est prometteuse. Cette technique est inspirée du geste médical de palpation et est basée sur la détermination de la rigidité des tissus, sachant que les lésions en général sont plus rigides que le tissu sain environnant. Le principe de cette technique est de générer des ondes de cisaillement et d'en étudier la propagation de ces ondes afin de remonter aux propriétés mécaniques du milieu via un problème inverse préétabli. Cette thèse vise le développement d'une nouvelle méthode d'élastographie dynamique pour le dépistage précoce des lésions mammaires. L'un des principaux problèmes des techniques d'élastographie dynamiques en utilisant la force de radiation est la forte atténuation des ondes de cisaillement. Après quelques longueurs d'onde de propagation, les amplitudes de déplacement diminuent considérablement et leur suivi devient difficile voir impossible. Ce problème affecte grandement la caractérisation des tissus biologiques. En outre, ces techniques ne donnent que l'information sur l'élasticité tandis que des études récentes montrent que certaines lésions bénignes ont les mêmes élasticités que des lésions malignes ce qui affecte la spécificité de ces techniques et motive la quantification de d'autres paramètres mécaniques (e.g.la viscosité). Le premier objectif de cette thèse consiste à optimiser la pression de radiation acoustique afin de rehausser l'amplitude des déplacements générés. Pour ce faire, un modèle analytique de prédiction de la fréquence de génération de la force de radiation a été développé. Une fois validé in vitro, ce modèle a servi pour la prédiction des fréquences optimales pour la génération de la force de radiation dans d'autres expérimentations in vitro et ex vivo sur des échantillons de tissu mammaire obtenus après mastectomie totale. Dans la continuité de ces travaux, un prototype de sonde ultrasonore conçu pour la génération d'un type spécifique d'ondes de cisaillement appelé ''onde de torsion'' a été développé. Le but est d'utiliser la force de radiation optimisée afin de générer des ondes de cisaillement adaptatives, et de monter leur utilité dans l'amélioration de l'amplitude des déplacements. Contrairement aux techniques élastographiques classiques, ce prototype permet la génération des ondes de cisaillement selon des parcours adaptatifs (e.g. circulaire, elliptique,…etc.) dépendamment de la forme de la lésion. L’optimisation des dépôts énergétiques induit une meilleure réponse mécanique du tissu et améliore le rapport signal sur bruit pour une meilleure quantification des paramètres viscoélastiques. Il est aussi question de consolider davantage les travaux de recherches antérieurs par un appui expérimental, et de prouver que ce type particulier d'onde de torsion peut mettre en résonance des structures. Ce phénomène de résonance des structures permet de rehausser davantage le contraste de déplacement entre les masses suspectes et le milieu environnant pour une meilleure détection. Enfin, dans le cadre de la quantification des paramètres viscoélastiques des tissus, la dernière étape consiste à développer un modèle inverse basé sur la propagation des ondes de cisaillement adaptatives pour l'estimation des paramètres viscoélastiques. L'estimation des paramètres viscoélastiques se fait via la résolution d'un problème inverse intégré dans un modèle numérique éléments finis. La robustesse de ce modèle a été étudiée afin de déterminer ces limites d'utilisation. Les résultats obtenus par ce modèle sont comparés à d'autres résultats (mêmes échantillons) obtenus par des méthodes de référence (e.g. Rheospectris) afin d'estimer la précision de la méthode développée. La quantification des paramètres mécaniques des lésions permet d'améliorer la sensibilité et la spécificité du diagnostic. La caractérisation tissulaire permet aussi une meilleure identification du type de lésion (malin ou bénin) ainsi que son évolution. Cette technique aide grandement les cliniciens dans le choix et la planification d'une prise en charge adaptée.

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: Los métodos imagenológicos para evaluar los nódulos tiroideos han sido motivo de estudio en las últimas décadas, especialmente la ecografía sobresale sobre las otras modalidades diagnósticas por su accesibilidad, portabilidad, y seguridad. A pesar de ello, las características ecográficas de cada nódulo han sido objeto de controversia en cuanto a su potencial detección de malignidad o benignidad. Se presenta un estudio de concordancia entre el estudio citopatológico y la ecografía para la caracterización nódulos tiroideos de naturaleza maligna y benigna, y su análisis de pruebas diagnósticas. Metodología: Se realizó un estudio descriptivo de concordancia con estudio de pruebas diagnósticas anidado. Se escogieron todos los pacientes con nódulos tiroideos a quienes se les realizó ecografía y estudio citopatológico de la lesión y se estudiaron los hallazgos ecográficos para evaluar su potencial diagnóstico para malignidad. Se incluyeron un total de 100 pacientes con nódulos tiroideos potencialmente malignos. La concordancia entre la ecografía en modo B y el estudio citopatológico fue moderada (índice kappa 0.55). La característica con mayor potencial para detectar malignidad fue la presencia de Microcalcificaciones (sensibilidad 75%, especificidad 92%).