Contexte académique et problématique

Les maladies respiratoires représentent un fardeau majeur pour les systèmes de santé à l’échelle mondiale. Bien que les méthodes actuelles de test de la fonction pulmonaire, telles que la spirométrie conventionnelle, permettent de diagnostiquer et de surveiller les maladies, leur sensibilité dans la détection précoce des maladies est limitée, et elles ne fournissent pas d’informations sur l’hétérogénéité fonctionnelle régionale des poumons. Cela peut masquer certaines pathologies locales, telles que les maladies des voies respiratoires localisées et les troubles de la ventilation. Les techniques d’imagerie clinique actuelles, comme la radiographie thoracique, la tomodensitométrie (CT) et la tomographie par émission de positons (PET), bien qu’elles fournissent des informations spatialement localisées, reposent sur l’utilisation de rayonnements ionisants, ce qui présente un risque cumulatif de cancer et limite leur utilisation dans les évaluations à long terme.

L’imagerie par résonance magnétique (IRM) pulmonaire est moins développée que l’IRM d’autres organes, principalement en raison de la faible densité en eau des poumons et des inhomogénéités du champ magnétique causées par les interfaces air-eau. Cependant, avec le développement de nouvelles techniques d’IRM, de nombreux obstacles ont été surmontés, permettant une évaluation quantitative de la structure et de la fonction régionales des poumons. Ces avancées technologiques pourraient améliorer la détection précoce des maladies et la surveillance des interventions thérapeutiques.

Objectif de l’étude

Cette étude vise à évaluer les propriétés de ventilation pulmonaire régionale chez des patients atteints d’asthme, de maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC) et des participants en bonne santé, en utilisant l’IRM au fluor 19 (19F) avec inhalation de perfluoropropane, et à quantifier la réponse aux bronchodilatateurs chez les patients atteints de maladies respiratoires.

Équipe de recherche et informations de publication

L’étude a été menée par une équipe de chercheurs de l’Université de Newcastle et de l’Université de Sheffield au Royaume-Uni, avec comme principaux auteurs Benjamin J. Pippard, Mary A. Neal, et al. L’étude a été publiée en décembre 2024 dans la revue Radiology, sous le titre Assessing Lung Ventilation and Bronchodilator Response in Asthma and Chronic Obstructive Pulmonary Disease with 19F MRI.

Méthodologie et déroulement de l’étude

Conception de l’étude et échantillon

Cette étude prospective et bicentrique a recruté des patients atteints d’asthme et de MPOC entre juillet 2019 et septembre 2022, ainsi que des participants en bonne santé entre mai 2018 et juin 2019. Tous les participants ont subi une spirométrie conventionnelle, une IRM protonique et une IRM 19F après inhalation d’un mélange gazeux de 79 % de perfluoropropane et 21 % d’oxygène. Pour les patients atteints d’asthme ou de MPOC, les mesures de spirométrie et d’IRM ont été répétées après l’administration de salbutamol par nébulisation. Le pourcentage de défaut de ventilation (VDP) a été calculé à partir de la distribution du perfluoropropane, et des modèles à effets mixtes linéaires ont été utilisés pour évaluer les différences de VDP entre les groupes et avant et après l’administration de bronchodilatateurs.

Déroulement de l’étude

1. Recrutement et sélection des participants : Les participants en bonne santé ont été recrutés dans des universités et des établissements de santé à Newcastle et Sheffield, tandis que les patients atteints d’asthme et de MPOC ont été recrutés dans les cliniques de pneumologie de deux hôpitaux. Tous les participants ont signé un consentement éclairé.
2. Spirométrie : La spirométrie a été réalisée par des pneumologues expérimentés à l’aide d’un spiromètre CareFusion. Les patients atteints d’asthme et de MPOC ont subi des tests de spirométrie avant l’IRM et 20 minutes après l’administration de salbutamol par nébulisation.
3. Examen IRM : Un scanner IRM 3T a été utilisé, les participants étant en position couchée. Après inhalation du mélange de perfluoropropane, des scans IRM 19F tridimensionnels ont été réalisés. Les participants ont effectué des respirations profondes et ont retenu leur souffle pour obtenir des images de ventilation.
4. Analyse des images : Les images IRM ont été analysées à l’aide de MATLAB et d’un logiciel interne développé pour calculer les valeurs de VDP.

Principaux résultats

L’étude a évalué 35 patients atteints d’asthme (âge moyen de 50 ans), 21 patients atteints de MPOC (âge moyen de 69 ans) et 38 participants en bonne santé (âge moyen de 41 ans). Les résultats ont montré que le VDP dérivé de l’IRM 19F était significativement plus élevé chez les patients atteints de MPOC que chez les patients asthmatiques et les participants en bonne santé (moyennes géométriques de 27,2 %, 8,3 % et 1,8 %, respectivement). Après l’administration de bronchodilatateurs, le VDP a diminué de 33 % chez les patients asthmatiques (passant de 8,3 % à 5,6 %) et de 14 % chez les patients atteints de MPOC (passant de 27,2 % à 23,3 %).

Conclusion et signification

L’étude démontre que l’IRM 19F avec inhalation de perfluoropropane est sensible aux changements des propriétés de ventilation régionale associés aux maladies pulmonaires et permet de quantifier les changements après un traitement par bronchodilatateurs. Cette technique ne nécessite pas d’équipement d’hyperpolarisation, ce qui réduit les coûts et offre un potentiel d’application clinique étendu, en particulier pour le diagnostic précoce, l’évaluation de la progression de la maladie et la surveillance de l’efficacité du traitement.

Points forts de l’étude

1. Innovation : Cette étude est la première à appliquer la technique d’IRM 19F pour évaluer la ventilation régionale chez des patients atteints d’asthme et de MPOC, démontrant sa faisabilité sans hyperpolarisation.
2. Sensibilité : Le VDP dérivé de l’IRM 19F a montré une sensibilité accrue dans la détection précoce des maladies et la réponse au traitement par rapport à la spirométrie conventionnelle.
3. Potentiel clinique : Cette technique, ne nécessitant pas d’équipement d’hyperpolarisation complexe et étant moins coûteuse, pourrait être largement adoptée en pratique clinique.

Autres informations utiles

L’étude a également exploré le potentiel de l’IRM 19F dans l’évaluation dynamique de la distribution des gaz dans les poumons, en particulier à travers les taux de lavage et de délavage du perfluoropropane pour quantifier l’hétérogénéité de la ventilation régionale. Les recherches futures pourraient valider davantage l’application de cette technique dans le diagnostic précoce, l’évaluation de la progression de la maladie et la surveillance de l’efficacité du traitement.