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ECHOGRAPHIE - PORTABILITE INTERVENTIONNEL QUANTIFICATION

Mis à jour le 13/08/2010 par SFR

ECHOGRAPHIE - PORTABILITE, INTERVENTIONNEL, QUANTIFICATION

Joël Delode (1), Daniel Winninger (2)
(1) Centre Hospitalier du Pays d'Aix
(2) Centre Hospitalier Universitaire de Nancy

Introduction
Trois grand axes de progrès se dégagent du RSNA 2007: l'avènement de nombreux logiciels de quantification notamment en Cardiologie (calcul de retard, mesure de contractabilité, mesure de l'intima media, etc) et Cancérologie ( vitesse de perfusion de produit de contraste pour l'évaluation des stratégies thérapeutiques ), l'utilisation de l'échographie pour la visualisation en procédure interventionnel, avec de nombreux outils de guidage pour la biopsie (Navigation dans coupe de Scanner/IRM), enfin l'augmentation de la puissance de calcul des microprocesseurs et la miniaturisation des sondes accroissent de façon significative la qualité des échographes portables, modifiant leur implantation dans les services de l'hôpital. Dans un même temps, le congrès a montré la consolidation des avancées des années précédentes tant au niveau du matériel (amélioration de l'ergonomie, augmentation du nombre de sondes 4D, amélioration des sondes, miniaturisation des appareils …) qu'au niveau des logiciels (4D, élastographie, échographie avec produit de contraste, amélioration des logiciels de traitement du signal …). Les développements à venir tendront vers une acquisition volumique et une analyse a posteriori par des outils de post traitement comme en imagerie de coupe. La quantification et l'utilisation de l'échographie procédure interventionnel deviendront la norme.

Les Grandes Tendances

Les échographes portables
La réduction de la taille des appareils est un souci constant chez tous les constructeurs. La majorité d'entre eux propose des appareils portables (seuls Toshiba et Philips n'en commercialisent pas encore, mais ces équipements sont en WIP). Certaines sociétés se sont spécialisées sur ce créneau et proposent exclusivement des appareils portables (Sonosite et Terason par exemple). Ces échographes portables permettent la diffusion de cette technique dans d'autres disciplines : rhumatologie, anesthésiologie, réanimation, médecine du sport …
Esaote (www.esaote.com) : Mylab25 et MyLab30 qui possèdent l'ensemble des fonctionnalités pour la cardiologie (module 3D/4D, Doppler tissulaire couleur pulsé, strain et strain rate, sondes ETO enfant et adulte).
Siemens (www.medical.siemens.com) : Acuson P10, petit échographe de poche (stéthoscope du futur : poids : 0,73 Kg). Il peut être employé dans divers environnements tels que les services de réanimation, les ambulances et les hélicoptères. Il possède une sonde électronique de 2-4 Mhz avec les modes fondamental et harmonique. Acuson P50, nouvelle génération d'échographe portable en version cardiovasculaire.
General Electric (www.gehealthcare.com) : cinq échographes portables : Vivid e et Vivid i pour la Cardiologie ; Logiq e et LogiqBook XP pour la Radiologie et le Voluson i pour la Radiologie et l'Obstétrique, sur lequel se connecte une sonde volumique. La société présente en WIP un échographe du même type que le P10 d'Acuson.
Zonare Medical Systems INC (www.zonare.com): équipement portable qui s'insère dans un chariot équipé uniquement d'un écran plat et d'un clavier. Le portable s'insère en quelques secondes et devient le cœur de la plateforme, le retrait est aussi rapide. L'équipement est commercialisé en France par la société Fuji
La société Aloka (www.aloka.com) distribue l'échographe portable T3000 de la société Terason (www.terason.com).
La société Sonosite (www.sonosite.com) a décidé de ne pas participer au RSNA cette année. Elle a privilégié sa participation aux congrès de spécialité en fonction des marchés qui réclament l'échographie portable. Elle précise qu'elle sera présente au congrès en 2008.

Interventionnel
Comme l'année dernière, Hitachi et Esaote proposent d'intégrer des images scanner ou IRM pour faciliter le repérage des lésions lors du geste interventionnel. La sonde est repérée dans l'espace grâce à un système magnétique.
Philips propose lui aussi cette navigation en réalisant une acquisition volumique. Pour ce faire, Philips s'est associé à une société bien connue dans les techniques de navigation Traxtal (www.traxtal.com). Cette société est parmi les leaders dans la fabrication d'instrumentation de biopsie repérable par des systèmes de navigation magnétique. Ce système fiabilise le geste par le guidage de la pointe de ponction. Philips et traxtal travaillent sur un logiciel de recalage dynamique des images CT/ IRM de navigation pour superposer au mieux ces images de tissus mous.
Ces systèmes offrent une solution au problème d'accessibilité de l'imagerie de coupe IRM et scanner, une alternative à la fuoroscopie par rayons X qui pose le problème de la dose patient et opérateur et font entrer l'échographie dans l'arsenal des outils de visualisation lors des procédures interventionnelles (Biopsie, Radiofréquence, Cryochirurgie, Pose de prothèse cardiaque guidée par échographie par sonde ETO 4D).
Plusieurs sociétés attendent de fiabiliser la mise en correspondance entre l'image échographique acquise en temps réel et les coupes IRM et scanner pour commercialiser leur produit (difficulté de repérage sur les tissus mous pouvant s'être déplacés entre l'acquisition en imagerie de coupe et l'échographie).
Comme l'année dernière, Hitachi propose l'utilisation simultanée de deux sondes échographiques pour la réalisation du geste interventionnel.
Enfin, apparaissent chez de nombreux constructeurs des accessoires facilitant les gestes interventionnels : Système à biopsie ou radiofréquence intégré à l'appareil, Télécommande, Commande vocale, Télécommande pour injecteur de produit de contraste.

Quantification
Sur les plateformes haut de gamme, on retrouve généralement différents modules de quantification : l'épaisseur de l'intima média, les régions d'intérêt en imagerie de contraste, tissulaire et Doppler, l'imagerie générale et le contraste en 3D. L'utilisation de la reconnaissance de signature tissulaire permet de s'affranchir de l'angle d'analyse en mode Doppler, ce qui permet de suivre l'évolution d'un tissu dans l'espace et de quantifier ce déplacement avec une plus grande précision (Imagerie de déformation). L'évolution des capteurs (large bande passante, résolution, sensibilité, réseau matricielle) va avoir une influence importante sur la quantification.

La 4D (ou 3 D temps réel) et les évolutions logiciel
La technologie 4D est en phase de vulgarisation. Dans l'échographie portable, seul GE propose une sonde volumique sur le Voluson i. Les sociétés proposent le mode 4D, avec néanmoins des approches technologiques différentes au niveau des sondes : barrette ou matrice de transducteurs mise en rotation autour d'un axe, barrette ou matrice de transducteurs réalisant un mouvement pendulaire autour d'un axe, matrice de transducteurs fixes adressés de façon séquentielle (principe de fonctionnement d'une sonde à décalage de phase en X et Y).
A ce jour, seule la société Philips présente une sonde matricielle fixe en radiologie (xMatrix X3-1) et en cardiologie sur une sonde ETO (X7-T2). La société GE propose une sonde matricielle fixe en cardiologie sur l'échographe vivid 7 (M4S) ainsi que des sondes matricielles volumiques en superficielle et en abdominale. Ces sondes ont un double balayage (électronique matricielle et pendulaire). La société Toshiba propose des sondes 4D mecaniques pour les différentes technologies (micro convexe, linéaire, endocavitaire). Les recherches d'amélioration concernent le poids et l'ergonomie de la sonde.
Comme l'année dernière, de nombreux constructeurs présentent des sondes endocavitaires 4D permettant une approche volumique du fœtus dès les premiers mois de la grossesse et de la prostate notament GE avec une sonde à 24 Mhz.
Les sociétés proposent des logiciels d'analyse de l'image volumique avec des fonctionnalités identiques à celles de l'imagerie de coupe : volumes en coupe, reconstruction multi planaire, présentation en couche mince : "stick"…
Les constructeurs proposent également des logiciels de traitement, équivalents à ceux existants sur les consoles de traitement des images Scanners et IRM, pour la reconnaissance de forme, le contour volumique, la quantification …
Enfin, l'imagerie de type compound (spatiale et fréquentielle), le mode trapézoïdal sur les sondes linéaires et l'imagerie panoramique sont présents sur la plupart des échographes ainsi que la modulation de l'impulsion ultrasonore à l'émission.

Produits de Contraste Pour Ultrasons (PCPU)
L'imagerie harmonique combinée avec des logiciels de perfusion, associés à des agents de contraste de deuxième génération (Sonovue, Bracco), permet des avancées diagnostiques significatives. Ces produits de contraste présentent une réponse non linéaire à faible index mécanique. L'ensemble des sociétés travaillent sur ce sujet améliorent la qualité du signal grâce aux fréquences harmoniques générées par le produit. Certains comme Siemens travaillent en plus des fréquences harmoniques sur le signal et la fréquence fondamentale (cadence CPS). Ce mode permet de travailler en haute fréquence avec l'utilisation de fréquences fondamentales non linéaires. L'utilisation de fréquences élevées est directement liée aux dimensions des bulles; de nouveaux produits avec des bulles d'un diamètre inférieur à 5 microns sont à l'étude. Ces nouveaux produits permettront de travailler à des fréquences supérieures à 8 Mhz.
Plusieurs sociétés proposent l'utilisation de produits de contraste avec des sondes per opératoires pour le repérage de la vascularisation des tissus adjacents en pré opératoire. Mais aussi avec acquisition volumique comme Ge Healthcare afin de quantifier la prise de contraste en volume sur une lésion permettant un meilleur suivi thérapeutique.
D'autre présentent des études avec des valeurs guides pour l'adaptation des thérapies anticancéreuses en monitorant la perfusion tumorale par le biais de sondes externes (Toshiba).
Beaucoup de constructeurs proposent des affichages et des logiciels d'analyse d'images identiques à d'autres modalités : écran partagé avec affichage simultané d'une image Mode B et d'une image de perfusion.
Comme l'année passé à ce jour un seul produit de contraste a obtenu l'AMM (Autorisation de Mise sur le Marché), ce qui explique la difficulté de ces techniques à émerger dans l'hexagone.
Enfin, il est à noter qu'aux États-Unis les agents de contrastes pour échographie connaissent actuellement un recul depuis que le FDA a demandé aux fabricants de mettre un « label noir » indiquant les effets secondaires très sérieux et potentiellement mortels.

Elastographie
Comme en 2006, le marché est dans l'attente de nombreuses nouveautés dans ce domaine. Les études cliniques sont en cours chez de nombreux constructeurs. La société Siemens propose des applications sur le sein et Hitachi sur le sein, la prostate, la tyroïde et le pancréas (par voie écho endoscopique). Siemens semble s'être affranchi de la stimulation de l'opérateur, le positionnement normal de la sonde avec la respiration suffisant à la compression pour le sein. De nombreuses sociétés travaillent également à des applications sur le foie.
Enfin comme annoncé l'année dernière une société française (Aix en Provence) Supersonic Imagine proposera fin 2008, un nouvel échographe dédié à ce nouveau mode d'imagerie. Cet échographe est développé autour d'une architecture radicalement nouvelle puisque entièrement logiciel. Il réalise une imagerie mode B à laquelle est superposée une imagerie de l'élasticité basée sur le déplacement d'un front d'onde de cisaillement. L'image est réalisée avec la juxtaposition de pixel dont la valeur est proportionnelle à la vitesse de l'onde de cisaillement générée par une impulsion ultrasonique focalisée. L'objectif est la mesure quantitative de l'élasticité des tissus pour une meilleure différenciation de ceux-ci et non la récupération d'information présente dans une image échographique lors du mouvement de la sonde. Cette société travaille aussi dans les technologies de L'hifu (High Intensity Focus Ultrasound), ce nouvel échographe permettra un monitoring fiable des traitements en s'inscrivant dans une image de l'évaluation de la nécrose par la mesure l'élasticité tissulaire.

Les sondes
Toutes les sociétés présentent de nouvelles sondes. Les principales voies d'améliorations concernent :
- l'échographie interventionnelle avec : des sondes dédiées dont la forme du boitier est adaptée au passage de l'aiguille et à la fixation du guide ; certaines sondes linéaires, présentent en leur centre une gorge pour permettre le passage de l'aiguille à ponction.
- l'augmentation des bandes passantes avec des sondes pouvant aller jusqu'à 24 MHz (Esaote) ou 32 Mhz en superficiel (GE), pour obtenir une meilleure résolution. Siemens et Hitachi présentent des micro sondes, allant de 7,5 à 20 Mhz, fixées sur des cathéters intracardiaques. D'autres sociétés commercialisent ce type de sondes très spécifiques (tyco, …).
- l'ergonomie des sondes en termes de poids, forme, revêtement, position du cordon de liaison et les connecteurs, avec des connecteurs sans broche (Siemens et Sonosite) et des connecteurs à empreinte numérique (GE Healthcare) : connecteur à empreinte numérique qui intègre 350 puces électroniques.
- Technologie 4D : tous les types de sondes peuvent maintenant être proposés avec l'acquisition volumique
- L'émission et la réception de l'onde ultrasonore grâce à de nouveaux transducteurs à base de polymères (Monocrystal, Purwave, PST (Pure Sound Transmission), etc. ...)

L'ergonomie du poste de travail
En constante amélioration, elle est de deux types :
- matériel avec la possibilité de disposer : d'écrans plats chez tous les constructeurs (certains commercialisent toujours des écrans cathodiques, qui malgré une qualité reconnue, ne répondent plus à la demande du marché), de modules « écran-clavier » réglables verticalement et/ou horizontalement par l'intermédiaire d'un bras articulé, ou d'un plateau en lévitation électromagnétique, de commandes de l'appareil mains libres grâce à une télécommande et / ou la commande vocale.
- logiciel avec la généralisation de l'optimisation de la qualité image en temps réel (réglage automatique de la vitesse, PRF, du gain …), de la protocolisation des examens avec deux objectifs : gain de temps et légalité, de packages de logiciels dédiés à des types d'examens ou des spécialités médicales.
La tendance actuelle est d'équiper les échographes de station de travail (proposée en général sur les versions haut de gamme/recherche). Elles proposent des packages de logiciels dédiés, des logiciels de post traitement. Chaque fournisseur propose une station de travail généralement intégrée à l'échographe. Chez G.E.M.S., c'est WiewPoint compte rendu et visualisation des images boucles et modes volumiques avec retraitement de l'ensemble des données Philips propose la QLab (qui est soit intégrée à l'IE33, soit déportée).
Siemens propose de nombreux applicatifs Syngo (Intima-Media, Velocity Vector Imaging) directement sur les échographes mais aussi sur une station de travail déportée dédiée à l'échographie : la Syngo US Workplace.
Ces stations de travail déportées peuvent recevoir un engouement plus faible en France qu'aux Etats-Unis, où les échographies sont réalisées par des manipulateurs de radiologie spécialisés, le radiologue ne réalisant que l'interprétation des images. Ces approches risques de changer avec l'avènement de l'acquisition volumique.

Les nouvelles machines
Aloka (www.aloka.com) présente sa gamme ProSound avec les plateformes Alpha 10 & Alpha 7. Ces plateformes intègrent un générateur à ondes composées, l'Imagerie de perfusion eFlow, Imagerie de différenciation AIP, le Spatial Compound. Elles permettent la connexion des nouvelles sondes OPIM.
Esaote (www.esaote.fr) propose toute une nouvelle gamme dans la famille MyLab depuis 2007 : 60, 70, 70 Xvision, 70 XVG, Desk. L'échographe 70 XVG est la plateforme haut de gamme.
General Electric (www.gehealthcare.com/frfr/) conserve trois gammes d'échographes répondant à une segmentation du marché ( Vivid pour la cardiologie; Voluson pour la Radio -gynéco-obstétrique; Logic pour la radio-vasculaire). Pas de nouvelle plateforme mais des évolutions importantes sur toutes les gammes.
Hitachi (www.hitachimed.com) HI 900 échographe haut de gamme avec une nouvelle application dans l'élastographie et de nouvelles capacités de calcul. La gestion des spectres à l'émission et réception permet d'améliorer la puissance de l'imagerie haute fréquence, gain important en pénétration. (Mode :coded excitation).
Medison (www.medison.com) présente deux nouvelles plateformes : L'accuvix V 10 et le Sonoace X8
Mindray (www.mindray.com) présente trois nouvelles plateformes : le DC-6 Expert; DC-3 et le M5.
Toutes ces plateforme intègrent le Dopler Pulsé et couleur ainsi que le 3D. Le M5 est un portable compact.
Philips (www.philips.com) présente l'évolution de ses échographes primium l'IU 22 Vision 2008 et l'IE 33 Vision 2008 (cardiologie), les plateformes HD 3 et HD 11XE bénéficient des avancés proposées sur l'IU 22 et IE 33.
Siemens (www.siemens.com/medical) Des évolutions notables sont proposées sur le Sequoia (nouvelles sondes et imagerie de contraste) et L'antares (Elastographie) qui bénéficiera d'autres fonctionnalités mi-2008. Une nouvelle plateforme est présentée Acuson S2000 : plateforme haut de gamme qui proposera les évolutions récentes du Sequoia et de l'Antares. Cette plateforme sera présente sur le marché Français en avril 2008, il s'agit d'une nouvelle génération qui intégrera les sondes à technologie silicone. La plateforme SomoVu sera composée du S2000 équipé d'une sonde identique à celle de l'équipement présenté depuis deux ans par la société U-System qui permet d'obtenir automatiquement un volume échographique du sein. Cette plateforme permet la visualisation de la coupe coronale du sein.
Enfin comme annoncé en 2006, l'Acuson P10, petit échographe de poche (stéthoscope du futur : poids : 0,73 Kg, de la taille d'un PDA) est maintenant commercialisé. L'Acuson P50 est également le nouvel échographe portable dédié au marché cardiovasculaire.
Sonoscanner (www.sonoscanner.com) société française, présente deux échographes : la plateforme Orcheo XQ intégrant toutes les fonctions y compris le 3D et 4D et Orchéo Lite, échographe portable Doppler couleur.
Supersonic Imagine (www.supersonicimagine.fr) présentera avant l'été 2008 un nouvel échographe dont le nom commercial n'est pas encore précisé. Il sera équipé d'un nouveau mode de quantification élastographique.
Toshiba (www.medical.toshiba.com) Applio XG échographe haut de gamme qui intègre toutes les modalités. La société annonce le développement d'une plateforme spécifique dédiée Cardiologie : Artida intégrant toutes les fonctionnalités (strain, strain rate, 4D) … Sa commercialisation est prévue en 2008.
Zonare (www.zonare.com) présente un échographe portable qui est distribué en france par FUJI depuis le congrès des JFR.
Medipattern (www.medipattern.com) commercialise un logiciel d'aide au diagnostic (CAD) pour des lésions mammaires (B-CAD V2), distribué en France par AG Medical (www.ag-medical.com).

WIP (Work In Progress)
Les principaux axes de recherche concernent :
- les sondes, avec le remplacement futur des capteurs piézo-électriques ou polymère par des systèmes CMUT (capacitive micromachined ultrasonic transducer). Ces capteurs permettront d'obtenir une image volumétrique isotropique. L'objectif est aussi d'étendre la bande passante, d'augmenter le rapport S/B, de minimiser le câblage et d'augmenter la résolution. La membrane est environ 1000 fois plus petite que celle d'un élément piézoélectrique conventionnel. Siemens présente les premières images avec les photos d'un prototype permettant de réaliser l'échographie de la jambe en une seule acquisition (coquille qui entoure la jambe, dans laquelle sont insérés plusieurs capteurs CMUT ; financement du projet par l'armée américaine).
- Des études sont menées sur des sondes sans fil (Aloka/Hitachi). La limitation actuelle vient de la batterie (durée d'utilisation limitée, poids plus important de la sonde et débit de transfert des données).
- les agents de contrastes qui serviront prochainement de vecteurs pour des traitements thérapeutiques. Un travail important est actuellement fait avec les sociétés pharmaceutiques.
- la capacité de calcul des microprocesseurs, afin de prendre en charge l'augmentation du nombre d'informations issues de ces nouvelles sondes, l'accroissement de la cadence image et d'améliorer la vitesse de traitement des données pour aller vers une imagerie de quantification.
- l'utilisation de l'image échographique pour la navigation chirurgicale dans les tissus mous.
- l'élastographie pour une meilleure différenciation tissulaire,
- la miniaturisation des appareils : toutes les sociétés travaillent sur des appareils portables ou de poche, afin de mettre à la disposition d'un maximum de disciplines la technique échographique.

L'arrivée de nouvelles sociétés sur le marché
Ce RSNA a vu une stabilisation du nombre important de sociétés présentant des échographes, en particulier des sociétés chinoises. Ces dernières ne sont pas encore présentes en France mais semblent bien vouloir s'installer sur le marché international. Bien qu'elles proposent des gammes complètes d'appareils, ils sont souvent d'anciennes générations, mais à des prix très compétitifs. Pour l'instant, peu de sociétés commercialisent ces appareils en France.
Les constructeurs habituels s'interrogent sur l'impact de l'arrivée de ces nouveaux fabricants sur le marché (qualité du SAV, de la formation médicale et technique ...) et commencent à s'organiser.

Conclusion
Ce RSNA 2007 conforte les impressions de l'année précédente. Le marché est en phase de consolidation avec l'arrivée de nouveaux modes (Elastographie), avant la mise sur le marché de nouveaux capteurs CMUT. Certaines techniques, comme les produits de contraste, le travail sur un volume 4D, relèvent maintenant de la routine.
Les échographes de nouvelle génération seront plus petits avec une meilleure qualité image. Ils auront des paramétrages très automatisés avec un niveau de quantification très supérieur. Ils seront équipés de logiciels d'aide au diagnostic (CAD). Le critère opérateur-dépendant de l'examen échographique sera ainsi minimisé.
L'organisation de la prise en charge échographique se fera certainement autour d'une mutualisation d'équipements (portable ou assimilé) dans les services périphériques. Une plateforme nue transitera dans plusieurs services équipés de ses propres sondes.
La fusion d'image Scanner/IRM se généralisera en échographie interventionnelle.
Les échographistes devront s'adapter à la nouvelle imagerie diagnostic liée aux nouveaux algorithmes de traitement de signal (quantification tissulaire …).
L'ensemble de ces évolutions facilitera l'analyse clinique, diminuera le temps d'examen, fiabilisera les gestes interventionnels et tendra à démocratiser l'utilisation des échographes dans l'ensemble des services de l'hôpital.