Microscopie de localisation par ultrasons pour l'angiographie myocardique

Les maladies cardiovasculaires s'avèrent être la première cause de mortalité au monde ainsi que la deuxième cause de mortalité au pays. Plus spécifiquement, la maladie coronarienne est représentée par un blocage artériel au niveau coronarien qui peut mener à l'ischémie du myocarde. Les méthodes actuelles de diagnostic de la maladie coronarienne se concentrent sur l'observation du rétrécissement des vaisseaux dans le système vasculaire coronarien pour évaluer l'état de l'organe par un examen ionisant et invasif. De plus, l'atteinte physiologique ou à la fonction de la microvasculature coronarienne est maintenant reconnue comme étant précurseur d'ischémie du myocarde. Plusieurs mécanismes peuvent être en cause, mais une prévalence élevée a été démontrée chez les patients atteints de maladie coronarienne. En somme, nous tirerions grandement avantage d'une modalité d'imagerie non ionisante et non invasive capable de faire la cartographie et la mesure du débit des artérioles et capillaires intramyocardiques, car ils sont le véhicule direct de l'apport sanguin au myocarde. Avec l'avènement des scanners ultrasonores ultrarapides, les modalités d'imagerie basées sur la localisation et le suivi des microbulles injectées comme agent de contraste permettent l'imagerie du système vasculaire d'un organe avec une résolution surpassant la limite de diffraction. Cependant, l'application de ces modalités d'imagerie vasculaire repose sur une accumulation cohérente des positions des microbulles au sein d'une région d'intérêt ne subissant qu'un mouvement tissulaire minimal. Ce mémoire introduit le développement de l'angiographie dynamique de localisation par ultrasons du myocarde (Dynamic Myocardial Localization Angiography, MULA) une modalité d'imagerie échographique destinée à améliorer le diagnostic et le suivi des traitements des pathologies coronariennes. Techniquement, ce projet visait à la cartographie dynamique des vaisseaux sanguins du myocarde par la localisation de microbulles au sein d'un organe aux mouvements complexes et de grandes amplitudes. De plus, ce mémoire présente les résultats associés à l'utilisation de cette nouvelle technologie pour l'imagerie cardiaque de petits animaux.

Abstract

Cardiovascular diseases are the leading cause of death in the world as well as the second leading cause of death in the country. Specifically, coronary artery disease is represented by an arterial blockage at the coronary level, which can lead to myocardial ischemia. Current methods of diagnosing coronary artery disease focus on observing the narrowing of vessels in the coronary network to assess the condition of the organ, which is normally done by an ionizing or invasive procedure. In addition, physiological damage or the functional impairment of the coronary microvasculature is now recognized as a precursor to myocardial ischemia. Several mechanisms may be involved, but a high prevalence has been demonstrated in patients with coronary artery disease. In short, we would greatly benefit from a non-ionizing and non-invasive imaging modality capable of mapping and measuring the flow of intramyocardial arterioles and capillaries, because they are the direct vehicle of the myocardium's blood income. With the advent of ultrafast ultrasound scanners, imaging modalities based on the localization and tracking of injected microbubbles allow for the subwavelength resolution imaging of an organ's vasculature. However, the application of these vascular imaging modalities relies on a consistent accumulation of microbubble positions within a region of interest with minimal tissue movement. This work introduces the development of Dynamic Myocardial Ultrasound Localization Angiography (MULA), an imaging modality intended to improve the diagnosis and treatment monitoring of coronary pathologies. This project was aimed at the dynamic mapping of myocardial blood vessels by localizing microbubbles within an organ undergoing complex movements of large amplitudes. In addition, this work presents the results associated with the performance of this new technology in the cardiac imaging of small animals.