Feasibility of using ultrasonic shear waves to assess cervical remodelling during the gestation period

Abstract

En esta tesis, se usan los principios básicos de la mecánica de sólidos para proporcionar una conexión entre las ondas utrasónicas de cizalla y el proceso de remodelación del cuello uterino, con la finalidad de evaluar el curso de la gestación y la posible aplicación de la elastografía basada en ondas mecánicas de cizalla para predecir el parto prematuro y el éxito de la inducción del parto. En particular, se explora la viabilidad de las ondas ultras sónicas de cizalla para evaluar el cuello uterino en embarazadas. Para ello, esta tesis combina un enfoque experimental y numérico. Por un lado, por primera vez, en este trabajo se evalúa la capacidad y fiabilidad de la elastografía basada en ondas de cizalla para estimar la maduración cervical en las mujeres embarazadas. Después de demostrar la sensibilidad de la aplicación de esta técnica en el cuello del útero, el próximo reto que se aborda en esta tesis es proporcionar informaci´on valiosa para comprender el proceso de remodelación cervical. Con tal fin, se emplea un modelo animal, concretamente ovejas, que permite definir y controlar objetivamente el tiempo de la maduración cervical y proporciona datos fisiológicamente relevantes que pueden ser conectados a las medidas de elastografía. En este estudio, se indujo el parto mediante una inyección de dexametasona en un cierto número de animales, mientras que el resto se usó como control. A continuación, la maduración cervical inducida artificialmente mediante la dexametasona se monitorizó durante 24 horas usando elastografía basada en ondas de cizalla. Por otra parte, la arquitectura del tejido cervical a escala microscópica se investigó combinando análisis de histología y microscopía, que incluyen técnicas no lineales de imagen del segundo arm´onico y de excitación de dos fotones Este estudio animal proporciona una visión sobre la remodelación del cuello uterino y las propiedades mec´anicas que son perceptibles en la elastografía.

In this thesis, the basic principles of solid mechanics are introduced to provide a connection between shear waves and cervical remodelling, facing towards the gestational assessment and its possible application to predict preterm birth and successful labour induction by shear wave elastography. In particular, we explore the feasibility of ultrasonic shear waves to assess the pregnant cervix. To this end, this thesis combines both experimental and numerical approaches. On the one hand, we evaluate the capability and reliability of shear wave elastography to assess cervical maturation in healthy pregnant women for first time. After showing its sensitivity to the cervix, a better insight into remodelling processes is the next proposed challenge achieved throughout this dissertation. For this purpose, we propose an animal model, in particular sheep, which allows to objectively define time control over the cervical maturation and provides physiologically relevant data that can then be connected to the elastographic measurements. The cervical ripening was induced by injecting dexamethasone in some animals, while a group stood as control. Then, the artificially induced cervical maturation was monitored using shear wave elastography during 24 hours. Moreover, histological analyses and two-photon excitation microscopy, combining both Second Harmonic Generation and Two-photon Fluorescence microscopy contrasts, were used to investigate, at the microscopic scale, the architecture of cervical tissue. This study provides an insight about the cervical remodelling and the mechanical properties that are perceptible in elastography.

Ondas ultas sónicas