Echographie de contraste 3D pour l’évaluation de la microvascularisation tumorale

Assessment of the Tumor Microvascularization by 3D Dynamic Contrast Enhanced Ultrasoundimaging

• Auteur / Autrice : Virginie Grand-Perret
• Direction : Nathalie Lassau, Stéphanie Pitre-Champagnat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Recherche clinique, innovation technologique, santé publique
• Date : Soutenance le 12/12/2019
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cancérologie : biologie-médecine-santé (Villejuif, Val-de-Marne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Imagerie par résonance magnétique médicale et multi-modalités (Orsay, Essonne ; 2010-2019)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Bruno Le Pioufle
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nathalie Lassau, Charles-André Cuenod, Dominique Yvon, Jean-Michel Correas, François Coulouvrat
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Charles-André Cuenod, Dominique Yvon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Imagerie tridimensionnelle en médecine

Tumeurs -- Vaisseaux sanguins

Échographie de contraste

Mots clés libres

Echographie de contraste

Dce-Us

3d

Méthodologie et instrumentation

Études in vitro

Études in vivo

Contrast enhanced ultrasound

3d

Dce-Us

Instrumentation and methodology

In vitro studies

In vivo studies

Résumé

Déjà validée en pratique clinique, l’échographie de contraste ultrasonore en 2D dispose d’un biomarqueur d’imagerie quantitatif permettant d’évaluer la réponse aux traitements anti-angiogéniques. Etant donné l’hétérogénéité de la vascularisation au sein de la tumeur d’une part, et la variabilité liée à l’opérateur d’autre part, une approche tridimensionnelle (3D) procurerait une quantification plus fiable qu’en 2D sur un unique plan de coupe et permettrait ainsi l’extension de cette méthodologie à plus grande échelle. L’objectif de ce travail de thèse était d’étudier cette modalité 3D en vue de développer une méthodologie d’utilisation robuste, via deux approches complémentaires in vitro sur un objet test et in vivo sur un modèle petit animal. L’étude de l’influence des paramètres d’acquisition et la mesure de la résolution spatiale ainsi que de l’effet de volume partiel associé ont nécessité le développement d’un banc de mesure dédié à l’imagerie ultrasonore des micro-écoulements. Ce banc de mesure permet d’assurer des écoulements stables, maîtrisés et continus dans des canaux de quelques centaines de micromètres grâce à un contrôleur de pression microfluidique. Le second volet sur un modèle tumoral de cancer du rénal issu de patient a permis d’appréhender la complexité et l’hétérogénéité tumorale en imagerie et l’importance de la segmentation.

Already validated in clinical practice, 2D contrast enhanced ultrasound imaging has a quantitative imaging biomarker of the response to anti-angiogenic drugs. Given both the heterogeneity of vascularization within the tumor and the operator-related variability, a three-dimensional (3D) approach would provide more reliable quantification than a single 2D plane and thus allow the extension of this methodology on a larger scale. The objective of this thesis work was to study this 3D imaging modality in order to develop a robust methodology, via two complementary approaches in vitro on a test object and in vivo on a small animal model. The study of the influence of the acquisition parameters and the measurement of the spatial resolution as well as the associated partial volume effect have required the development of a measurement bench dedicated to ultrasound imaging of micro-flows. This measurement bench ensures stable, controlled and continuous flows in channels of a few hundred micrometers thanks to a microfluidic pressure controller. The second part on a patient-derived tumor model of renal cancer allowed to better understand the tumor complexity and heterogeneity in ultrasound imaging as well as the importance of segmentation.