iMPI : humain portable

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 10472 (2023) Citer cet article

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Les interventions endovasculaires mini-invasives sont devenues un outil important pour le traitement des maladies cardiovasculaires telles que les cardiopathies ischémiques, les maladies artérielles périphériques et les accidents vasculaires cérébraux. La fluoroscopie aux rayons X et l'angiographie numérique par soustraction sont utilisées pour guider avec précision ces procédures, mais elles sont associées à une exposition aux rayonnements pour les patients et le personnel clinique. L'imagerie par particules magnétiques (MPI) est une technologie d'imagerie émergente utilisant des champs magnétiques variables dans le temps combinés à des traceurs de nanoparticules magnétiques pour une imagerie rapide et très sensible. Ces dernières années, des expériences fondamentales ont montré que le MPI présente un grand potentiel pour les applications cardiovasculaires. Cependant, les scanners MPI disponibles dans le commerce étaient trop grands et trop chers et avaient un petit champ de vision (FOV) conçu pour les rongeurs, ce qui limitait la poursuite des recherches translationnelles. Le premier scanner MPI à taille humaine conçu spécifiquement pour l'imagerie cérébrale a montré des résultats prometteurs mais présentait des limites en termes de force de gradient, de temps d'acquisition et de portabilité. Nous présentons ici un système interventionnel portable MPI (iMPI) dédié aux interventions endovasculaires en temps réel sans rayonnement ionisant. Il utilise une nouvelle approche de générateur de champ avec un champ de vision très large et une conception ouverte orientée application permettant des approches hybrides avec l'angiographie conventionnelle à rayons X. La faisabilité d'une angioplastie transluminale percutanée (PTA) guidée par iMPI en temps réel est présentée dans un modèle de jambe dynamique réaliste à taille humaine.

Les maladies cardiovasculaires (MCV) sont la principale cause de mortalité mondiale et un contributeur majeur au handicap1. Les interventions endovasculaires mini-invasives sont devenues une partie importante du traitement des patients atteints de maladies cardiovasculaires, telles que les cardiopathies ischémiques, les maladies artérielles périphériques ou les accidents vasculaires cérébraux2,3,4. Des procédures interventionnelles utilisant des cathéters et des fils guides sont, par exemple, réalisées pour rouvrir des vaisseaux obstrués ou dissoudre des caillots sanguins. Les interventions mini-invasives guidées par l'image ne nécessitent généralement pas d'anesthésie générale ni de grandes incisions, ce qui les rend beaucoup plus sûres pour les patients que la chirurgie.

L'évolution rapide des interventions endovasculaires est motivée par des méthodes d'imagerie sophistiquées à haute résolution temporelle et spatiale ainsi que par le développement d'instruments interventionnels dédiés. La fluoroscopie à rayons X et l'angiographie numérique par soustraction (DSA) sont actuellement les modalités d'imagerie standard pour ces procédures. Cependant, les méthodes basées sur les rayons X sont associées à une exposition aux rayonnements pour les patients et le personnel clinique. En outre, des produits de contraste contenant de l'iode sont utilisés, ce qui peut potentiellement provoquer des lésions rénales aiguës5.

L’imagerie par particules magnétiques (IPM) est une technique d’imagerie expérimentale émergente qui ne fait appel à aucun rayonnement ionisant ni produit de contraste néphrotoxique6. Contrairement aux modalités d'imagerie clinique établies telles que la tomodensitométrie (TDM), l'imagerie par résonance magnétique (IRM) et les rayons X, la MPI est une modalité d'imagerie basée sur des traceurs. MPI utilise des champs magnétiques pour détecter la distribution spatiale d'agents traceurs composés de nanoparticules magnétiques (MNP). Le concept de MPI est basé sur la réponse de magnétisation non linéaire de ces MNP à des champs magnétiques variables dans le temps. Les traceurs intravasculaires basés sur les MNP peuvent visualiser le système vasculaire sans arrière-plan comme dans le DSA et ont été utilisés comme agents de contraste IRM chez l'homme7,8. MPI offre une imagerie rapide et sensible avec un rapport signal/bruit (SNR) élevé9 et ne présente aucune atténuation de profondeur dans les tissus humains10. Pour des raisons techniques, les scanners MPI étaient essentiellement des systèmes pour petits animaux de grande taille et stationnaires avec de petits champs de vision (FOV) de seulement quelques centimètres dans chaque dimension11,12. Jusqu’à présent, les applications dans le domaine des maladies cardiovasculaires se sont limitées aux premières études précliniques sur les fantômes13,14,15,16,17,18,19,20.