Evaluation, Par Echographie De Contraste, De L Hétérogénéité De La Perfusion Tumorale

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François-Xavier Roberge
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1 Journées Françaises de Radiologie Evaluation, Par Echographie De Contraste, De L Hétérogénéité De La Perfusion Tumorale A. Brulé, I. Leguerney, M. Rodrigues, N. Lassau, A. Roche, P. Péronneau Laboratoire d Imagerie du Petit Animal UPRES EA 4040, Institut Gustave-Roussy

2 CONTEXTE ET OBJECTIF

3 Contexte et objectif L échographie de contraste est une imagerie non-invasive, temps réel et peu coûteuse qui permet d évaluer de manière quantitative la perfusion tumorale. Actuellement, la perfusion tumorale est évaluée en mesurant des paramètres issus de la courbe de prise de contraste moyenne obtenue sur 1 section de la tumeur, généralement la section maximale. Puis ces paramètres sont moyennés sur une série de patients (ou d animaux). Sachant que les tumeurs sont très hétérogènes et ont un réseau vasculaire anarchique, des questions peuvent se poser : - les valeurs des paramètres issus de la courbe de prise de contraste moyenne tumorale sont-elles identiques quelle que soit la section étudiée? - Effectuer des moyennes de paramètres sur des séries de patients est-il pertinent? L objectif de cette étude est d étudier l hétérogénéité intra et intertumorale de la micro-vascularisation par échographie de contraste

4 MATERIELS ET METHODES

5 Souris, modèle tumoral Des cellules de mélanome B16F10 (murin) ont été injectées sur le flanc de 15 souris nude. Chaque souris a été échographiée 4 fois : 7, 9, 11 et 15 jours après l injection des cellules (suivi longitudinal).

6 Matériel échographique x y Aplio (Toshiba) Système à commande électronique (Microcontrôle) Le matériel utilisé pour cette étude comprend : un échographe Aplio (Toshiba) muni de 2 sondes linéaires et un banc à commande électronique (Microcontrôle) permettant de déplacer la sonde selon les 3 axes de l espace avec une précision de 100 µm.

7 Axe de balayage Acquisition 3D Modes B Sonde PLT 1204AT - 14 MHz - Imagerie fondamentale 500 µm Mode B L examen échographique a consisté en l acquisition, pour chaque tumeur, d une série de coupes mode B de la tumeur, parallèles et régulièrement espacées entre elles de 500 µm grâce au banc micrométrique.

Reconstruction 3D Modes B AMIRA : segmentation de la tumeur AMIRA : reconstruction 3D de la tumeur Volume tumeur = 450 mm 3 Pour chaque tumeur, la série de coupes acquises en

8 Reconstruction 3D Modes B AMIRA : segmentation de la tumeur AMIRA : reconstruction 3D de la tumeur Volume tumeur = 450 mm 3 Pour chaque tumeur, la série de coupes acquises en mode B a été chargée sous le logiciel Amira. La tumeur a été segmentée manuellement sous le logiciel puis celui-ci a reconstruit automatiquement la tumeur en 3D et calculé son volume.

Acquisition volumique Mode VRI Sonde PLT 604AT - Imagerie harmonique : 2,9 MHz - 5,8 MHz La suite de l examen échographique a consisté en l acquisition de la perfusion tumorale.

9 Acquisition volumique Mode VRI Sonde PLT 604AT - Imagerie harmonique : 2,9 MHz - 5,8 MHz La suite de l examen échographique a consisté en l acquisition de la perfusion tumorale. Le mode échographique utilisé était le Vascular Recognition Imaging (VRI) qui associe une imagerie harmonique par inversion d impulsions avec une imagerie mode B et une imagerie Doppler. L index mécanique était fixé à 0,1. Cette vidéo représente la prise de contraste dans une section tumorale. L injection du produit de contraste a lieu au démarrage de l enregistrement de cette vidéo. L intensité réfléchie par les microbulles est représentée par une échelle de vert.

10 Acquisition 3D Mode VRI (contraste) Section crânienne Section caudale 6,2 mm Tumeur Tête de la souris Section centrale Queue de la souris Le produit de contraste SonoVue (BRACCO) a été injecté en un bolus de100 µl par voie sinus rétro-orbitale Dès l injection, l enregistrement d une vidéo a été lancé et a duré 2 minutes Ceci a été effectué pour trois sections différentes de la tumeur Entre chaque injection, les microbulles ont été détruites en utilisant une puissance ultrasonore d émission forte

Imagerie paramétrique de la perfusion Pour chaque coupe tumorale étudiée: Détermination de la courbe de prise de contraste pour toutes les régions de 2 2 pixels Détermination du paramètre Aire sous

11 Imagerie paramétrique de la perfusion Pour chaque coupe tumorale étudiée: Détermination de la courbe de prise de contraste pour toutes les régions de 2 2 pixels Détermination du paramètre Aire sous la Courbe de chaque courbe de prise de contraste Cartographie couleur des valeurs d Aire sous la courbe 2 2 pixels Aire sous la courbe Aire sous la courbe Programme écrit sous Matlab

12 Quantification de l hétérogénéité intra-tumorale Pour chacune des sections étudiées, détermination de: Aire sous la courbe 2 2 pixels Moyenne des AUC sur la section ; Déviation standard correspondante ; Coefficient de variation = déviation standard moyenne courbe Aire sous la

13 Etudes statistiques Etude de la différence des volumes moyens tumoraux obtenus entre chaque jour d examen test statistique de Wilcoxon pour séries appariées Etude de la différence des coefficients de variation moyens entre chaque jour d examen test statistique de Wilcoxon pour séries appariées

14 RESULTATS

15 Evolution du volume tumoral 3000 Volume tumoral (mm 3 ) P=0.001 P=0.001 p= Jour après injection des cellules tumorales Volume tumoral (mm 3 ) 74,09 ± 38,27 262,44 ± 107,84 578,05 ± 192, ,57 ± 572,13

16 Coupe périphérique caudale Imagerie paramétrique Exemple d images paramétriques obtenues à partir d une même souris, au cours du temps Coupe centrale Coupe périphérique crânienne J7 Aire sous la courbe (UA) 44,7 J9 29,8 14,9 0 J11 J15

17 Imagerie paramétrique 3 sortes d hétérogénéité visibles à partir des cartes paramétriques représentant l AUC calculé sur toutes les régions de 2*2 pixels: 1) au sein d une section quelle qu'elle soit 2) hétérogénéité d une section à l autre, pour 1 même jour 3) hétérogénéité au cours du temps, pour une même section

18 Hétérogénéité au sein d une même coupe tumorale Coefficient de variation du paramètre Aire sous la courbe Coupe caudale Coupe centrale Coupe crânienne p = 0,05 p = 0,03 p = 0, Jour après injection des cellules Valeurs très importantes (> à 1,5). Au sein d une même section tumorale, la dispersion des valeurs du paramètre Aire sous la courbe augmente au cours du temps

19 Hétérogénéité d une coupe à l autre (même temps) AUC moyen Coefficient de variation J n souris crannienne centrale caudale AUC moyen (haut) et coefficient de variation (bas) de chacune des coupes tumorales de chacune des tumeurs étudiées au jour 11 (après injection des cellules) AUC et coefficient de variation varient jusqu à un facteur 3 d une coupe à l autre de la tumeur n souris

20 Hétérogénéité inter-tumorale AUC moyen sur coupe centrale [UA] jours d'examen AUC moyen sur la coupe centrale de toutes les tumeurs étudiées, pour chaque jour d examen grande dispersion des valeurs, surtout pour le jour 15 après injection des cellules.

21 CONCLUSIONS / PERSPECTIVES

22 Conclusions - perspectives Forte hétérogénéité de la perfusion tumorale: -au sein d une même section de la tumeur -d une section à l autre de la même tumeur -d une tumeur à l autre Choix d une coupe pour l étude de la perfusion tumorale? Choix de moyenner les résultats sur une série de tumeur? Vers une cartographie 3D de la tumeur et une analyse individualisée Perspectives: Etude du paramètre coefficient de variation au cours d un traitement thérapeutique

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