Adaptation de l'angiographie myocardique par microscopie de localisation pour son utilisation chez l'humain

Les maladies cardiovasculaires sont la première cause de décès dans le monde. Parmi ces maladies se trouvent les cardiopathies coronariennes qui touchent spécifiquement les vaisseaux acheminant le sang vers le myocarde, rendant l’apport en oxygène aux cellules cardiaques insuffisant. Ainsi, le diagnostic des cardiopathies coronariennes vise à identifier les artères coronaires obstruées, souvent par angiographie par rayon X. Cependant, la sténose observée au niveau des artères coronaires par angiographie ne corrèle pas forcément avec une perfusion sanguine insuffisante du myocarde. Cela pourrait conduire à des traitements ou chirurgies inadéquates. Récemment, il a été déterminé que la microvascularisation coronarienne joue un rôle important par rapport au développement des cardiopathies coronarienne. Ainsi, l’étude de l’état du réseau microvasculaire pour évaluer la condition du patient serait d’intérêt pour améliorer le diagnostic et le pronostic des cardiopathies coronarienne. Dans ce contexte, une nouvelle méthode appelée angiographie par microscopie de localisation ultrasonore a été développée et a montré, pour la toute première fois, la faisabilité de l’imagerie super résolue des vaisseaux intra myocardiques (c.-à-d. à l’intérieur de la paroi du cœur) chez le petit animal. Cette méthode se base sur des agents de contraste ultrasonore sous forme de microbulles qui sont injectées dans le sang et sont ensuite détectées individuellement pour surpasser la limite de diffraction et cartographier des vaisseaux de l’ordre de quelques microns. Cette technique non invasive basée sur les ultrasons, une modalité non ionisante et à faible coût, serait idéale pour une utilisation en clinique. Cependant son adaptation comporte un défi majeur : le changement d’échelle. En effet, l’humain possède un cœur bien plus grand qui oblige à faire des compromis sur les paramètres utilisés en imagerie ultrasonore pour augmenter la profondeur d’acquisition et le champ de vision souvent au détriment du contraste et de la résolution du système d’imagerie.

Abstract

Cardiovascular disease is the world's leading cause of death. Among these diseases are coronary heart disease, which specifically affects the vessels carrying blood to the myocardium, making the oxygen supply to heart cells insufficient. The diagnosis of coronary heart disease is therefore based on the identification of blocked coronary arteries, often by X-ray angiography. However, angiographic stenosis of the coronary arteries does not necessarily correlate with inadequate myocardial perfusion. This could lead to inappropriate treatment or surgery. Recently, it has been determined that coronary microvascularization plays an important role in the development of coronary heart disease. Thus, studying the state of the microvascular network to assess the patient's condition would be of interest to improve the diagnosis and prognosis of coronary heart disease. In this context, a new method called myocardial ultrasound localisation angiography has been developed and has demonstrated, for the first time ever, the feasibility of super-resolved imaging of intra myocardial vessels (i.e. inside the heart wall) in small animals. The method is based on ultrasound contrast agents in the form of microbubbles, which are injected into the bloodstream and then detected individually to overcome the diffraction limit and map vessels of the order of a few microns. This non-invasive technique based on ultrasound, a low-cost, non-ionizing modality, would be ideal for clinical use. However, adapting it to clinical use poses a major challenge: scaling up. Indeed, the human heart is much larger, forcing compromises on the parameters used in ultrasound imaging to increase acquisition depth and field of view, often to the detriment of the imaging system's contrast and resolution.