Etude multimodale du traumatisme rachidien et médullaire à l'étage cervical

Multimodal study of cervical spinal and spinal cord trauma

• Auteur / Autrice : Ahmed-Ali El ahmadi
• Direction : Kathia Chaumoitre, Jan-Patrick Stellmann
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie-Santé - Spécialité Neurosciences
• Date : Inscription en doctorat le 10/12/2024
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CRMBM - Centre de Résonance Magnétique Biologique et Médicale
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : CRMBM - E3 - IMAGERIE DU SYSTEME NERVEUX CENTRAL NORMAL ET PATHOLOGIQUE

Mots clés

Mots clés libres

Rachis cervical

Traumatisme

Moelle

Irm

Imagerie multimodale

Modelisation

Spine

Trauma

Spinal cord

Mri

Multimodal imaging

Modelisation

Résumé

Projet de Thèse :Étude multimodale du traumatisme rachidien et médullaire à l'étage cervical 1. Introduction Le traumatisme rachidien et médullaire cervical constitue une pathologie grave avec des conséquences souvent lourdes pour les patients, allant de la douleur chronique à des atteintes neurologiques permanentes. Avec une prévalence accrue en raison des accidents de la route, des chutes et des activités sportives, cette condition représente un enjeu majeur de santé publique. L'imagerie par résonance magnétique (IRM) est aujourd'hui l'outil de référence pour le diagnostic des traumatismes rachidiens et médullaires. Cependant, les approches conventionnelles restent parfois insuffisantes pour caractériser avec précision l'étendue des lésions, leur retentissement sur la moelle épinière et les interactions possibles avec les atteintes encéphaliques associées. Une approche multimodale, intégrant IRM dynamique, quantitative et morphologique, combinée à une modélisation biomécanique, pourrait révolutionner la compréhension et la prise en charge de ces traumatismes. Par ailleurs, l'étude approfondie des liens entre les traumatismes crâniens et cervicaux pourrait éclairer des mécanismes communs ou interdépendants, contribuant ainsi à une meilleure compréhension globale de ces pathologies. 2. Problématique Malgré les progrès récents dans les techniques d'imagerie, plusieurs questions demeurent : 1. Comment mieux caractériser les lésions cervicales et leur retentissement sur la moelle épinière avec les outils actuels ? 2. Quelles sont les relations précises entre les lésions traumatismes cervicales et encéphalique ? 3. Comment intégrer les données cliniques et biomécaniques pour créer des modèles numériques permettant de prédire les conséquences à court et long terme de ces traumatismes ? Une étude exhaustive, s'appuyant sur des techniques innovantes, est nécessaire pour répondre à ces questions et améliorer les outils diagnostiques et thérapeutiques. 3. Objectifs de la recherche Cette thèse vise à : 1. Caractériser morphologiquement et fonctionnellement les lésions traumatiques du rachis cervical à l'aide d'une IRM multimodale (quantitative, dynamique, morphologique) et des données biomécaniques (modélisation sur imagerie IRM et scanner) . 2. Analyser les conséquences des traumatismes cervicaux sur la moelle épinière et leur interaction avec les lésions encéphaliques associées. 3. Explorer les interactions entre les traumatismes crâniens et cervicaux afin de déterminer des corrélations physiopathologiques. 4. Développer des modèles biomécaniques et numériques pour simuler les effets des traumatismes et évaluer les stratégies thérapeutiques potentielles. 4. Méthodologie La recherche se déroulera en plusieurs étapes : 1. Revue de la littérature : Analyse des études précédentes sur les traumatismes rachidiens et médullaires cervicaux, les traumatismes crâniens, les techniques d'IRM avancées et la modélisation biomécanique. 2. Cohorte de patients : Constitution de groupes de sujets témoins sains et de patients présentant des traumatismes cervicaux et/ou crâniens à différents stades, avec collecte de données cliniques et d'imagerie. 3. Techniques d'IRM multimodale : o IRM dynamique : évaluation des mouvements et de leur impact sur les structures rachidiennes. o IRM quantitative : analyse des paramètres biophysiques (diffusion, perfusion, élastographie). o IRM morphologique : caractérisation précise des lésions structurelles. 4. Modélisation biomécanique et numérique : Création de modèles 3D du rachis cervical sur les données recueillies pour simuler les effets des traumatismes et tester des stratégies thérapeutiques. 5. Analyse des relations avec les lésions et encéphaliques: Comparaison des données d'IRM cervicale et encéphalique pour identifier des corrélations cliniques et pronostiques. 5. Résultats attendus 1. Identification de biomarqueurs IRM permettant une meilleure stratification des patients selon la gravité des lésions. 2. Amélioration de la compréhension des interactions entre les lésions rachidiennes, médullaires, crâniennes et encéphaliques. 3. Développement d'outils numériques prédictifs pour orienter les stratégies diagnostiques et thérapeutiques. 6. Perspectives Cette recherche contribuera à : 1. Optimiser la prise en charge clinique des patients en proposant des outils d'aide au diagnostic et à la décision thérapeutique. 2. Développer des protocoles d'IRM standardisés pour les traumatismes cervicaux. 3. Accroître les connaissances fondamentales sur la biomécanique et la physiopathologie des traumatismes cervicaux. 7. Conclusion Le projet de thèse propose une approche innovante et multidisciplinaire pour étudier les traumatismes rachidiens et médullaires à l'étage cervical. En combinant imagerie avancée et modélisation biomécanique, il ouvre la voie à des avancées significatives dans la compréhension, le diagnostic et le traitement de ces pathologies complexes.

Thesis Project: Multimodal study of cervical spine and spinal cord trauma Introduction Cervical spine and spinal cord trauma represents a serious pathology with often severe consequences for patients, ranging from chronic pain to permanent neurological impairments. With an increased prevalence due to road accidents, falls, and sports activities, this condition is a major public health concern. Magnetic resonance imaging (MRI) is currently the reference tool for diagnosing spinal and spinal cord trauma. However, conventional approaches are sometimes insufficient to accurately characterize the extent of injuries, their impact on the spinal cord, and possible interactions with associated brain lesions. A multimodal approach, integrating dynamic, quantitative, and morphological MRI, combined with biomechanical modeling, could revolutionize the understanding and management of these injuries. Furthermore, a detailed study of the links between head and cervical trauma could shed light on common or interdependent mechanisms, thereby contributing to a better overall understanding of these pathologies. Problematic Despite recent advancements in imaging techniques, several questions remain: 1. How can cervical lesions and their impact on the spinal cord be better characterized with current tools? 2. What are the precise relationships between cervical and brain trauma? 3. How can clinical and biomechanical data be integrated to create digital models that predict the short- and long-term consequences of these injuries? An exhaustive study, based on innovative techniques, is necessary to answer these questions and improve diagnostic and therapeutic tools. Research Objectives This thesis aims to: 1. Morphologically and functionally characterize traumatic lesions of the cervical spine using multimodal MRI (quantitative, dynamic, morphological) and biomechanical data (modeling using MRI and CT scans). 2. Analyze the consequences of cervical trauma on the spinal cord and their interaction with associated brain lesions. 3. Explore the interactions between head and cervical trauma to determine pathophysiological correlations. 4. Develop biomechanical and digital models to simulate the effects of trauma and assess potential therapeutic strategies. Methodology The research will be conducted in several stages: 1. Literature review: Analysis of previous studies on cervical spinal and spinal cord trauma, head trauma, advanced MRI techniques, and biomechanical modeling. 2. Patient cohort: Formation of groups of healthy control subjects and patients with cervical and/or cranial trauma at various stages, with collection of clinical and imaging data. 3. Multimodal MRI techniques: a. Dynamic MRI: Assessment of movements and their impact on spinal structures. b. Quantitative MRI: Analysis of biophysical parameters (diffusion, perfusion, elastography). c. Morphological MRI: Precise characterization of structural lesions. 4. Biomechanical and digital modeling: Creation of 3D models of the cervical spine using collected data to simulate trauma effects and test therapeutic strategies. 5. Analysis of relationships with brain lesions: Comparison of cervical and brain MRI data to identify clinical and prognostic correlations. Expected Results 1. Identification of MRI biomarkers that enable better stratification of patients according to the severity of their injuries. 2. Improved understanding of the interactions between spinal, spinal cord, cranial, and brain lesions. 3. Development of predictive digital tools to guide diagnostic and therapeutic strategies. Perspectives This research will contribute to: 1. Optimizing clinical management of patients by providing decision support tools for diagnosis and therapy. 2. Developing standardized MRI protocols for cervical trauma. 3. Increasing fundamental knowledge of biomechanics and pathophysiology in cervical trauma. Conclusion The thesis project offers an innovative and multidisciplinary approach to studying spinal and spinal cord trauma at the cervical level. By combining advanced imaging and biomechanical modeling, it paves the way for significant advancements in the understanding, diagnosis, and treatment of these complex pathologies.