Élastographie impulsionnelle : étude des artefacts et développement d’une méthode de guidage par ondes élastiques monochromatiques

Transient elastography : study of artefacts and development of a guidance method based on monochromatic elastic waves

• Auteur / Autrice : Hugo Lorée
• Direction : Didier Cassereau, Karine Clément
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Traitement du signal et ultrasons
• Date : Soutenance le 17/06/2020
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences mécaniques, acoustique, électronique et robotique de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'imagerie biomédicale (Paris ; 2014-....)
• Jury : Président / Présidente : Stefan Catheline
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Quentin Grimal
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Emmanuel Bossy, Jean-Pierre Remeniéras

Mots clés

Mots clés contrôlés

Foie -- Maladies

Élasticité

Ondes de cisaillement

Élastographie ultrasonore

Ultrasons en médecine

Mots clés libres

Élastographie impulsionnelle quantitative

Ultrasons

Onde de cisaillement

Obésité massive

Localisation du foie

Vibration continue

Élasticité

Quantitative Transient Elastography

Ultrasound

Shear wave

Stiffness

Résumé

La fibrose hépatique est une maladie chronique du foie en constante augmentation dans les pays industrialisés. Le degré de fibrose présente la particularité d’être directement corrélé à l’élasticité du foie. En quantifiant l’élasticité des tissus de manière non invasive, l’élastographie impulsionnelle fournit au praticien un outil de diagnostic majeur des maladies chroniques du foie. Couramment utilisée dans les services d’hépatologie, elle consiste à générer, à l’aide d’une sonde ultrasonore mono élément, une vibration impulsionnelle à la surface de la peau, qui va se propager dans les tissus sous forme d’une onde de cisaillement. Sa propagation est suivie en temps réel par ultrasons. Pour obtenir une mesure d’élasticité hépatique fiable, l’opérateur doit placer la sonde en regard d’une zone homogène du foie. Cette phase de localisation peut s’avérer difficile suivant l’expérience de l’opérateur, ou encore notamment lors de la mesure de patients obèses massifs.Deux axes majeurs ont été explorés au cours de cette thèse, d’une part pour améliorer l’applicabilité de l’examen sur patients obèses massifs, et d’autre part pour faciliter la localisation d’une zone de mesure optimale. Dans un premier temps, une étude des artefacts perturbant l’estimation de l’élasticité a été conduite sur simulations et in vitro. Ses résultats ont permis une meilleure compréhension de l’influence des artefacts les plus courants en élastographie impulsionnelle. Les résultats ont également conduit au développement de prototypes adaptés à la mesure du foie des patients obèses massifs. Dans un second temps, un outil de localisation a été développé pour aider l’opérateur à repérer une zone de mesure optimale. Enfin, les prototypes de sonde ainsi que la nouvelle méthode de localisation ont été testées dans le cadre d’un protocole clinique conduit à l’hôpital la Pitié-Salpêtrière sur des patients obèses massifs.

The incidence of chronic liver diseases, and particularly liver fibrosis, is constantly growing in industrialized countries. Liver stiffness, which is a good surrogate marker to stage liver fibrosis, can be estimated noninvasively through transient elastography. This technique thus provides an important diagnosis tool to the specialists. Commonly used in hepatology, it consists in using a mono element ultrasound probe to generate a transient pulse at the surface of the skin that will propagate within the liver as a shear wave. Its propagation is tracked in real time using ultrafast ultrasound pulses. In order to obtain a reliable liver stiffness estimation, the probe has to be placed in front of a homogeneous region of the liver. This localization phase may be difficult depending on the experience of the operator, and the morphology of the patient, with obese patients being particularly difficult to measure.In this thesis, a first axis of research was dedicated to improve the applicability of transient elastography on massively obese patients. A second focus of research aimed at facilitating the localization of an optimal measurement window. First, the artefacts disturbing the stiffness estimation were studied through simulations and in vitro studies. It led to a better understanding of the influence of the most common artifacts in transient elastography and to the manufacturing of probe prototypes adapted to measuring massively obese patients. Secondly, a liver localization tool has been developed in order to help the operator detect an optimal measurement window. Lastly, the probe prototypes as well as the liver localization tool were tested on massively obese patients during a clinical trial carried out at the hospital la Pitié-Salpêtrière.