Échographie hépatique pour la classification de la stéatopathie métabolique associée à la dysfonction hépatique

1. Objectif L'objectif principal de cette étude est de développer des méthodes d'échographie pouvant identifier les stades de la stéatopathie métabolique associée à une dysfonction hépatique (MASLD) avec l'élastographie par résonance magnétique (MRE), la fraction de densité de protons en IRM (PDFF) et la biopsie comme référence.
2. Hypothèse L'échographie peut remplacer l'IRM pour la stadification de la stéatose et de la fibrose. L'échographie peut améliorer la stadification de l'inflammation.

3. Justification Un large éventail de pathologies peut entraîner des changements dans les propriétés mécaniques des tissus humains. Pour cette raison, trouver un moyen d'évaluer de manière non invasive la rigidité tissulaire s'avère cliniquement utile. De nombreuses maladies hépatiques d'étiologies variées, y compris l'hépatite, la stéatose hépatique, l'alcoolisme et d'autres, se présentent avec une rigidité hépatique accrue due à la fibrose. La fibrose peut conduire à divers cancers du foie ou à une cirrhose, causant parfois la mort. Il a été estimé que la prévalence de la cirrhose est de 4,5% à 9,5% de la population générale, indiquant qu'un groupe beaucoup plus large est touché par les différents stades de fibrose. Si des augmentations importantes de la rigidité hépatique dues à la fibrose peuvent être détectées à un stade précoce, le traitement peut être adapté au patient, et les résultats peuvent être surveillés pour augmenter la probabilité d'inversion et ralentir les effets néfastes.

   La biopsie est traditionnellement la méthode standard pour diagnostiquer et surveiller les affections hépatiques, étant largement utilisée depuis 1958. Certains avantages de la biopsie incluent la visualisation des dépôts de graisse et de fer. Malheureusement, les biopsies ne peuvent pas montrer l'hétérogénéité de la fibrose car la lecture est souvent prise au même endroit et ne représente qu'1/50 000e du volume hépatique. Des études ont montré une discordance dans les résultats de biopsie entre les lobes gauche et droit dans 33% des cas, et une mauvaise classification de 30% des cas de cirrhose. De plus, des études ont montré des variations significatives inter-observateurs et intra-observateurs. Enfin, un inconvénient de la biopsie qui a accéléré la transition vers des mesures diagnostiques non invasives, comme l'élastographie, est le risque associé de douleur, de saignement et de mortalité.

   Diverses méthodes d'élastographie ont été développées et appliquées au foie. L'élastographie transitoire, FibroScan (EchoSens, Paris) est le type d'élastographie le plus couramment appliqué au foie actuellement pour mesurer la rigidité, indiquant une activité fibrotique. Elle utilise la technologie ultrasonore avec une sonde unidimensionnelle pour mesurer la vitesse des ondes de cisaillement. Elle est devenue la norme de soins dans certaines cliniques à travers le monde en tant qu'appareil abordable et fiable sur le plan diagnostique. Bien qu'elle soit indolore, rapide et pratique, elle ne peut prélever qu'un très petit échantillon du lobe droit du foie, ne pouvant donc pas capturer d'hétérogénéité et pouvant mal représenter l'état de l'organe entier. De plus, à la connaissance des investigateurs, les valeurs de rigidité obtenues à partir des lectures FibroScan n'ont pas été corrélées avec les valeurs d'élastographie par résonance magnétique dans aucune comparaison directe dans la littérature, et elles donnent des résultats moins fiables pour les stades précoces de fibrose.

   L'élastographie par résonance magnétique est un autre type d'élastographie appliquée au foie. Elle a montré une très grande précision diagnostique dans la stadification des patients en stades fibrotiques et est utilisée dans certaines cliniques privées, principalement aux États-Unis. Elle permet une flexibilité dans son application et dans les protocoles utilisés pour acquérir les données. Elle a montré une grande répétabilité et reproductibilité, et est souvent efficace chez les patients ayant un IMC plus élevé. Les coûts élevés et la complexité associés aux examens IRM limitent son utilité dans de nombreuses régions touchées par des maladies hépatiques.

   La méthode S-WAVE des investigateurs est une méthode ultrasonore qui produira des images bidimensionnelles et tridimensionnelles, permettant une visualisation complète du foie. C'est une technique multifréquence ajustable, qui peut montrer de grandes zones de l'organe sous forme de cartes d'élasticité volumétriques. Elle est abordable et réalisable dans des contextes cliniques étendus en raison des besoins matériels simples d'un appareil à ultrasons.

   Les données ultrasonores utilisées pour mesurer la rigidité tissulaire peuvent également être utilisées pour estimer la teneur en graisse des tissus. En effet, le tissu adipeux a tendance à atténuer davantage les ultrasons que le tissu normal. D'autres caractéristiques des données ultrasonores (les données radiofréquence ou RF) sont également modifiées lorsque le tissu devient adipeux. Le premier stade de la MASLD est la stéatose, une augmentation de la proportion de graisse dans le tissu hépatique, suivie d'une inflammation, puis de cicatrices tissulaires et de fibrose.

4. Objectifs

   • Comparer les résultats de rigidité obtenus à partir de la MRE, de la S-WAVE et du FibroScan chez des volontaires sains et chez des patients pour démontrer une forte concordance entre la S-WAVE et la MRE dans l'évaluation de la fibrose.
   • Comparer la fraction de densité de protons en IRM avec l'atténuation ultrasonore et d'autres mesures, pour démontrer une forte concordance entre l'échographie et l'IRM-PDFF dans l'évaluation de la stéatose.
   • Montrer que l'échographie peut évaluer l'ensemble du spectre de la MASLD, y compris la stéatose, la fibrose et l'inflammation, avec la biopsie comme référence.

5. Méthodes de recherche 40 sujets sans antécédents de maladie hépatique, principalement recrutés parmi une population d'étudiants diplômés de l'UBC, et 105 sujets, à différents stades de fibrose, recrutés à l'Institut de recherche en gastroentérologie (GIRI) à Vancouver, et au VGH subiront un FibroScan, une S-WAVE et des examens IRM incluant PDFF et MRE.

   Le FibroScan et la S-WAVE seront réalisés par un technicien et un échographiste, respectivement, au GIRI ou au VGH.

   L'examen IRM sera réalisé au centre de recherche IRM de l'UBC.

   Dix lectures FibroScan seront obtenues à partir du lobe droit à travers l'espace intercostal du patient. Le FibroScan affiche la rigidité médiane en kPa ainsi que l'intervalle interquartile. Un taux de réussite minimum de 80% avec un intervalle interquartile inférieur à 30% de la valeur de rigidité est requis pour accepter les lectures FibroScan. Chaque sujet subira le processus une fois.

   La S-WAVE est une technique d'élastographie développée à l'UBC qui utilise la réponse tissulaire aux vibrations multifréquences pour estimer les propriétés mécaniques des tissus. Les vibrations génèrent des ondes de cisaillement en régime permanent dans le tissu. Une série d'images ultrasonores capture le mouvement des ondes de cisaillement tissulaires et un modèle tissulaire est utilisé pour estimer les propriétés mécaniques sous-jacentes. Elle a déjà été appliquée avec succès pour imager la prostate, le sein, le placenta et le foie.

   Le dispositif d'excitation utilisé est une planche placée sous le patient sur la table d'examen. Les fréquences appliquées varieront de 45 Hz à 80 Hz. L'amplitude sélectionnée sera suffisante pour produire des ondes adéquates dans la région d'intérêt, et dans le confort du patient. Une sonde échographique 3D sera utilisée pour obtenir des volumes d'images, tout en étant maintenue en place par l'échographiste. De plus, un transducteur échographique 2D sera balayé pour obtenir des volumes d'images à peu près au même endroit.

   Des images intercostales et transabdominales seront obtenues selon un protocole reproductible.

   Tous les examens S-WAVE seront réalisés par deux échographistes formées et très expérimentées, Mme Vickie Lessoway et Mme Jan Reid.

   L'élastographie par résonance magnétique sera réalisée sur l'appareil IRM Philips Elition 3T situé au centre de recherche IRM de l'UBC. L'examen commencera par des images axiales T1 et T2, suivies d'une imagerie de diffusion.

   Ensuite, l'examen d'élastographie par résonance magnétique utilisant la séquence eXpresso et l'excitation simultanée des tissus sera effectué. La séquence eXpresso a été utilisée dans des études sur fantômes, foie et prostate. Le système d'excitation est un actionneur électromagnétique construit en interne et composé de boucles de fil disposées en bobine. Des vibrations se produisent lorsqu'un courant traverse les fils en présence du champ magnétique de l'appareil IRM. Il est synchronisé avec la séquence d'imagerie IRM. Le vibreur sera placé sur la cage thoracique droite du sujet en position couchée sur le dos. Il sera maintenu en place avec une ceinture velcro pour éviter tout mouvement. Le diamètre de la plaque du vibreur est de 5 à 10 cm de large. Le système est très similaire à celui utilisé dans des études antérieures ailleurs et pour imager la prostate et le foie.

   La session complète d'imagerie IRM durera moins de 90 minutes.

   Le traitement des données MRE et VE se fait hors ligne pour extraire les informations sur les propriétés mécaniques et la teneur en graisse. Celles-ci peuvent ensuite être affichées visuellement et comparées. Les deux impliquent le traitement des données brutes d'écho ultrasonore.

6. Traitement des données Toutes les données S-WAVE seront traitées par un logiciel développé au Laboratoire de robotique et de contrôle de l'UBC. Ce logiciel est capable d'estimer une valeur de rigidité à tous les points imagés sur la base d'un modèle tissulaire. Le résultat est une carte volumétrique de la rigidité tissulaire qui peut être superposée à l'image en mode B correspondante. Les régions d'intérêt seront sélectionnées sur la base de zones homogènes avec peu de vaisseaux sanguins.

Les images MRE brutes seront traitées avec un logiciel développé en interne qui filtre les données et applique des modèles pour calculer le module de cisaillement dynamique (Gd) et la viscosité (Gl) pour chaque pixel. Ces propriétés mécaniques forment une nouvelle image qui est ensuite superposée aux images pondérées en T2 standard pour une visualisation facile. Des régions d'intérêt avec peu de vaisseaux sanguins seront choisies. La moyenne et l'écart-type de Gd et Gl seront calculés.

La teneur en graisse des tissus sera déterminée par les séquences IRM PDFF standard. La teneur en graisse des tissus sera déterminée à partir de l'échographie sur la base d'une analyse quantitative des données RF ultrasonores brutes.

Le traitement des images ultrasonores sera optimisé pour correspondre aux images IRM (IRM comme référence pour l'évaluation de la fibrose et de la stéatose).

Le traitement des images ultrasonores sera optimisé pour prédire l'inflammation, avec les résultats de biopsie comme référence.