Participants
Les participants ont été recrutés auprès du service de neurologie de l'hôpital municipal de Ningde et de l'Université normale de Ningde entre novembre 2022 et novembre 2023. Selon les critères d'inclusion et d'exclusion, 35 patients (16 atteints de la maladie d'Alzheimer [AD], 19 atteints de troubles cognitifs légers [MCI]) et 25 sujets âgés en bonne santé (témoins normaux [NC]) ont été inclus. Un consentement éclairé a été obtenu de tous les participants ainsi que des familles des personnes présentant un trouble cognitif. Cette étude a été réalisée conformément aux principes de la Déclaration d'Helsinki. L'approbation a été accordée par le comité d'éthique de l'hôpital municipal de Ningde (n° d'approbation : 20200901).
Les critères d'inclusion étaient un âge compris entre 50 et 85 ans, la volonté de subir une IRM et de donner un consentement éclairé, ainsi que la capacité à terminer l'imagerie avec l'aide de la famille ou en plusieurs séances si nécessaire. Les critères d'exclusion comprenaient la présence de tumeurs cérébrales ; une maladie cardiovasculaire sévère ; des antécédents de troubles psychiatriques ; un traumatisme crânien antérieur ; des troubles neurologiques majeurs tels que des infections du système nerveux central, la maladie de Parkinson, la maladie de Huntington, l'épilepsie ou la sclérose en plaques ; des maladies systémiques sévères ; des implants métalliques non amovibles ; des déficiences sensorielles sévères empêchant l'évaluation cognitive ; des artefacts d'image ; et la latéralité gauche.
Les diagnostics de la maladie d'Alzheimer (AD), du trouble cognitif léger (MCI) et de la cognition normale (NC) ont été établis par deux neurologues selon les critères de l'Institut national du vieillissement et de l'Association Alzheimer (NIA-AA). Un diagnostic d'AD probable nécessitait une détérioration cognitive et fonctionnelle progressive ; un diagnostic de MCI nécessitait une altération cognitive objective avec préservation de la fonction quotidienne ; un diagnostic de NC nécessitait l'absence d'anomalies cognitives ou neurologiques. Un diagnostic consensuel a été établi pour tous les participants. La confirmation par biomarqueurs n'était pas systématiquement disponible, ce qui constitue une limite de l'étude. Tous les outils et matériaux utilisés dans cette étude sont répertoriés dans le Tableau des matériaux.
Données cliniques
Les données démographiques et cliniques ont été recueillies, notamment l'âge, le sexe, le niveau d'éducation, les antécédents médicaux (hypertension, diabète, hyperlipidémie) ainsi que les résultats de l'examen physique. La fonction cognitive a été évaluée à l'aide du mini-examen de l'état mental (MMSE) et de l'évaluation cognitive de Montréal (MoCA).
Acquisition des images
L'imagerie a été réalisée sur un appareil d'IRM de 3,0 T à l'aide d'une bobine dédiée tête-cou. Le protocole d'imagerie comprenait une séquence de récupération d'inversion atténuant les fluides pondérée en T2 (T2-FLAIR), une imagerie de diffusion (DWI), une imagerie pondérée en T1 en coupe sagittale et une IRM en contraste de phase (comprenant des séquences ciné en contraste de phase 2D et d'écoulement 4D). Tous les participants ont été placés en position décubitus dorsal, tête en avant, la tête étant immobilisée à l'aide de coussinets en mousse et une protection auriculaire étant appliquée afin de réduire les artefacts liés aux mouvements.
IRM ciné de contraste de phase bidimensionnelle
Une séquence ciné de contraste de phase 2D (tranche ciné PC rapide) a été acquise perpendiculairement à l'aqueduc cérébral moyen, tel que défini sur les images localisatrices sagittales pondérées en T1. Les paramètres d'imagerie étaient les suivants : champ de vue, 24 × 24 cm ; épaisseur de coupe, 5,0 mm ; temps de répétition/temps d'écho, 20,2/6,1 ms ; matrice, 288 × 256 ; taille du pixel, 0,83 × 0,94 mm ; bande passante, 31,25 kHz ; nombre d'excitations, 1,0 ; angle de bascule, 20° ; vitesse d'encodage, 12 cm/s ; synchronisation périphérique ; et 20 à 30 phases par cycle cardiaque. La vitesse d'encodage a été choisie afin de capturer adéquatement l'écoulement du LCR dans l'aqueduc sans repliement de signal. La durée d'acquisition variait de 1 à 3 minutes, selon la fréquence cardiaque du participant.
IRM à flux quadridimensionnel
Une séquence de flux 4D (Sag 4D Flow) a été réalisée afin de couvrir la région cervicale des artères carotides. Les paramètres d'imagerie étaient les suivants : champ de vue, 24 × 24 cm ; épaisseur de coupe, 1,0 mm ; espacement entre coupes, 2,0 mm ; 40 à 50 coupes ; temps de répétition/temps d'écho, 6,6/2,8 ms ; matrice, 180 × 180 ; taille du pixel, 1,33 × 1,33 mm ; bande passante, 62,50 kHz ; nombre d'excitations, 1,0 ; angle de bascule, 15° ; vitesse d'encodage, 50 cm/s ; et 20 à 30 phases par cycle cardiaque. La vitesse d'encodage de 50 cm/s a été choisie pour capturer adéquatement le flux artériel carotidien tout en minimisant le repliement de signal. La durée d'acquisition variait de 1 à 3 minutes selon la fréquence cardiaque. Toutes les images ont été analysées à l'aide d'un logiciel spécialisé de post-traitement (Tableau des matériaux).
Traitement et analyse des images
Analyse des paramètres liés au liquide céphalorachidien
Les images bidimensionnelles de phase et d'amplitude ciné PC ont été analysées à l'aide d'un logiciel spécialisé de post-traitement (Figure 1A–D). Deux radiologues (chacun ayant trois ans d'expérience en imagerie neurologique) ont tracé indépendamment des régions d'intérêt (ROI) le long du bord externe de l'aqueduc cérébral à son aire maximale en coupe transversale, identifiée sur le repère sagittal pondéré en T1 et confirmée sur l'image d'amplitude. Chaque radiologue a délimité la ROI deux fois, avec un intervalle d'au moins deux semaines entre les sessions. Une correction de la phase de fond a été effectuée à l'aide de l'algorithme intégré de correction des tissus stationnaires du logiciel, qui soustrait la phase moyenne d'une région de tissu statique (placée dans le parenchyme du mésencéphale adjacent à l'aqueduc) des images de phase codées en vitesse afin de minimiser les effets des courants de Foucault et des termes de Maxwell. Les paramètres suivants ont été obtenus pour chaque participant : vitesse systolique maximale (vitesse maximale en systole, PSV), vitesse diastolique maximale (vitesse maximale en diastole, PDV), volume d'éjection net et courbes de débit. L'aire transversale de l'aqueduc a été enregistrée (Figure 2). La fiabilité inter-observateurs et intra-observateurs a été évaluée à l'aide de coefficients de corrélation intraclasse (CCI) à effets aléatoires bidirectionnels pour un accord absolu ; les deux ont dépassé 0,90 pour tous les paramètres.

Figure 1 : Acquisition et traitement des images d'écoulement du liquide céphalorachidien. (A) Image localisatrice sagittale en pondération T1 montrant le positionnement de la coupe ciné 2D en contraste de phase, placée perpendiculairement à l'aqueduc cérébral moyen (ligne pointillée). (B) Image de magnitude de la séquence ciné 2D montrant la structure anatomique de l'aqueduc cérébral. (C) Image de phase de la séquence ciné 2D montrant l'intensité du signal d'écoulement du LCR. Abréviations : CA = aqueduc cérébral ; LCR = liquide céphalorachidien. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.

Figure 2 : Courbe représentative de la vitesse d'écoulement du liquide céphalorachidien. Courbe de la vitesse d'écoulement en fonction du temps illustrant le profil d'écoulement biphasique et quasi-sinusoidal du LCR sur un cycle cardiaque complet. La courbe illustre les variations de vitesse pendant la systole et la diastole. Abréviations : LCR = liquide céphalorachidien. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.
Analyse des paramètres liés au flux de l'artère carotide interne
Les données de flux en quatre dimensions ont été reconstruites et analysées à l'aide du module 4D Flow d'un logiciel spécialisé de post-traitement. Une correction du décalage de phase a été appliquée en utilisant un ajustement polynomial du premier ordre aux régions tissulaires statiques. L'artère carotide interne gauche (ACIG) a été isolée à l'aide d'un outil de segmentation semi-automatique basé sur un seuil, avec affinage manuel, générant ainsi un volume angiographique tridimensionnel. Une ligne centrale du vaisseau a été calculée automatiquement, et trois plans transversaux orthogonaux à cette ligne centrale ont été placés au niveau du segment C1 (environ 2 à 3 cm au-dessus de la bifurcation carotidienne), espacés de 5 mm entre plans adjacents. L'artère carotide interne gauche a été choisie pour l'analyse en raison de son trajet anatomique et de ses caractéristiques d'écoulement constants ; l'artère carotide interne droite n'a pas été évaluée afin de limiter la durée de l'examen et la charge pour le participant. Bien qu'une approche unilatérale ait été adoptée pour des raisons de faisabilité dans cette étude exploratoire, une évaluation bilatérale est justifiée dans les recherches futures. Pour chaque plan, la lumière du vaisseau a été délimitée à l'aide d'un algorithme semi-automatique de détection de contours, avec ajustement manuel à chaque phase cardiaque (environ 20 images par cycle) (Figure 3A–D).
À partir des contours du lumen résolus en fonction du temps, les paramètres suivants ont été calculés : la vitesse maximale du flux, le volume de flux par cycle cardiaque et la contrainte de cisaillement moyenne sur la paroi (WSS). La WSS a été déterminée à l'aide de la formule suivante :
WSS = μ × (∂v/∂r)|_paroi (1)
où µ = 0,004 Pa·s est la viscosité supposée du sang, et ∂v/∂r est le gradient de vitesse perpendiculaire à la paroi du vaisseau, obtenu en ajustant un profil parabolique aux données de vitesse proches de la paroi à chaque position circonférentielle et en moyennant sur la circonférence de la lumière. Des cartes de vitesse d'écoulement, de vecteurs et de contrainte de cisaillement pariétal (WSS) ont été générées, et des courbes temporelles de débit et de contrainte de cisaillement pariétal ont été tracées. Les valeurs provenant des trois plans ont été moyennées afin d'obtenir une valeur unique représentative par participant. Tout le traitement d'images a été effectué indépendamment par les deux mêmes radiologues, et la moyenne de leurs mesures a été utilisée pour l'analyse statistique (Figure 4).

Figure 3 : Reconstruction tridimensionnelle et analyse hémodynamique de l'artère carotide interne gauche. (A) Reconstruction tridimensionnelle en rendu volumétrique de l'artère carotide gauche après segmentation du vaisseau. (B) Positionnement des trois plans d'analyse en coupe transversale (Flux 1–3) le long du segment C1. (C) Cartes de vitesse d'écoulement. (D) Diagrammes vectoriels montrant la direction du flux. (E) Cartes de contrainte de cisaillement pariétal. Abréviations : LICA = left internal carotid artery ; WSS = wall shear stress. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.

Figure 4 : Courbes de post-traitement de l'artère carotide interne gauche. Courbes de débit en fonction du temps (panneau gauche) et courbes de contrainte de cisaillement pariétale en fonction du temps (panneau droit) sur un cycle cardiaque complet. Différentes couleurs représentent les trois plans d'échantillonnage (rouge, jaune, vert). Abréviations : LICA = artère carotide interne gauche ; WSS = contrainte de cisaillement pariétale. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.
Analyse statistique
Les données ont été analysées à l'aide de logiciels statistiques standards (Tableau du matériel). Les variables normalement distribuées, évaluées par le test de Shapiro–Wilk, ont été exprimées en moyenne ± écart-type (ET) et comparées par une ANOVA à un facteur. Les variables non normalement distribuées ont été exprimées en médiane (écart interquartile) et comparées par le test de Kruskal–Wallis. Les variables catégorielles ont été comparées par le test du chi-deux. Une ANCOVA avec l'âge et le niveau d'éducation comme covariables a été utilisée pour les comparaisons entre groupes, avec une correction de Bonferroni pour les comparaisons multiples. La corrélation de Spearman et une régression linéaire multiple ont été utilisées pour évaluer les relations entre les mesures d'imagerie et cognitives, en ajustant pour les facteurs de risque vasculaire (hypertension, diabète, hyperlipidémie). Une analyse de la courbe ROC (receiver operating characteristic) a été réalisée pour évaluer la performance diagnostique de chaque paramètre d'imagerie. La surface sous la courbe (AUC), la sensibilité et la spécificité ont été calculées. Les analyses ROC ont été effectuées sans ajustement aux covariables afin d'évaluer la performance discriminante intrinsèque de chaque paramètre. Toutefois, compte tenu des différences observées entre groupes en âge et en niveau d'éducation, des analyses complémentaires ajustées à ces covariables ont donné des résultats concordants. Une valeur de p bilatérale < 0,05 a été considérée comme statistiquement significative. Une liste complète des matériaux et équipements utilisés dans cette étude est fournie dans le Tableau du matériel.