D6 Imagerie avancée

Topique

L'imagerie avancée fournit des informations structurelles et fonctionnelles sur l'intérieur du système musculo-squelettique, avec une résolution spatiale et temporelle suffisante pour un diagnostic quantitatif. Chaque modalité d'imagerie avancée exploite un phénomène physique distinct : l'imagerie par résonance magnétique (IRM) exploite la précession des noyaux atomiques autour d'un champ magnétique statique ; la tomodensitométrie (TDM) mesure l'atténuation des tissus par un faisceau de rayons X ; l'échographie haute fréquence mesure le temps de retour d'une impulsion ultrasonore réfléchie dans le corps ; et la microscopie intravitale utilise la fluorescence optique pour visualiser directement les tissus vivants.

En IRM, les noyaux d'hydrogène du corps, qui se comportent comme de minuscules aimants, précessent autour du champ magnétique statique du scanner à une fréquence spécifique à chaque intensité de champ. Une impulsion radiofréquence émise à cette fréquence précise incline l'aimantation de ces noyaux par rapport à leur position d'équilibre. Le signal émis par les noyaux lors de leur retour progressif à cette position d'équilibre est mesuré pendant la relaxation. Ce retour à l'équilibre s'effectue selon deux constantes de temps distinctes, spécifiques à chaque tissu : l'une décrivant la vitesse de rétablissement de l'aimantation dans la direction du champ, et l'autre décrivant la vitesse de perte d'aimantation dans le plan perpendiculaire à cette direction. La différence entre ces deux constantes de temps, d'un tissu à l'autre, génère le contraste de l'image.

Une variante de l'imagerie par résonance magnétique permet également de mesurer, au sein de chaque élément de volume de l'image, la diffusion de l'eau dans le tissu selon différentes directions spatiales. À partir de cette mesure, on extrait à la fois le taux de diffusion moyen de l'eau en ce point et le degré de directivité de cette diffusion. Cette seconde valeur – la directionnalité de la diffusion – quantifie l'intégrité des faisceaux de fibres musculaires et nerveuses, car l'eau diffuse plus facilement le long de fibres intactes et alignées qu'à travers des fibres endommagées ou désorganisées. Dans le cas des ultrasons haute fréquence mentionnés précédemment, chaque interface entre deux tissus différents réfléchit une fraction de l'impulsion ultrasonore qui la traverse. Cette fraction dépend de la différence d'impédance acoustique entre les tissus de part et d'autre de cette interface. La résolution du système, qui permet de distinguer les structures à différentes profondeurs, est inversement proportionnelle à la fréquence du transducteur émettant les ultrasons : un transducteur de fréquence plus élevée offre une meilleure résolution, mais pénètre moins profondément dans le tissu.

Ces mêmes ultrasons peuvent également servir à mesurer la rigidité des tissus grâce à une technique appelée élastographie : une onde de cisaillement est induite mécaniquement au sein du tissu, et sa vitesse de propagation est mesurée par ultrasons. Cette vitesse de propagation est directement proportionnelle à la racine carrée de la rigidité au cisaillement du tissu ; ainsi, les tissus plus rigides transmettent l'onde de cisaillement plus rapidement que les tissus plus mous. Le comportement attendu, tout au long de cette imagerie avancée, confirme que chaque modalité détecte de réelles modifications tissulaires : en IRM avec suivi des fibres, le degré de directivité de la diffusion de l’eau diminue dans les nerfs périphériques atteints de neuropathie ; en élastographie, la rigidité au cisaillement d’un tendon sain est de dix à cent fois supérieure à celle d’un tissu inflammé ; et la tomodensitométrie, réalisée de manière dynamique pendant la locomotion plutôt qu’au repos, révèle des schémas de charge articulaire que la même étude réalisée au repos ne permet pas de mettre en évidence. Ensemble, ces trois observations expliquent pourquoi l’imagerie avancée fournit les informations quantitatives structurelles et fonctionnelles qui ont introduit cette description.

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