Intima-media thickness evaluation by B-mode ultrasound: Correlation with blood pressure levels and cardiac structures

The aim of this study was to analyze the thickness of the intima-media complex (IMC) using a noninvasive method. The carotid and femoral common arteries were evaluated by noninvasive B-mode ultrasound in 63 normotensive and in 52 hypertensive subjects and the thickness of the IMC was tested for correlation with blood pressure, cardiac structures and several clinical and biological parameters. The IMC was thicker in hypertensive than in normotensive subjects (0.67 ± 0.13 and 0.62 ± 0.16 vs 0.54 ± 0.09 and 0.52 ± 0.11 mm, respectively, P<0.0001). In normotensive patients, the simple linear regression showed significant correlations between IMC and age, body mass index and 24-h systolic blood pressure for both the carotid and femoral arteries. In hypertensives the carotid IMC was correlated with age and 24-h systolic blood pressure while femoral IMC was correlated only with 24-h diastolic blood pressure. Forward stepwise regression showed that age, body mass index and 24-h systolic blood pressure influenced the carotid IMC relationship (r2 = 0.39) in normotensives. On the other hand, the femoral IMC relationship was influenced by 24-h systolic blood pressure and age (r2 = 0.40). In hypertensives, age and 24-h systolic blood pressure were the most important determinants of carotid IMC (r2 = 0.37), while femoral IMC was influenced only by 24-h diastolic blood pressure (r2 = 0.10). There was an association between carotid IMC and echocardiographic findings in normotensives, while in hypertensives only the left posterior wall and interventricular septum were associated with femoral IMC. We conclude that age and blood pressure influence the intima-media thickness, while echocardiographic changes are associated with the IMC.

An ultrasound and histomorphological analysis of experimental liver cirrhosis in rats

We investigated whether liver injury by dual exposure to ethanol and carbon tetrachloride (EtOH + CCl4) for 15 weeks would persist after hepatotoxic agents were removed (EtOH + CCl4/8wR). After 15 weeks of hepatic injury with ethanol (5.5%, m/v) and carbon tetrachloride (0.05, mL/kg, ip), 5 of 11 female Wistar rats were sacrificed. The other 6 rats were maintained for an additional 8 weeks without hepatotoxic agents. Ultrasonography showed increased liver echogenicity and dilation of portal vein caliber in both groups (EtOH + CCl4: 0.22 ± 0.01 cm, P < 0.001; EtOH + CCl4/8wR: 0.21 ± 0.02 cm, P < 0.01) vs control (0.16 ± 0.02 cm). Histopathology showed regenerative nodules in both experimental groups. Histomorphometry revealed increased fibrosis content in both groups (EtOH + CCl4: 12.6 ± 2.64%, P < 0.001; EtOH + CCl4/8wR: 10.4 ± 1.36%, P < 0.05) vs control (2.2 ± 1.21%). Collagen types I and III were increased in groups EtOH + CCl4 (collagen I: 2.5 ± 1.3%, P < 0.01; collagen III: 1.3 ± 0.2%, P < 0.05) and EtOH + CCl4/8wR (collagen I: 1.8 ± 0.06%, P < 0.05; collagen III: 1.5 ± 0.8%, P < 0.01) vs control (collagen I: 0.38 ± 0.11%; collagen III: 0.25 ± 0.06%). Tissue transglutaminase increased in both groups (EtOH + CCl4: 66.4 ± 8%, P < 0.01; EtOH + CCl4/8wR: 58.8 ± 21%, P < 0.01) vs control (7.9 ± 0.8%). Cirrhosis caused by the association of CCl4-EtOH remained for at least 8 weeks after removal of these hepatotoxic agents. Ultrasound images can be a useful tool to evaluate advanced hepatic alterations.

Oxidation of the albumin thiol to sulfenic acid and its implications in the intravascular compartment

Human serum albumin (HSA) is the most abundant protein in the intravascular compartment. It possesses a single thiol, Cys34, which constitutes ~80% of the total thiols in plasma. This thiol is able to scavenge plasma oxidants. A central intermediate in this potential antioxidant activity of human serum albumin is sulfenic acid (HSA-SOH). Work from our laboratories has demonstrated the formation of a relatively stable sulfenic acid in albumin through complementary spectrophotometric and mass spectrometric approaches. Recently, we have been able to obtain quantitative data that allowed us to measure the rate constants of sulfenic acid reactions with molecules of analytical and biological interest. Kinetic considerations led us to conclude that the most likely fate for sulfenic acid formed in the plasma environment is the reaction with low molecular weight thiols to form mixed disulfides, a reversible modification that is actually observed in ~25% of circulating albumin. Another possible fate for sulfenic acid is further oxidation to sulfinic and sulfonic acids. These irreversible modifications are also detected in the circulation. Oxidized forms of albumin are increased in different pathophysiological conditions and sulfenic acid lies in a mechanistic junction, relating oxidizing species to final thiol oxidation products.

Comparison of bone quantity by ultrasound measurements of phalanges between white and black children living in Paraná, Brazil, with Europeans

The objective of this study was to determine bone quantity by ultrasound measurements of the proximal finger phalanges (AD-SoS = amplitude-dependent speed of sound) of healthy Brazilian schoolchildren living in Paraná, Brazil and to compare these values with European populations. The sample was composed of 1356 Brazilian schoolchildren of both genders (660 males, 696 females), aged 6 to 11 years, divided into white (840) and black (516) groups and compared to age- and gender-matched Europeans. AD-SoS of the schoolchildren increased significantly with age for both genders. Significantly higher AD-SoS values were observed for the white children (1916 ± 58) compared to their black counterparts (1898 ± 72) and for the female gender (1920 ± 61) compared to the male gender (1898 ± 66). Overall, the AD-SoS outcomes for females were similar to those of European studies. However, the AD-SoS of the Brazilian schoolchildren of both genders and skin colors was lower than that reported for children in Poland. AD-SoS outcomes for Brazilian schoolboys were similar to those obtained in Italian studies and were lower than those of the Spanish children. In conclusion, Brazilian schoolchildren of both genders and skin colors showed lower bone quantities than Polish children and Spanish males, and levels similar to Italian children and Spanish females.

Wrist ultrasound analysis of patients with early rheumatoid arthritis

In the present study, we evaluated 42 wrists using the semi-quantitative scales power Doppler ultrasound (PDUS) and gray scale ultrasound (GSUS) with scores ranging from 0 to 3 and correlated the results with clinical, laboratory and radiographic data. Twenty-one patients (17 women and 4 men) with rheumatoid arthritis according to criteria of the American College of Rheumatology were enrolled in the study from September 2008 to July 2009 at Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). The average disease duration was 14 months. The patients were 66.6% Caucasians and 33.3% non-Caucasians, with a mean age of 42 and 41 years, respectively. A dorsal longitudinal scan was performed by ultrasound on the radiocarpal and midcarpal joints using GE LOGIQ XP-linear ultrasound and a high frequency (8-10 MHz) transducer. All patients were X-rayed, and the Larsen score was determined for the joints, with grades ranging from 0 to V. This study showed significant correlations between clinical, sonographic and laboratory data: GSUS and swollen right wrist (r = 0.546), GSUS of right wrist and swelling of left wrist (r = 0.511), PDUS of right wrist and pain in left wrist (r = 0.436), PDUS of right wrist and C-reactive protein (r = 0.466). Ultrasound can be considered a useful tool in the diagnosis of synovitis in early rheumatoid arthritis mainly when the anti-cyclic citrullinated peptide and rheumatoid factor are negative, and can lead to an early change in the therapeutic decision.

Pulsed ultrasound therapy accelerates the recovery of skeletal muscle damage induced by Bothrops jararacussu venom

We studied the effect of pulsed ultrasound therapy (UST) and antibothropic polyvalent antivenom (PAV) on the regeneration of mouse extensor digitorum longus muscle following damage by Bothrops jararacussu venom. Animals (Swiss male and female mice weighing 25.0 ± 5.0 g; 5 animals per group) received a perimuscular injection of venom (1 mg/kg) and treatment with UST was started 1 h later (1 min/day, 3 MHz, 0.3 W/cm², pulsed mode). Three and 28 days after injection, muscles were dissected and processed for light microscopy. The venom caused complete degeneration of muscle fibers. UST alone and combined with PAV (1.0 mL/kg) partially protected these fibers, whereas muscles receiving no treatment showed disorganized fascicules and fibers with reduced diameter. Treatment with UST and PAV decreased the effects of the venom on creatine kinase content and motor activity (approximately 75 and 48%, respectively). Sonication of the venom solution immediately before application decreased the in vivo and ex vivo myotoxic activities (approximately 60 and 50%, respectively). The present data show that UST counteracts some effects of B. jararacussu venom, causing structural and functional improvement of the regenerated muscle after venom injury.

Exogenous normal lymph alleviates microcirculation disturbances and abnormal hemorheological properties in rats with disseminated intravascular coagulation

Disturbances of the microcirculation and abnormal hemorheological properties are important factors that play an important role in disseminated intravascular coagulation (DIC) and result in organ dysfunction or failure. In the present study, we established an animal model of DIC using intravenous Dextran 500 in rats, and used exogenous normal lymph corresponding to 1/15 of whole blood volume for injection through the left jugular vein. We found that normal lymph could improve the blood pressure and survival time of rats with DIC. The results regarding the mesenteric microcirculation showed that the abnormality of the diameter of mesenteric microvessels and micro-blood flow speed in the DIC+lymph group was significantly less than in the DIC+saline group. Whole blood viscosity, relative viscosity, plasma viscosity, hematocrit (Hct), erythrocyte sedimentation rate (ESR), and electrophoresis time of erythrocytes were significantly increased in the DIC+saline group compared to the control group. The electrophoretic length and migration of erythrocytes from the DIC+saline and DIC+lymph groups were significantly slower than the control group. Blood relative viscosity, Hct, ESR, and electrophoretic time of erythrocytes were significantly increased in the DIC+lymph group compared to the control group. Whole blood viscosity, relative viscosity and reduced viscosity were significantly lower in the DIC+lymph group than in the DIC+saline group, and erythrocyte deformability index was also significantly higher than in the DIC+saline and control groups. These results suggest that exogenous normal lymph could markedly improve the acute microcirculation disturbance and the abnormal hemorheological properties in rats with DIC induced by Dextran 500.

Ultrasound method applied to characterize healthy femoral diaphysis of Wistar rats in vivo

A simple experimental protocol applying a quantitative ultrasound (QUS) pulse-echo technique was used to measure the acoustic parameters of healthy femoral diaphyses of Wistar rats in vivo. Five quantitative parameters [apparent integrated backscatter (AIB), frequency slope of apparent backscatter (FSAB), time slope of apparent backscatter (TSAB), integrated reflection coefficient (IRC), and frequency slope of integrated reflection (FSIR)] were calculated using the echoes from cortical and trabecular bone in the femurs of 14 Wistar rats. Signal acquisition was performed three times in each rat, with the ultrasound signal acquired along the femur's central region from three positions 1 mm apart from each other. The parameters estimated for the three positions were averaged to represent the femur diaphysis. The results showed that AIB, FSAB, TSAB, and IRC values were statistically similar, but the FSIR values from Experiments 1 and 3 were different. Furthermore, Pearson's correlation coefficient showed, in general, strong correlations among the parameters. The proposed protocol and calculated parameters demonstrated the potential to characterize the femur diaphysis of rats in vivo. The results are relevant because rats have a bone structure very similar to humans, and thus are an important step toward preclinical trials and subsequent application of QUS in humans.

Effect of ultrasound treatment on quality and microbial load of carrot juice

Effect of ultrasound treatment on carrot juice was investigated through measuring pH, electrical conductivity, viscosity, visual color, total soluble solids, total sugars, total carotenoids, ascorbic acid contents and microbial load. No significant effect (p>0.05) of ultrasound treatment on pH of carrot juice was observed. Electrical conductivity, viscosity and color values gradually increased (p<0.05) with treatment time increase. Total soluble solids, total sugars, total carotenoids and ascorbic acid contents of carrot juice were significantly improved (p<0.05) due to ultrasound treatment. Moreover, significant decrease (p<0.05) in microbial load of sonicated carrot juice was observed. Results from present study suggested that ultrasound treatment could improve quality and safety of carrot juice.

Bone properties and skeletal maturity in adolescent males, as assessed by quantitative ultrasound

ABSTRACT Background: Previous studies have implied that weight-bearing, intense and prolonged physical activities optimize bone accretion during the grow^ing years. The majority of past inquiries have used dual-energy X-ray absorptiometry (DXA) to examine bone strength and hand-wrist radiography to determine skeletal maturity in children. Recently, quantitative ultrasound (QUS) technologies have been developed to examine bone properties and skeletal maturity in a safe, noninvasive and cost-effective manner. Objective: The purpose of this study was to compare bone properties and skeletal maturity in competitive male child and adolescent athletes with minimallyactive, age-matched controls, using QUS technology. >. Methods: In total, 224 males were included in the study. The 115 pre-pubertal boys aged 10-12 years consisted of control, minimally-active children (n=34), soccer players (n=26), gymnasts (n=25) and hockey players (n=30). In addition, the 109 late-pubertal boys aged 14-16 years consisted of control, minimally-active adolescents (n=31), soccer players (n=30), gymnasts (n=17) and hockey players (n=31). The athletic groups were elite level players that predominantly trained year-round. Physical activity, nutrition and sports participation were assessed with various questionnaires. Anthropometries, such as height, weight and relative body fat percentage (BF%) were assessed using standard measures. Skeletal strength and age were evaluated using bone QUS. Lastly, salivary testosterone (sT) concentration was measured using Radioimmunoassay (RIA). Results: Within each age group, there were no significant differences between the activity groups in age and pubertal stage. An age effect was apparent in all variables, as expected. A sport effect was noted in all physical characteristics: the child and adolescent gymnasts were shorter and lighter than other sports groups. Adiposity was greater in the controls and in the hockey players. All child subjects were pubertal stage (fanner) I or II, while adolescent subjects were pubertal stage IV or V. There were no differences in daily energy and mineral intakes between sports groups. In both age groups, gymnasts had a higher training volume than other athletic groups. Bone speed of sound (50s) was higher in adolescents compared with the children. Gymnasts had signifieantly higher radial 50S than controls, hockey and soccer players in both age cohorts. Hockey athletes also had higher radial 50S than controls and soccer players in the child and adolescent groups, respectiyely. Child gymnasts and soccer players had greater tibial 50S compared with the hockey players and control groups. Likewise, adolescent gymnasts and soccer players had higher tibial SoS compared with the control group. No interaction was apparent between age and type of activity in any of the bone measures. » Lastly, maturity as assessed by sT and secondary sex characteristics (Tanner stage) was not different between sports group within each age group. Despite the similarity in chronological age, androgen levels and sexual maturity, differences between activity groups were noted in skeletal maturity. In the younger group, hockey players had the highest bone age while the soccer players had the lowest bone age. In the adolescent group, gymnasts and hockey players were characterized by higher skeletal maturity compared with controls. An interaction between the age and sport type effects was apparent in skeletal maturity, reflecting the fact that among the children, the soccer players were significantly less mature than the rest of the groups, while in the adolescents, the controls were the least skeletally mature. Summary and Conclusions: In summary, radial and tibial SOS are enhanced by the unique loading pattern in each sport (i.e, upper and lower extremities in gymnastics, lower extremities in soccer), with no cumulative effect between childhood and adolescence. That is, the effect of sport participation on bone SOS was apparent already among the young athletes. Enhanced bone properties among athletes of specific sports suggest that participation in these sports can improve bone strength and potential bone health.

Évaluation des désordres cardiovasculaires chez des souris bêta-thalassémiques

L’hémoglobine est une protéine contenue dans les globules rouges dont la principale fonction est le transport de l’oxygène. Chaque molécule d’hémoglobine est un tétramère constitué de deux paires de globines identiques de type α et β. La β-thalassémie est une maladie génétique hématopoïétique provenant de mutations du gène encodant l'hémoglobine. Ce désordre se caractérise par une diminution ou une absence totale de la synthèse de la chaîne β-globine résultant principalement en une anémie hémolytique sévère ainsi que des complications multisystémiques, telles que la splénomégalie, des déformations osseuses et une dysfonction hépatique et rénale. Actuellement, les transfusions sanguines chroniques représentent le traitement standard des patients β-thalassémiques. Cette thérapie nécessite l’administration conjointe d’un traitement chélateur de fer puisqu’elle entraîne une accumulation pathologique du fer, considéré à ce jour comme la source principale des complications cardiovasculaires de la β-thalassémie. Néanmoins, malgré le traitement efficace de la surcharge de fer transfusionnelle, l’insuffisance cardiaque demeure encore la principale cause de mortalité chez les patients atteints de β-thalassémie. Cette observation indique possiblement la présence d’un mécanisme complémentaire dans le développement de la physiopathologie cardiaque β-thalassémique. L’objectif du présent projet consistait donc à étudier les altérations cardiovasculaires de la β-thalassémie indépendamment de la surcharge de fer transfusionnelle. En utilisant un modèle murin non-transfusé de la β-thalassémie majeure, nous avons d’abord évalué in vivo, par méthode d’imagerie novatrice échographique à haute fréquence, les propriétés hémodynamiques vasculaires. Nos résultats d’index de Pourcelot ainsi que de résistance vasculaire périphérique totale ont démontré une perturbation de l’écoulement microcirculatoire chez les souris β-thalassémiques non-transfusées. Subséquemment, nous avons étudié la fonction endothéliale de régulation du tonus vasculaire de vaisseaux mésentériques isolés. Nos résultats ont révélé un dysfonctionnement de la réponse vasodilatatrice dépendante de l’endothélium chez les souris β-thalassémiques malgré une augmentation de l’expression de l’enzyme de synthèse du monoxyde d’azote ainsi qu’un remodelage de la carotide commune caractérisé par un épaississement de la paroi vasculaire. Finalement, notre étude échocardiographique de la fonction et la morphologie cardiaque a montré, chez les souris β-thalassémiques, le développement d’une hypertrophie et une dysfonction ventriculaire gauche en l’absence de transfusions sanguines chroniques ou de dépôts directs de fer dans le myocarde. L’ensemble des résultats présentés dans le cadre de cette thèse indique la présence d’une pathologie cardiovasculaire chez les souris β-thalassémiques non-transfusés. Nos travaux permettent de proposer un mécanisme de la pathophysiologie cardiovasculaire β-thalassémique, indépendant de la charge de fer transfusionnelle, impliquant les effets compensatoires d’une anémie chronique combinés à une vasculopathie complexe initiée par les érythrocytes endommagés et l’hémolyse intravasculaire.

L'élastographie ultrasonore dynamique vasculaire : une nouvelle modalité d'imagerie non-invasive pour la caractérisation mécanique de la thrombose veineuse

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.

Pharmacometrics of neuromuscular blocking agents in anesthetized patients and animals : impact of dose and intravascular mixing phase

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Vector flow mapping using plane wave ultrasound imaging

Les diagnostics cliniques des maladies cardio-vasculaires sont principalement effectués à l’aide d’échographies Doppler-couleur malgré ses restrictions : mesures de vélocité dépendantes de l’angle ainsi qu’une fréquence d’images plus faible à cause de focalisation traditionnelle. Deux études, utilisant des approches différentes, adressent ces restrictions en utilisant l’imagerie à onde-plane, post-traitée avec des méthodes de délai et sommation et d’autocorrélation. L’objectif de la présente étude est de ré-implémenté ces méthodes pour analyser certains paramètres qui affecte la précision des estimations de la vélocité du flux sanguin en utilisant le Doppler vectoriel 2D. À l’aide d’expériences in vitro sur des flux paraboliques stationnaires effectuées avec un système Verasonics, l’impact de quatre paramètres sur la précision de la cartographie a été évalué : le nombre d’inclinaisons par orientation, la longueur d’ensemble pour les images à orientation unique, le nombre de cycles par pulsation, ainsi que l’angle de l’orientation pour différents flux. Les valeurs optimales sont de 7 inclinaisons par orientation, une orientation de ±15° avec 6 cycles par pulsation. La précision de la reconstruction est comparable à l’échographie Doppler conventionnelle, tout en ayant une fréquence d’image 10 à 20 fois supérieure, permettant une meilleure caractérisation des transitions rapides qui requiert une résolution temporelle élevée.

Quantitative ultrasound imaging during shear wave propagation for application related to breast cancer diagnosis

Dans le contexte de la caractérisation des tissus mammaires, on peut se demander ce que l’examen d’un attribut en échographie quantitative (« quantitative ultrasound » - QUS) d’un milieu diffusant (tel un tissu biologique mou) pendant la propagation d’une onde de cisaillement ajoute à son pouvoir discriminant. Ce travail présente une étude du comportement variable temporel de trois paramètres statistiques (l’intensité moyenne, le paramètre de structure et le paramètre de regroupement des diffuseurs) d’un modèle général pour l’enveloppe écho de l’onde ultrasonore rétrodiffusée (c.-à-d., la K-distribution homodyne) sous la propagation des ondes de cisaillement. Des ondes de cisaillement transitoires ont été générés en utilisant la mèthode d’ imagerie de cisaillement supersonique ( «supersonic shear imaging » - SSI) dans trois fantômes in-vitro macroscopiquement homogènes imitant le sein avec des propriétés mécaniques différentes, et deux fantômes ex-vivo hétérogénes avec tumeurs de souris incluses dans un milieu environnant d’agargélatine. Une comparaison de l’étendue des trois paramètres de la K-distribution homodyne avec et sans propagation d’ondes de cisaillement a montré que les paramètres étaient significativement (p < 0,001) affectès par la propagation d’ondes de cisaillement dans les expériences in-vitro et ex-vivo. Les résultats ont également démontré que la plage dynamique des paramétres statistiques au cours de la propagation des ondes de cisaillement peut aider à discriminer (avec p < 0,001) les trois fantômes homogènes in-vitro les uns des autres, ainsi que les tumeurs de souris de leur milieu environnant dans les fantômes hétérogénes ex-vivo. De plus, un modéle de régression linéaire a été appliqué pour corréler la plage de l’intensité moyenne sous la propagation des ondes de cisaillement avec l’amplitude maximale de déplacement du « speckle » ultrasonore. La régression linéaire obtenue a été significative : fantômes in vitro : R2 = 0.98, p < 0,001 ; tumeurs ex-vivo : R2 = 0,56, p = 0,013 ; milieu environnant ex-vivo : R2 = 0,59, p = 0,009. En revanche, la régression linéaire n’a pas été aussi significative entre l’intensité moyenne sans propagation d’ondes de cisaillement et les propriétés mécaniques du milieu : fantômes in vitro : R2 = 0,07, p = 0,328, tumeurs ex-vivo : R2 = 0,55, p = 0,022 ; milieu environnant ex-vivo : R2 = 0,45, p = 0,047. Cette nouvelle approche peut fournir des informations supplémentaires à l’échographie quantitative statistique traditionnellement réalisée dans un cadre statique (c.-à-d., sans propagation d’ondes de cisaillement), par exemple, dans le contexte de l’imagerie ultrasonore en vue de la classification du cancer du sein.