Spectroscopie des Propriétés Viscoélastiques in vivo

L’imagerie ultrarapide de la propagation des ondes de cisaillement in situ dans les organes nous permet d’accéder à un ensemble de données complètes sur les propriétés biomécaniques locales des tissus. En première approche, l’imagerie d’élasticité était réalisée uniquement en estimant la vitesse de groupe de l’onde de cisaillement cette dernière étant reliée (dans l’hypothèse d’un milieu isotrope élastique non visqueux) à la dureté des tissus (Module d’Young E). Nous avons vu que cette imagerie permet déjà d’obtenir des informations particulièrement pertinentes pour le diagnostic du cancer du sein, des maladies cardiovasculaires ou encore de la fibrose hépatique.

Cependant, il est possible d’aller beaucoup plus loin dans l’analyse des propriétés biomécaniques des tissus. En effet, au cours de sa propagation dans les organes, l’onde de cisaillement se déforme et s’atténue. Elle subit une dispersion, chacune des composantes fréquentielles de son spectre se propageant à des vitesses différentes.
Le film spatiotemporel de la propagation de cette onde nous donne accès par traitement du signal à de nouvelles informations sur le comportement visco-élastique complexe des tissus.

Fig. 1. profil temporel des déplacements induits dans les tissus par l’onde de cisaillement à différentes positions au cours de la propagation in vivo dans le sein.

En mesurant cette vitesse de phase qui dépend de la fréquence, on peut remonter au spectre de dispersion de l’onde de cisaillement (vitesse de propagation de chaque composante fréquentielle en fonction de la fréquence). Cette courbe d’analyse en fréquence apporte une information extrêmement complète sur la rhéologie locale des tissus (en particulier sur son module d’élasticité et de viscosité). On a ici accès à une véritable "spectroscopie" des propriétés visco-élastiques des tissus. Le caractère unique du mode de vibration créé (onde de cisaillement par source supersonique) et du mode d’imagerie (échographie ultrarapide) permettent d’aboutir à cette spectroscopie en temps réel et localement en profondeur dans les tissus.

Fig. 2. Image in vivo de l’élasticité du foie d’un volontaire sain acquise par échographie ultrarapide et spectroscopie des propriétés viscoélastiques dans deux zones particulières du même organe (Vitesse de phase de l’onde de cisaillement en fonction de la fréquence). La pente de cette courbe est reliée à la viscosité de cisaillement locale des tissus.

L’accès à la pente de la vitesse de l’onde de cisaillement en fonction de la fréquence nous donne accès à la fois au modèle rhéologique décrivant le comportement mécanique des tissus et à la viscosité de cisaillement des tissus, paramètre dont nous cherchons actuellement à évaluer la pertinence clinique.


1. Shear Wave Spectroscopy for In Vivo Quantification of Human Soft Tissues Visco-Elasticity
Deffieux T, Montaldo G, Tanter M, Fink M.
IEEE TRANSACTIONS ON MEDICAL IMAGING Volume : 28 Issue : 3 Pages : 313-322 Published : MAR 2009

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