Echographie fonctionnelle pour la caractérisation de la circulation sanguine intra-osseuse – FUIBCA

La vascularisation intra-osseuse est considérée comme un acteur important dans la croissance osseuse, le remodelage, la consolidation après fracture et le développement de maladies osseuses. Pourtant elle est rarement prise en compte à cause de l'absence de technique non-invasive satisfaisante pour son évaluation in vivo chez l'homme. Une vascularisation intra-osseuse inadéquate a été associée à des désordres osseux (ostéoporose, ostéonécrose) sur des modèles animaux, très souvent à l'aide de méthodes invasives. Cependant les évidences chez l'humain sont rares. Il n'existe pas de méthode de référence pour la mesure de la circulation sanguine intra-osseuse chez l'homme. L'imagerie par résonance magnétique (IRM) a été proposée pour évaluer la vascularisation de la moelle osseuse uniquement. La mauvaise résolution spatiale de la tomographie par émission de positons (TEP) et des méthodes optiques proche infrarouge ne permettent pas de distinguer la circulation sanguine dans le tissu osseux cortical de celle dans la moelle ou dans les tissus mous environnants. Au contraire, l'échographie offre une bonne résolution spatiale et est capable de sonder des régions plus profondes que les méthodes optiques proche infrarouge.

Nous formulons l'hypothèse que le développement de l'échographie fonctionnelle intra-osseuse permettra de caractériser la circulation sanguine intra-osseuse, c'est à dire la vascularisation du tissu osseux cortical et de la moelle osseuse. Notre projet est organisé en quatre tâches. Une première tâche consistera à développer et valider des séquences de transmission et des méthodes de reconstruction d'image afin d'abandonner deux hypothèses majeures faites en échographie conventionnelle : la célérité ultrasonore dans le corps humain est supposée uniforme et les réflexions multiples subies par les ondes ultrasonores sont négligées. La reconstruction d'image sera réalisée en adaptant des méthodes d'imagerie sismique éprouvées et des méthodes de sélection automatique de célérité ultrasonore développées pour l'échographie des tissus mous ou pour l'imagerie sismique. Des images ultrasonores de l'avant-bras de sujets volontaires seront validées avec l'anatomie de référence obtenue par tomographie rayons-X haute résolution. Une deuxième tâche développera des procédures de transmission et d'acquisition des signaux ultrasonores, et des méthodes d'analyse des signaux pour la détection de circulation sanguine intra-osseuse, en adaptant les avancées récentes faites en échographie ultra-rapide des tissus mous. La sensibilité de ces méthodes sera testée sur des sujets volontaires. La troisième tâche étudiera l'amélioration apportée par l'utilisation d'un agent de contraste en développant des séquences de transmission spécifiques et un traitement de signal adapté. L'injection d'un agent de contraste augmente l'échogénicité du sang. Le signal d'agent de contraste peut donc être utilisé comme substitut du signal créé par les globules rouges. De cette façon, nous espérons augmenter la sensibilité des méthodes développées dans la tâche 2. La tâche 4 évaluera la sensibilité de l'échographie fonctionnelle intra-osseuse à des variations physiologiques de circulation sanguine intra-osseuse chez des sujets volontaires sains changeant de position (assise - allongée tête inclinée vers le bas) et des patients avec une fracture osseuse.

Ce projet scientifique vise à développer et valider une méthode non invasive pour caractériser la circulation sanguine intra-osseuse in vivo chez l'homme. Le succès du projet aidera à mieux comprendre la physio-pathologie osseuse. Ce travail devrait fournir à terme un outil de diagnostic clinique qui manque aujourd'hui, et aider au diagnostic précoce des maladies osseuses ou le suivi de réparation osseuse. En outre ce travail permettra d'étendre les domaines d'application clinique de l'échographie, qui ne permet pas actuellement d'imager l'os.