Une avancée majeure dans le domaine des maladies vasculaires cérébrales : Application clinique de la petite sonde d’imagerie par tomographie de cohérence optique

Contexte académique et motivation de la recherche

Ces dernières années, les traitements interventionnels des maladies vasculaires cérébrales, telles que les anévrismes cérébraux, les AVC ischémiques, les dissections artérielles et l’athérosclérose cérébrale (intracranial atherosclerotic disease, ICAD) sont devenus la méthode préférée. Cependant, les techniques d’imagerie actuelles présentent des limitations en termes de résolution spatiale et de contraste, ce qui entraîne des difficultés pour le diagnostic précis et le suivi du traitement. Les méthodes d’imagerie courantes telles que l’angiographie soustractive numérique (DSA), la tomodensitométrie (CT) et l’imagerie par résonance magnétique (IRM) ne parviennent pas à représenter correctement les lésions de la paroi artérielle, la morphologie des anévrismes et les détails des dispositifs implantés. De plus, les complications per- et post-opératoires, telles que la formation de thrombus ou le mauvais contact des dispositifs avec la paroi artérielle, sont difficiles à détecter avec les technologies existantes.

Pour surmonter ces défis, il est nécessaire de développer une technique d’imagerie capable de représenter avec précision les tissus artériels et les dispositifs métalliques avec une haute résolution. La tomographie de cohérence optique (OCT) se distingue par sa haute sensibilité, son large domaine dynamique et ses capacités d’imagerie à haute résolution, offrant des images microscopiques volumétriques détaillées in situ. Elle est largement utilisée dans le domaine des maladies coronariennes. Néanmoins, les cathéters d’imagerie actuels ne conviennent pas à une navigation sécurisée et à une visualisation fiable des structures anatomiques complexes des artères intracrâniennes humaines. Pour répondre à ce problème, cette étude a développé un dispositif endoscopique flexible et miniature - la sonde neuro OCT (NOCT) - et l’a appliqué pour la première fois chez des humains, avec l’espoir de réaliser une imagerie haute résolution des vaisseaux cérébraux complexes.

Auteurs et origine de l’article

Cet article de recherche a été rédigé par Vitor M. Pereira et ses collègues, provenant des institutions suivantes : le Département de Neurochirurgie de l’Hôpital St Michael, Toronto, Canada ; le centre clinique Clínica Sagrada Familia, Buenos Aires, Argentine ; et l’École de Médecine de l’Université du Massachusetts Chan, Worcester, USA. L’article a été publié dans le journal “Science Translational Medicine” le 15 mai 2024.

Processus de recherche

Sujets et méthodes de recherche

La recherche a été réalisée chez 32 patients subissant un traitement interventionnel neurovasculaire. La sonde NOCT est un dispositif miniature et flexible mécaniquement, capable d’obtenir des images sans artefact dans l’environnement complexe des vaisseaux cérébraux. Le système NOCT utilise un laser infrarouge rapide pour une imagerie dans le domaine de Fourier, avec une résolution axiale d’environ 10 micromètres. Le diamètre extérieur de la sonde est de 0,39 mm, permettant son introduction via un microcathéter neurovasculaire standard de 0,021 pouce de diamètre interne jusqu’à la cible artérielle. Pour obtenir des images de qualité, une injection de contraste temporaire a été utilisée pour nettoyer le sang dans la lumière artérielle. En 2 secondes, la sonde effectue une rotation rapide et un retrait, capturant de manière exhaustive la paroi artérielle et les dispositifs implantés à travers un motif lumineux en spirale.

Résultats principaux des expériences

L’imagerie haute résolution de NOCT a réussi à obtenir des images microscopiques volumétriques des artères de la circulation antérieure et postérieure du cerveau, incluant les segments distaux des artères carotides internes (ICA), des artères cérébrales moyennes (MCA), des artères vertébrales, des artères basilaire et des artères cérébrales postérieures. Les pathologies capturées incluent des anévrismes cérébraux, des AVC ischémiques, des sténoses artérielles, des dissections et l’athérosclérose intracrânienne. Comparée aux méthodes d’imagerie aux rayons X traditionnelles, la NOCT offre une visualisation sans artefacts et à haute résolution des dommages artériels intracrâniens et des dispositifs neurovasculaires.

Dans le traitement des anévrismes, la NOCT a révélé la présence de thrombus et un mauvais contact des dispositifs dans un anévrisme de l’artère communicante postérieure droite. Ces informations ont aidé à optimiser les traitements médicamenteux et les procédures interventionnelles. De plus, dans l’évaluation des anévrismes récurrents, la NOCT a montré la disposition des dispositifs et la microstructure de la paroi artérielle de manière détaillée, fournissant des informations diagnostiques cruciales pour orienter les décisions thérapeutiques ultérieures.

Concernant l’athérosclérose intracrânienne, la NOCT a permis de décrire en détail la microstructure des plaques, leur composition et les marqueurs inflammatoires comme l’accumulation de macrophages et les cristaux de cholestérol. Lors d’interventions de traitement des AVC ischémiques et les procédures thrombectomiques, NOCT a aidé à distinguer l’apparence normale des artères et les états pathologiques, y compris les maladies artérielles déficitaires et l’artérite, guidant l’élaboration des plans de traitement.

Conclusion et portée de la recherche

La NOCT, en tant qu’outil diagnostique, a permis une représentation détaillée haute résolution des artères intracrâniennes, comblant les lacunes des techniques d’imagerie existantes. Les informations fournies par la NOCT aident à optimiser les interventions neurochirurgicales, à personnaliser la gestion des patients, à innover les dispositifs de traitement existants, et à encourager la recherche sur les mécanismes physiopathologiques associés. Cette technologie peut être utilisée pour évaluer les parois artérielles, les dispositifs et les objets intracavitaires, tout en permettant une observation haute résolution de l’espace sous-arachnoïdien, les artères pénétrantes et les veines.

Points forts de l’étude

1. Imagerie haute résolution : La NOCT offre des images sans artefacts et à haute résolution des artères intracrâniennes et des dispositifs associés, aidant à un diagnostic et un suivi thérapeutique plus précis.
2. Grande praticité : La sonde NOCT peut être introduite par des microcathéters neurovasculaires standard, compatible avec les procédures cliniques actuelles.
3. Exposition détaillée des pathologies : La NOCT révèle des informations sur la microstructure des plaques, les caractéristiques pathologiques des parois artérielles et la formation de thrombus, fournissant une base importante pour l’élaboration des plans de traitement.
4. Bonne sécurité : L’utilisation de la NOCT chez les 32 patients a montré une haute sécurité et tolérabilité, sans événements indésirables aigus observés.

Informations supplémentaires

L’étude a détaillé l’application de la NOCT dans divers contextes cliniques, y compris le diagnostic et le suivi des traitements des anévrismes, l’évaluation et la gestion de l’athérosclérose intracrânienne, les procédures de thrombectomie en cas d’AVC ischémique, ainsi que le suivi post-opératoire. De plus, l’application de la technologie NOCT dans l’espace sous-arachnoïdien et d’autres régions anatomiques montre son large potentiel. Des recherches futures devraient valider davantage l’impact de la NOCT sur l’amélioration des résultats cliniques et la réduction des complications, et explorer son potentiel pour révéler de nouveaux mécanismes pathologiques.

Matériel et méthodes

Conception de l’étude : Cette étude consiste en une étude conceptuelle d’observation visant à évaluer l’application de la NOCT dans les artères intracrâniennes, sans randomisation, aveuglement ou calcul de la taille de l’échantillon.

Système NOCT : La station d’imagerie utilise un laser de balayage rapide avec une longueur d’onde centrale de 1300 nm, capturant 200 000 lignes de balayage par seconde. La sonde d’imagerie a un diamètre extérieur maximal de 0,39 mm et une longueur d’insertion de 190 cm, elle est combinée avec un microcathéter de 0,021 pouce pour le positionnement des vaisseaux cibles.

Collecte et analyse des données : Les données NOCT sont collectées par une injection rapide de contraste à une vitesse de 250 images par seconde. L’étude a effectué 75 scans (taux de succès de 96,2%), générant environ 37 799 images transversales, analysant en détail la qualité des images et les caractéristiques pathologiques associées.

Les résultats de cette étude indiquent que la technologie NOCT offre un niveau de détail et des informations diagnostiques sans précédent pour l’imagerie volumétrique des artères intracrâniennes, fournissant un nouvel outil pour les interventions neurochirurgicales et la gestion des maladies vasculaires cérébrales. Des recherches futures sont attendues pour montrer davantage son potentiel et sa valeur en pratique clinique.