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Imagerie TDM et IRM de l’angiogenèse tumorale

2010; Elsevier BV; Volume: 97; Issue: 1 Linguagem: Francês

10.1684/bdc.2010.0961

1769-6917

C. de Bazelaire, Raphaël Calmon, Marion Chapellier, A. Pluvinage, J Frija, É. de Kerviler,

Radiomics and Machine Learning in Medical Imaging

L’angiogenèse correspond à une série de processus qui aboutissent à la prolifération après stimulation de cellules endothéliales quiescentes. Elle est nécessaire au développement tumoral. Elle peut être la conséquence de l’activation d’oncogènes qui stimulent la synthèse de facteur de croissance contrôlant l’angiogenèse comme le vascular endothelial growth factor qui est retrouvé dans de nombreux cancers. Mais cette angiogenèse présente de nombreuses anomalies : on note une augmentation de la densité de microvaisseaux fragiles et hyperperméables répartis de façon hétérogène, il existe des shunts artérioveineux, des disparités de calibre et des flux instables, réversibles en raison de l’augmentation de la pression interstitielle. Les traitements antiangiogéniques inhibent l’effet du VEGF et induisent une réduction du nombre de microvaisseaux et un retour à la normale des capillaires restants aussi bien sur un plan architectural que fonctionnelle. Ces modifications ne sont pas visibles en imagerie morphologique classique qui ne montre au mieux qu’une stabilisation tumorale. L’examen de la microcirculation fait donc appel à de nouvelles techniques. L’imagerie de l’angiogenèse ne cherche pas à visualiser les microvaisseaux mais permet de détecter les perturbations dans leur mode de fonctionnement. Elle repose sur l’étude du rehaussement tissulaire après injection de produit de contraste ou après marquage électromagnétique des protons circulants. à partir des vitesses de rehaussement tissulaire, il est possible de déduire la perfusion tissulaire et la perméabilité de la paroi capillaire. De même, l’amplitude des rehaussements est le reflet indirect des volumes sanguin et interstitiel. Cette technique a bénéficié des progrès technologiques des IRM et des scanners qui permettent l’acquisition de grands volumes en hautes résolutions temporelles et spatiales. Les méthodes de calculs ont également évolué, permettant de présenter des cartographies de la microcirculation et d’analyser son hétérogénéité. Cependant, les logiciels permettant ce type d’étude sont rares, ce qui limite la diffusion et la validation de cette technique à grande échelle. Néanmoins, l’imagerie de la microcirculation semble utile à toutes les étapes de la prise en charge d’un patient en cancérologie : elle renforce le caractère suspect d’une lésion devant une augmentation des paramètres microcirculatoires ; elle prédit l’efficacité des traitements antiangiogéniques en cas de lésions hypervascularisées ; elle indique une bonne réponse au traitement en montrant la normalisation des paramètres fonctionnels avant que les modifications morphologiques selon les critères RECIST ne soient détectables. Angiogenesis is the process of activating dormant endothelial cells to form new vessels, after stimulation and it is essential in tumor growth. In many types of cancer, angiogenesis results from the activation of oncogenes that stimulate the production of Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF). However, these newly formed vessels have a great number of abnormalities: increased density of fragile and hyperpermeable microvessels, arterial-venous shunts, caliber abnormalities and flow instabilities susceptible to flow direction inversion according to interstitial pressure. Anti-angiogenic treatments inhibit VEGF activity, perceived as structural and functional normalization of the microvascular pattern, such as reduced density of microvessels and restored morphology of the remaining ones. Conventional imaging techniques are not sensible to these changes, at best they show tumor size stabilization, hence the need of new techniques. Microvascularization imaging can be achieved by detecting functional disturbances to blood flow and not by showing the microvasculature per se. These techniques are based in quantifying the enhancement in tumor due to the passage of contrast agent after injection or protons labeled by a magnetic field. Through these measurements, one can derive interstitial and blood volumes as well as the tissue perfusion and capillary wall permeability. Microvascular imaging has greatly benefited from the improvements seen in CT and MRI equipments allowing large volume coverage with high spatial and temporal resolutions as from the evolutions in the methods to calculate, present and compare maps of the microcirculation and it’s heterogeneity. However, softwares to analyze microvascularization are still rare, limiting the technique’s application and validation in large scale. Nevertheless, imaging of the microcirculation is useful throughout the care of the oncological patient: it can reinforce the suspicious nature of a lesion, suggest anti-angiogenic treatment efficacy in hypervascular lesions, and show early treatment response before morphological changes as in RECIST criteria.