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Une technique d’imagerie servant à évaluer l’élasticité des tissus – pourrait aider les neurochirurgiens à effectuer de meilleures interventions et à atténuer les risques de complications.

Carte de la rigidité des tissus dans une section du cerveau humain

Carte de la rigidité des tissus dans une section du cerveau humain

Les techniques d’imagerie neurologique comme la tomographie assistée par ordinateur (TAO) ou l’imagerie par résonance magnétique (IRM) permettent au médecin de détecter les anomalies au cerveau (une tumeur, par exemple) de manière non invasive. Cependant, contrairement à d’autres types de tumeurs situées sous l’épiderme, telles celles au sein, que l’on peut palper pour en déterminer la grosseur, la dureté et la consistance, les tumeurs au cerveau sont protégées par la boîte crânienne.

Une nouvelle technique — l’élastographie par résonance magnétique (ERM) — permettra désormais aux neurochirurgiens de « palper l’image » de ces tumeurs pour en vérifier la texture et la rigidité avant de les traiter.

Mise au point à la Clinique Mayo de Rochester, au Minnesota, l’ERM mesure la longueur d’onde des vibrations qui traversent les tissus. On s’en sert surtout pour diagnostiquer les maladies du foie. Cependant, les chercheurs du CNRC à Winnipeg l’ont adaptée pour caractériser l’élasticité du tissu cérébral sain ou malade.

Le projet ERM s’inscrit dans l’Initiative en génomique et en santé du CNRC, programme visant à créer des systèmes de formation à réalité virtuelle (RV) pour les neurochirurgiens. On trouve actuellement des centres de formation RV en neurochirurgie à Halifax, Montréal, Ottawa, Toronto, London, Winnipeg et Calgary.

L’IRM recourt à un champ magnétique et aux ondes hertziennes pour créer des images en coupe transversale du cerveau qui renseignent le médecin sur la taille, la forme et l’emplacement des tumeurs. L’ERM, en revanche, en établit la rigidité ou la dureté en jaugeant l’élasticité du tissu quand il vibre sous l’effet des ondes sonores. Puisque la rigidité des tumeurs varie, l’ERM aidera le médecin à porter un diagnostic précis. L’information fournie par l’ERM est totalement différente de celle recueillie au moyen des autres techniques d’imagerie.

« Le neurochirurgien doit savoir à l’avance », affirme Marco Gruwel, de l’Institut du biodiagnostic du CNRC. « Le cerveau est un organe très fragile et les tumeurs sont difficiles à retrancher. Une mauvaise incision peut avoir des conséquences dramatiques. »

Un outil de planification chirurgical

Selon lui, connaître la consistance d’une tumeur aidera le médecin à préparer une stratégie d’intervention et évitera une opération en plusieurs étapes. En renseignant le chirurgien sur la consistance et la rigidité de la tumeur, l’ERM contribuera à réduire les complications lors d’une opération complexe et difficile au cerveau. L’intervention durera moins longtemps et le patient sera moins incommodé. Parallèlement, on atténuera les risques de dommage aux tissus voisins, comme les zones fonctionnelles, les nerfs et les vaisseaux sanguins, ou celui que le cancer resurgisse si la tumeur n’est pas entièrement enlevée.

Cette technologie novatrice repose en partie sur un bricolage fort simple, mais inventif. M. Gruwel, Peter Latta et leurs collègues ont créé un système d’ERM maison reposant sur deux actionneurs acoustiques (des caissons ou haut-parleurs d’extrêmes-graves), deux tuyaux de pompe de puisard noirs et une bouteille en plastique de miel liquide sans nom. Les haut-parleurs, qui produisent des ondes sonores à faible amplitude de 50 à 100 Hertz (Hz), sont placés dans une autre pièce que la machine IRM pour éviter toute interférence avec la bobine magnétique qui crée les images. Ils sont connectés à un conduit rigide fait d’un matériau semi-souple qui transmet les ondes sonores à la bouteille de miel placée près de la tête du malade.

Le système ERM fait appel à deux haut-parleurs d’extrêmes-graves pour produire les ondes sonores.

Le système ERM fait appel à deux haut-parleurs d’extrêmes-graves pour produire les ondes sonores.

Quand il pénètre dans la bouteille, le son fait vibrer doucement la tête du patient, engendrant des ondes acoustiques dans le cerveau. La fréquence de ces ondes change avec l’élasticité des tissus qu’elles traversent. Ainsi, un tissu malade sera plus rigide qu’un tissu sain. Les données résultantes apparaissent sous forme d’images (élastogrammes) qui servent à faire la distinction entre les tissus en bonne santé ou pas.

En plus de mesurer avec précision la rigidité des tissus, l’ERM peut évaluer la santé d’un organe de manière non invasive. Cette technique pourrait donc remplacer les douloureuses biopsies qui n’échantillonnent parfois que la partie saine des tissus, non celle endommagée, ou qui peuvent susciter une hémorragie, voire la mort du patient, à la suite de complications.

Le simulateur neurochirurgical à réalité virtuelle

La combinaison de cette nouvelle technologie d’imagerie à un simulateur neurochirurgical à réalité virtuelle mis au point par le CNRC pourrait également aider les neurochirurgiens à perfectionner leurs talents et à dispenser de meilleurs soins en s’exerçant sur un cerveau virtuel. Grâce à des appareils d’haptique à haute définition – imitant les instruments chirurgicaux employés en salle d’opération, le chirurgien pourrait en effet toucher et déplacer des éléments du cerveau malade reproduit virtuellement. Avec les données ERM sur le patient, les tissus virtuels que touche le chirurgien dans le simulateur procureraient la même sensation que dans la réalité.

Deux images d’un système à réalité virtuelle employé pour une simulation en neurochirurgie. Une carte de la rigidité des tissus obtenue par ERM (à gauche) et la photo actuelle, très réaliste, que voit l’utilisateur (à droite).

Deux images d’un système à réalité virtuelle employé pour une simulation en neurochirurgie. Une carte de la rigidité des tissus obtenue par ERM (à gauche) et la photo actuelle, très réaliste, que voit l’utilisateur (à droite).

« La rigidité révèle la densité de la tumeur et indique au médecin quelle pression il doit exercer pour la retrancher sans affecter d’autres parties du cerveau », reprend M. Gruwel, en ajoutant que l’ERM pourrait servir à examiner d’autres organes que le cerveau et le foie, notamment les seins, les reins, les poumons, la prostate, les muscles, le tissu conjonctif, les vaisseaux sanguins et le cartilage. End

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