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Spécial 300ème: L’utilisation potentielle de la fusion de l’imagerie par échographie et par résonance magnétique en musculo-squelettique



Les systèmes d’échographie conventionnels bidimensionnels équipés de capteurs de position peuvent acquérir des données spatiales tridimensionnelles (3D) permettant l'enregistrement, avec la tomodensitométrie et la résonance magnétique (RM) précédemment acquises, d’imagerie par échographie fusionnée en temps réel [1-3]. La fusion des logiciels nécessite l'identification de certains points qui agissent en tant que marqueurs de localisation, correspondant à des points anatomiques ciblés dans l'imagerie pré-acquise, dont la précision est importante pour l'enregistrement en temps réel ultérieur. L’alignement des fusions d'images implique des transformations algorithmiques séquentielles minimisant l’erreur entre l’image sortie et l'image cible. Un générateur de champ électromagnétique est utilisé pour suivre simultanément l'orientation du transducteur et l'échographie en temps réel avec l'anatomie correspondante pré-acquise par RM. Cette technologie permet une meilleure navigation par imagerie à balayage manuel et a démontré son utilisation dans plusieurs spécialités comme les procédures sur le foie [4,5], la prostate [6,7] et le sein [8].
Un autre intérêt a récemment été posé par rapport aux applications à propos des troubles musculo-squelettiques [9-13] avec la fusion en temps réel utilisée pour guider les injections de la sacro-iliaque in vitro et in vivo [9,10] et pour guider les biopsies des tumeurs de l'appareil musculo-squelettique [13]. Malgré cela, un rôle clair pour cette technologie reste encore à établir concernant son intervention en musculo-squelettique. Des auteurs ont décrit leur expérience et l'utilisation potentielle dans les procédures à propos des troubles musculo-squelettiques.
 
 

Matériel et méthodes


 
Un système d’échographie de fusion des images a été utilisé pour automatiquement intégrer en temps réel les images d’échographie obtenues à des images par RM précédemment acquises, grâce à un capteur de position.
La séquence par RM appropriée et correspondante utilisée pour la fusion était importée de la machine d’échographie à partir des images en archive.
Tous les enregistrements ont été réalisés en utilisant soit un transducteur linéaire L9, soit un transducteur incurvé C6 avec une sonde fixée utilisée en conjonction avec un générateur de champ électromagnétique pour la location du transducteur dans l’espace (figure 1).
Spécial 300ème: L’utilisation potentielle de la fusion de l’imagerie par échographie et par résonance magnétique en musculo-squelettique

Les procédures ont été réalisées par deux radiologues de 8 et 25 années d’expérience (CB et RA) en musculo-squelettique, et chacun avec un an d’expérience avec l’application-fusion.
L’application a été utilisée pour un total de 7 procédures chez 7 patients entre mars et juillet 2015.
Un minimum de 3 marqueurs a été utilisé pour l'enregistrement afin de fusionner les 2 ensembles de données aussi près que possible de la cible prévue pour l'aiguille, ce qui varie en fonction de l'anatomie impliquée (figure 2).
Spécial 300ème: L’utilisation potentielle de la fusion de l’imagerie par échographie et par résonance magnétique en musculo-squelettique

Spécial 300ème: L’utilisation potentielle de la fusion de l’imagerie par échographie et par résonance magnétique en musculo-squelettique

Spécial 300ème: L’utilisation potentielle de la fusion de l’imagerie par échographie et par résonance magnétique en musculo-squelettique
Un anesthésiant local a été utilisé pour toutes les procédures. L’imagerie par fusion a été utilisée dans plusieurs cadres thérapeutiques différents, dont nous allons voir les résultats ci-dessous (figure 3).

Spécial 300ème: L’utilisation potentielle de la fusion de l’imagerie par échographie et par résonance magnétique en musculo-squelettique

Résultats

 
L'application a été utilisée dans 7 procédures différentes (voir tableau 1). Le temps moyen des interventions variait de 6 minutes à 33 minutes avec une moyenne de 19,7 minutes.
L'application a pu s’incorporer à différents scanners par RM avec des paramètres de séquence et des inter-espaces différents. Les injections thérapeutiques du nerf pudendal, du nerf du piriforme / nerf sciatique, et des nerfs intercostaux ont toutes été techniquement réussies et ont produit le soulagement des symptômes. L'injection thérapeutique de l'articulation sacro-iliaque et celle de la tendinopathie calcifiée de l’origine des ischio-jambiers ont toutes deux réussi à démontrer une amélioration symptomatique. Les deux biopsies ont mené à des tissus diagnostiques. La lésion péri-prothétique a été confirmée comme masse non maligne, liée aux particules, et la biopsie d’une autre zone suspicieuse a donné des tissus mous inflammatoires sans preuve de récidive néoplasique locale.
 

Discussion


 
Cette application permet à l'opérateur d'aligner la tomodensitométrie 3D ou les données de RM avec l'imagerie échographique en temps réel et a été utilisée avec succès dans une gamme d'applications pour améliorer la navigation et le guidage basé sur l'échographie pour les procédures interventionnelles. Le logiciel nécessite l'identification de points précis, qui agissent comme marqueurs de localisation, correspondant à des points anatomiques ciblés dans l'imagerie pré-acquise, dont la précision est importante pour l'enregistrement en temps réel ultérieur.
L'alignement des fusions d'image implique plusieurs étapes, la première étant de générer des données synthétiques, auxquelles une transformation calculée est appliquée pour établir une erreur d'enregistrement. Une image d'entrée avec plusieurs points identifiés subit une série de translations et de rotations et est comparée à une image cible à partir de laquelle une erreur peut être calculée, suivie de transformations algorithmiques séquentielles minimisant l'erreur entre l'image de sortie et la cible. En utilisant cette technique, on a signalé que l'enregistrement ponctuel des points obtenus et des points cibles donnait une erreur d'enregistrement de cible moyenne aussi faible que 5,4 mm. [3]
En ce qui concerne les interventions musculo-squelettiques, un logiciel de fusion en temps réel a été décrit dans les injections sacro-iliaques [9,10] et pour la biopsie guidante des tumeurs musculo-squelettiques [13. Les auteurs ont également trouvé l'application de fusion efficace pour l'injection d'une articulation sacro-iliaque et pour guider les biopsies de tissus mous. Ils ont aussi utilisé l'application pour les injections des nerfs intercostaux et pudendal, du piriforme, et pour les tendinopathies calciques d'origine des tendons des ischio-jambiers.
La sélection des séquences varie en fonction de la représentation anatomique la plus favorable.
 
Il est reconnu que les praticiens sont en général capables de planifier et de cibler directement le positionnement de l'aiguille sur les images d’échographie sans bénéfice supplémentaire de la fusion en temps réel. Cependant, il existe certains scénarios où l'utilisation de la fusion dynamique en temps réel de l'échographie par ultrasons permettrait un placement plus sûr de l'aiguille. La position du nerf pudendal dans le canal d'Alcock peut être difficile à identifier clairement à l'échographie, et l'ajout de la fusion de la RM améliore la localisation précise pour le placement de l’aiguille.
 
Il existe plusieurs limitations apparentes à cette application. Il y a un retard supplémentaire dans le processus d'importation de la séquence, de l'alignement et de la fusion appropriés de la RM, mais cela risque de diminuer avec l'expérience croissante.
L’échographie nécessite souvent un positionnement de l'anatomie cible pour un accès acoustique optimal et un bon placement de l'aiguille.
Les meilleurs points doivent être placés près de la cible anatomique pertinente pour un enregistrement optimal et idéalement être placés sur des structures anatomiques fixes (c.-à-d. pas à travers une articulation où le mouvement peut conduire à un mauvais alignement). Une limitation supplémentaire est l'exigence d'utiliser un champ près de la zone d'intérêt et une fois l'enregistrement effectué, sa position doit rester fixe pour maintenir la fusion. L'acquisition d'images est, comme avec toutes les procédures échographiques, dépendante de l'utilisateur et la qualité de l'imagerie est affectée par les caractéristiques physiques du patient et des structures sus-jacentes.
 
La taille de cohorte est faible et un travail prospectif est nécessaire pour confirmer une précision accrue et une amélioration des performances de l'opérateur par rapport à la pratique courante dans les interventions musculo-squelettiques. Il apparaît que la plus grande utilisation de cette application peut être dans la localisation de structures de petits tissus mous, facilement visibles sur la RM, mais difficiles à appréhender à l'échographie comme les biopsies profondes ou les injections périnéennes, en particulier lorsque des facteurs tels que l'habitus corporel peuvent augmenter la difficulté technique.
 

Et en bref !

 
  • La technique de fusion des images d’échographie et de tomodensitométrie permet d’identifier les sources de vascularisation anormale au niveau des articulations sacro-iliaques chez les patients présentant une spondylarthrite ankylosante [Hu Z, Zhu J, Liu F, Wang N, Xue Q. Feasibility of US-CT image fusion to identify the sources of abnormal vascularization in posterior sacroiliac joints of ankylosing spondylitis patients. Sci Rep [Internet]. 2015 Dec 16 [cited 2017 Jan 15];5.]
  • L'imagerie par fusion est utile pour localiser des lésions hépatiques focales discrètes. Elle peut faciliter des procédures interventionnelles précises telles qu’une ablation ou une biopsie, même pour les lésions cibles difficiles [Lee MW. Fusion imaging of real-time ultrasonography with CT or MRI for hepatic intervention. Ultrasonography. 2014 Oct;33(4):227–39.]
 

Article de référence


 
Burke CJ, Bencardino J, Adler R. The Potential Use of Ultrasound-Magnetic Resonance Imaging Fusion Applications in Musculoskeletal Intervention. J Ultrasound Med. 2017 Jan 1;36(1):217–24.
 
 
Références
1. Roche A, Pennec X, Malandain G, Ayache N. Rigid registration of3D ultrasound with MR images: a new approach combining intensity and gradient information. IEEE Trans Med Imaging 2001; 20:1038–1049.
2. Rohlfing T, Maurer JCR. Modeling liver motion and deformation during the respiratory cycle using intensity-based nonrigid registration of gated MR images. Med Phys 2004; 31:427–432.
3. Wein W, Brunke S, Khamene A, Callstrom MR, Navab N. Automatic CT-ultrasound registration for diagnostic imaging and image-guided intervention. Med Image Anal 2008; 12:577–585.
4. Crocetti L, Lencioni R. DeBeni S, See T, Pina, C, Bartolozzi, C. 2008.Targeting liver lesions for radiofrequency ablation: an experimental feasibility study using a CT-US fusion imaging system. Invest Radiol 2008; 43:33–39.
5. Lee MW. Fusion imaging of real-time ultrasonography with CT or MRI for hepatic intervention. Ultrasonography 2014; 33:227–239.
6. Costa DN, Pedrosa I, Donato F Jr, Roehrborn CG, Rofsky NM. MR imaging-transrectal US fusion for targeted prostate biopsies: implications for diagnosis and clinical management. Radiographics 2015; 35: 696–708.
7. Siddiqui MM, Rais-Bahrami S, Turkbey B, et al. Comparison of MR/ ultrasound fusion-guided biopsy with ultrasound-guided biopsy for the diagnosis of prostate cancer. JAMA 2015; 313:390–397.
8. Pons EP, Azc_on FM, Casas MC, Meca SM, Espona JL. Real-time MRI navigated US: role in diagnosis and guided biopsy of incidental breast lesions and axillary lymph nodes detected on breast MRI but not on second look US. Eur J Radiol 2014; 83:942–950.
9. Klauser AS, De Zordo T, Feuchtner GM, et al. Fusion of real-time US with CT images to guide sacroiliac joint injection in vitro and in vivo. Radiology 2010; 256:547–553.
10. Zacchino M, Almolla J, Canepari E, Merico V, Calliada F. Use of ultrasound-magnetic resonance image fusion to guide sacroiliac joint injections: a preliminary assessment. J Ultrasound 2013; 16:111–118.
11. Hu Z, Zhu J, Liu F, Wang N, Xue Q. Feasibility of US-CT image fusion to identify the sources of abnormal vascularization in posterior sacroiliac joints of ankylosing spondylitis patients. Sci Rep 2015; 5:18356.
12. Wong-On M, Til-P_erez L, Balius R. Evaluation of MRI-US fusion technology in sports-related musculoskeletal injuries. Adv Ther 2015; 32:580–594.
13. Khalil JG, Mott MP, Parsons TW 3rd, Banka TR, van Holsbeeck M. 2011 Mid-America Orthopaedic Association Dallas B. Phemister Physician in Training Award: Can musculoskeletal tumors be diagnosed with ultrasound fusion-guided biopsy? Clin Orthop Relat Res. 2012; 470:2280–2287.
14. Smith J, Hurdle MF, Locketz AJ, Wisniewski SJ. Ultrasound-guided piriformis injection: technique description and verification. Arch PhysMed Rehabil. 2006; 87:1664–1667.
15. Fishman L, Dombi G, Michaelsen C, et al. Piriformis syndrome: diagnosis, treatment, and outcome—a 10-year study. Arch Phys Med Rehabil 2002; 83:295–301.
16. Pecina M. Contribution to the etiological explanation of the piriformis syndrome. Acta Anat 1979; 105:181–187.



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