Méthode de quantification de l’élasticité cervicale pendant la grossesse basée sur l’imagerie par ultrasons transvaginaux et la mesure de la pression

Contexte et motivation

La prématurité (accouchement avant 37 semaines de gestation) est une cause majeure de morbidité et de mortalité néonatale. En raison des risques élevés associés à la prématurité, de nombreuses femmes enceintes présentant des symptômes de prématurité nécessitent une hospitalisation, mais plus de la moitié des femmes hospitalisées accouchent finalement à terme. Les méthodes actuelles de prédiction de la maturation cervicale (telles que le score de Bishop) sont limitées dans leur capacité à prédire la prématurité, ce qui rend nécessaire le développement d’outils plus précis.

Problématique de la recherche

Actuellement, les deux méthodes couramment utilisées pour l’imagerie de l’élasticité cervicale sont l’imagerie par élastographie de déformation et l’imagerie par ondes de cisaillement. Cependant, l’élastographie de déformation manque d’informations sur le stress et ne permet pas de comparer différentes sessions d’imagerie; l’élastographie par ondes de cisaillement est moins robuste dans les tissus cervicaux très hétérogènes.

Objectifs et méthodes

L’objectif de cette étude est de développer un système d’imagerie de l’élasticité cervicale quantitativement précis en ajoutant des capteurs de stress au système d’imagerie par ultrasons transvaginaux, afin de surmonter les limitations précédemment mentionnées. Ce système doit être sûr, précis et très reproductible, adapté pour une surveillance à long terme et pour des comparaisons entre différents examinateurs.

Source

Cet article a été rédigé par Peng Hu, Peinan Zhao, Molly J. Stout et al., et publié dans IEEE Transactions on Biomedical Engineering (volume xx, 2024, numéro xx). La recherche a été financée par le March of Dimes PreMaturity Research Center.

Détails de la recherche

Processus expérimental

Conception de la recherche et méthodes expérimentales

Le processus expérimental comprend les étapes principales suivantes :

1. Acquisition d’images et mesure du stress

   • Utilisation d’un système à ultrasons transvaginaux pour enregistrer la déformation du col de l’utérus en mode B, tout en enregistrant le stress à la surface de la sonde à l’aide d’un capteur de stress.

2. Quantification de la déformation et de la contrainte

   • Utilisation d’un algorithme de suivi des caractéristiques pour quantifier automatiquement la déformation et calculer la contrainte. Une régression linéaire stress-contrainte est ensuite effectuée pour estimer le module de Young du col de l’utérus.

3. Calibration des capteurs de stress

   • Calibration des capteurs de stress à l’aide d’un système de calibration pour garantir l’exactitude des mesures.

4. Analyse des données et régression

   • Analyse de régression linéaire sur le stress et la contrainte pour estimer le module de Young du col de l’utérus.

Sélection des échantillons

L’étude inclut des femmes enceintes participant à une étude de cohorte longitudinale prospective menée par la Faculté de médecine de l’Université de Washington à Saint-Louis, entre janvier 2017 et janvier 2020. Les participantes étaient examinées régulièrement du premier trimestre de grossesse jusqu’à l’accouchement, et 22 femmes ayant au moins trois mesures d’imagerie et dont la dernière mesure était au-delà de 34 semaines de gestation ont été incluses dans cette étude.

Résultats de la recherche

Précision, répétabilité et reproductibilité du système

1. Expérimentation sur des fantômes

   • Quatre fantômes de gélatine avec des concentrations de 70 g/l, 90 g/l, 110 g/l et 130 g/l ont été préparés. Deux opérateurs ont effectué plusieurs images quantitatives de l’élasticité sur chaque fantôme à l’aide de deux capteurs de stress, montrant aucune différence significative (P = 0,369 > 0,05).
   • Le coefficient de variation (CV) faible indique une haute répétabilité du système.

2. Impact de l’angle de contact

   • Les mesures sur des fantômes avec des capteurs de stress posseédant des angles de contact de 60° et 90° ont montré des résultats non significativement influencés par l’angle de contact (P = 0,638 > 0,05).

3. Expérimentation clinique

   • Dans une étude impliquant 19 femmes enceintes, deux échographistes ont effectué de multiples images quantitatives de l’élasticité sur chaque participante, montrant une haute répétabilité et reproductibilité. Les différences de mesures entre les deux échographistes étaient dans une plage acceptable, avec un coefficient de corrélation de Pearson (PCC) de 0,981.

Résultats de la surveillance à long terme

Le système a quantifié avec succès le processus de ramollissement cervical pendant la grossesse. Sur les 22 participantes surveillées à long terme, il a été constaté que le module de Young du col de l’utérus diminuait progressivement au cours de la grossesse. Les modules de Young géométriques moyens pour les premier, deuxième et troisième trimestres étaient respectivement de 13,07 kPa, 7,59 kPa et 4,40 kPa.

Conclusion et signification

Le système d’imagerie quantitative de l’élasticité cervicale développé dans cette étude est précis, robuste et sûr, adapté à la surveillance à long terme et aux comparaisons entre différents examinateurs. La quantification du processus de ramollissement cervical à différentes étapes de la grossesse offre une base importante pour la prédiction de la prématurité. Ce système est non seulement applicable à la recherche clinique sur le ramollissement cervical, mais il peut également être utilisé en pratique clinique pour évaluer les problèmes obstétricaux liés à la physiologie anormale du col de l’utérus, augmentant ainsi l’efficacité de la gestion du risque de prématurité.

Points forts technologiques et perspectives futures

1. Points forts technologiques

   • Le système se distingue en combinant les mesures de stress et de contrainte, le rendant plus fiable pour les comparaisons intra-patient et inter-patient.
   • L’algorithme de quantification automatique de la contrainte et l’interface utilisateur graphique en temps réel permettent une analyse de données et une visualisation efficaces.

2. Perspectives futures

   • Améliorer la précision de la quantification régionale de la contrainte pour détailler davantage l’état de ramollissement des différentes zones du col de l’utérus.
   • Accroître la précision de l’estimation de la distribution du stress par modélisation mécanique avec des éléments finis et l’utilisation de plusieurs capteurs.
   • Perfectionner la sensibilité des capteurs de stress, le système de calibration, ainsi que le traitement automatique des images et des signaux, pour améliorer l’efficacité et l’évolutivité du système.