L’éjection systolique des ventricules est un ensemble de contractions et de raccourcissement du myocarde fait de fibres entrecroisées. La contraction d’un ventricule gauche (VG) normokinétique entraîne trois déformations (Fig 1) : - Un raccourcissement circonférentiel (A) - Un épaississement radial (B) - Un raccourcissement longitudinal (C) La fonction systolique correspond à la capacité de vidange du VG permettant d’assurer un débit adapté aux besoins tissulaires de l’ensemble des organes. Elle est déterminée essentiellement par la contractilité qui est appréciée par les indices actuels de performance systolique. Ceux-ci sont tous fondés sur la différence diastolo-systolique d’une dimension rapportée à sa valeur diastolique : - 1 dimension (diamètre ventriculaire sur une coupe petit axe) : fraction de raccourcissement = FR = (DTD-DTS)/DTD - 2 dimensions (surface) : fraction de raccourcissement surfacique = FRS=(STD-STS)/STD - 3 dimensions (volume) : fraction d’éjection = FE=(VTD-VTS)/VTD Ces trois mesures ne sont corrélées entre elles qu’en absence de perturbation segmentaire de contractilité. MESURE DE LA FRACTION D’ÉJECTION VENTRICULAIRE EN SCANNER 64 COUPES : INTÉRÊTS, FAISABILITÉ ET COMPARAISON AUX TECHNIQUES DE RÉFÉRENCE PA Ganne 1 , S Tissier 1 , D Mandry 1 , J Mathias 1 , O Bruot 1 , C Selton-Suty 2 , V Laurent 1 , PY Marie 3 , E Aliot 2 et D Régent 1 1 Service de Radiologie Adultes / 2 Service de Cardiologie Adultes / 3 Service de Médecine Nucléaire L’évaluation précise et reproductible de la fonction systolique ventriculaire est une préoccupation quotidienne pour le diagnostic, le suivi thérapeutique et le pronostic des patients atteints de cardiopathies d’étiologies diverses. Récemment le scanner multidétecteurs a rejoint le domaine de l’imagerie cardiaque par sa capacitéàévaluer l’obstruction coronaire ou les malformations cardiaques. L’acquisition des données étant continue, la synchronisation rétrospective à l’ECG permet la reconstruction d’images à tout moment du cycle cardiaque. Les coupes peuvent être ainsi produites aux phases télé-systolique et télé-diastolique, ceci permettant le calcul des volumes ventriculaires et de la fraction d’éjection, grâce à l’amélioration de l’ergonomie des logiciels de post-traitement. 1 Introduction Le scanner trouve sa place dans l’arsenal technique de l’imagerie cardiaque par sa capacitéà intégrer l’évaluation fonctionnelle ventriculaire et coronarienne au sein d’une exploration thoraco-abdomino-pelvienne de routine. Néanmoins, sa vocation n’est pas de se substituer à des examens qui gardent des plus-values intrinsèques indispensables, ainsi : -L’évaluation non invasive de la fonction ventriculaire globale et régionale, couplée à l’analyse morphologique et valvulaire est assurée en routine par l’échographie, examen rapide et accessible mais opérateur-dépendant, -La technique de référence actuelle , qui couple l’étude de viabilité myocardique, est l’IRM, grâce à son excellente résolution temporelle et en contraste, -La ventriculographie conventionnelle n’ad’intérêt que parce qu’elle est pratiquée au décours de la coronarographie, -Les techniques de médecine nucléaire (Tomoscintigraphie au 201 Thallium ou au 99m Technetium (Gated SPECT), tomoscintigraphie par émission de positons) évaluent simultanément la fonction et la perfusion myocardique -La ventriculographie isotopique est l’examen le plus reproductible et le moins dépendant de l’ opérateur mais son utilité est réduite à la mesure des volumes et de la fraction d’éjection ventriculaire gauche. 2 Positionnement du scanner dans l’imagerie cardiaque 3 Pré requis Fig 1 4 Valeurs normales VTD (mL) VTS (mL) FE Hommes 67-155 22-58 >55% Femmes 56-104 19-49 >55% a) Acquisition en synchronisation rétrospective à l’ECG : pour générer une série continue d’images en coupe du cœur en mouvement, chaque image affichée doit faire partie de la même phase cardiaque. L’acquisition des données se fait sur un mode continu et lors de la reconstruction des images, on programme le moment du cycle cardiaque que l’on souhaite visualiser. Ainsi, le logiciel opère une reconstruction d’images issues de données acquises lors de cycles cardiaques différents et à des positions z successives En pratique, les images sont reconstruitessur 10 phases tous les 10%. b) Résolution temporelle la plus basse possible : pour annuler les artefacts respiratoires, l’acquisition cardiaque doit être réalisée pendant une apnée suffisamment courte pour être soutenue par des patients même fragiles : le temps de rotation abaisséà 0,35 seconde pour les imageurs 64 canaux autorise une duréed’acquisition cardiaque de 5 s. Cette résolution temporelle peut encore être artificiellement réduite par les algorithmes de reconstruction partielle qui permettent de n’ utiliser que des données issues de révolutions partielles du statif, ce qui permet d’approcher une résolution temporelle inférieure à 100 ms, ce qui est intéressant en cas de fréquence cardiaque élevée (Fig 2). 5 Conditions pour une acquisition tomodensitométrique fonctionnelle Fig 2 : principes de la segmentation de la reconstruction du cycle cardiaque en fonction de la fréquence Opacification endocavitaire optimale : la mesure semi automatisée des volumes ventriculaires reposant sur la différence de contraste entre le myocarde et la cavité rehaussée par le produit de contraste, il est nécessaire d’obtenir une opacification franche et homogène du ventricule que l’on souhaite étudier. Pour le VG, le volume injecté doit être suffisant (80 à 120 mL), de forte concentration (350 à 400 mmol d’iode/mL, dans notre série, nous avons utilisé IOMÉRON 400 ® Bracco Altana), injectés à fort débit (4 mL/s) et poussés par 40 à 50 mL de sérum physiologique afin de limiter les artefacts de durcissement de faisceau dus à une trop forte concentration iodée dans les cavités droites. Rythme cardiaque le moins élevé possible : Utilisation éventuelle de béta-bloquants. c) Grâce à la reconstruction rétrospective synchronisée à l’ECG, les données brutes acquises en scanner hélicoïdal peuvent être reconstruites à n’importe quelle phase du cycle cardiaque, et notamment en télé diastole ou en télé systole. Le contraste élevé entre le myocarde et la cavité ventriculaire rehaussée permet la détection semi automatisée des contoursendocardiques et donc la mesure précise des volumes ventriculaires et ainsi de déduire la fraction d’éjection. d) 6 Les méthodes scanographiques de mesure des volumes et de la fraction d’éjection ventriculaire La méthode volumique « directe » (MVD) La méthode volumique « extrapolée » (MVE) Pour le ventricule gauche, cette méthode repose sur l’extraction semi-automatisée du volume de l’ensemble des voxels contenus dans la cavité ventriculaire rehaussée, et sur la délimitation manuelle du plan de séparation mitral et de la chambre de chasse ventriculaire, avec présentation en rendu volumique, en télé diastole (Fig 3) et en télé systole (Fig 4). Fig 3 Fig 4 Les reliefs musculaires et les piliers (de densité tissulaire myocardique) sont exclus du volume +++ Ses principes sont les mêmes qu’en échographie ou en IRM : Des coupes petit axe jointives d’épaisseur donnée (7mm) sont générées en phase systolique et en phase diastolique. Pour chaque coupe, le logiciel délimite automatiquement les contours endocardiques, de l’apex au plan valvulaire. Le VTD et le VTS sont calculés selon l’extrapolation géométrique de Simpson (selon laquelle le volume ventriculaire est égal à la somme des volumes des « cylindres » = coupes de 7mm d’épaisseur) et la fraction d’éjection est ainsi déduite. Les reliefs musculaires et les piliers (de densité tissulaire myocardique) sont inclus dans le volume +++ Fig 5 Fig 6 Pour le ventricule droit, l’extraction des volumes endoluminaux en diastole (Fig 5) et en systole (Fig 6) est manuelle : il suffit d’effacer totalement le volume ventriculaire gauche et d’ajouter manuellement le volume endoluminale du VD à l’aide de l’outil « ajouter structure » aux 2 phases sélectionnées. Au total : 51 hommes, 18 femmes (âge moyen 58 ans) 7 Principes de l’étude 4Deux Objectifs principaux : - Comparer les mesures scanographiques des VTD, VTS et FE aux résultats des techniques de référence (échocardiographie, Tomoscintigraphie et IRM) - Comparer entre elles les 2 méthodes scanographiques en termes de faisabilité et de reproductibilité intra et inter observateurs. 4Sélection des populations - Recrutement rétrospectif : • Population 1 : 28 patients ayant bénéficié du scanner et et la tomoscintigraphie (étude de la fonction du VG) • Population 2 : 21 patients ayant bénéficié du scanner et de l’IRM (étude de la fonction du VG et du VD) - Recrutement prospectif : • Population 3 : 21 patients ayant bénéficié du scanner et de l’échocardiographie (étude du VG) Intervalle temporel : 0 à 180 jours Sans événement cardiaque clinique ou thérapeutique Examens réalisés le même jour Par un échocardiographiste confirmé 4Méthodologie - Les mesures des VTD, VTS et de la FE ventriculaire D et G ont été réalisées par 3 lecteurs: - 1 lecteur « junior » (1 an d’expérience en scanner cardiaque) - 1 lecteur « senior » (4 ans d’expérience en scanner cardiaque) - 1 lecteur « senior » (4 ans d’expérience en scanner cardiaque) - De façon anonymisée, randomisée, et chronométrée - Toutes les mesures ont été réalisées selon les 2 méthodes décrites : • Méthode volumique directe : logiciel « cardiac function », Console Advantage Workstatation 4.3, GEMS ® • Méthode volumique extrapolée : logiciel «MASS Analysis », Console Advantage Workstatation 4.1, GEMS ® - Les résultats des examens de référence (tomoscintigraphie, IRM, échocardiographie) étaient ceux fournis dans les comptes-rendusdéfinitifs - Les indicationsdes scanners cardiaquesétaient diverses et non connues des lecteurs: • Bilan morphologique atrial gauche avant procédure électrophysiologique, • Contrôle de pontages aorto-coronaires, • Bilan coronarien, • Exploration de douleurs thoraciques à enzymes cardiaques négatives • Surveillance de cancers sous chimiothérapie cardiotoxiques • Et embolies pulmonaires. 4 Analyse statistique - Étude de la reproductibilité intra et inter- observateurs - Des mesures des VTD, VTS et FE - Pour le ventricule gauche et droit - Et ce, pour chaque méthode scanographique,  coefficient de corrélation intra-classe, intervalle de confiance à 95%. - Comparaison des résultats des 2 méthodes scanographiques aux trois techniques de référence,  test t de Student sur séries appariées - Risque alpha : 5% - Logiciel SAS v9.1 (Service d’Epidémiologie et Evaluation Clinique de Nancy) Pour le ventricule gauche (contourage rouge), la délimitation des contours est automatique, et les retouches manuelles sont possibles. Pour le ventricule droit (contourage jaune), il faut délimiter manuellement l’endocarde sur toutes les coupes, en phase systolique et diastolique (Fig 7). Fig 7 8 Résultats Méthode volumique « directe » (MVD) VS Méthode volumique « extrapolée » (MVE) 4 Sensibilité aux artefacts - Corrections mineures : retouches des contours endocardiques  quasi-systématiques (80%) - Corrections majeures : suppression d’un large volume inapproprié (ventricule controlatéral, oreillette...)  discrètement plus fréquentes avec la MVD (»20% vs 15%) - Insuffisance de contraste : ne permettant pas l’extraction automatique du VG  plus fréquent en MVD (»20% vs 5%) - Artéfacts de décalage de phase : gênants pour le contourage  discrètement plus fréquentes avec la MVD (»20% vs 15%)  La MVD est légèrement plus sujette aux artéfacts et corrections que la MVE, notamment pour l’étude du VD +++ (protocole d’injection non dédié)  Même pour les examens de mauvaise qualité, les mesures des volumes et de la FE a toujours été réalisable 4 Durée de post traitement - Selon les lecteurs (le junior étant le moins rapide) • 298 à 349 secondes en MVD • 291 à 340 secondes en MVE (avec création des coupes petit axe)  Soit, en moyenne 5 minutes  Et 2 minutes lorsqu’il n’y avait pas de correction majeure 4Choix des phases - Systole : 90 % des choix des lecteurs : phases 30 et 40%, et dans 2/3 cas, il s’agissait de la phase 40% +++ - Diastole : 90% des choix des lecteurs : 90 et 0%, et dans 3/4 des cas il s’agissait de la phase 0% +++  Phase systolique : 40% +++/ Phase diastolique : 0% +++  Excellente reproductibilité intra et inter observateurs du choix de la phase, quelle que soit la méthode (même phase choisie dans 80% des cas en changeant de méthode ou en répétant la méthode) 4Corrélation entre les 2 méthodes (pour le VG et le VD) - Les volumes mesurés en MVD sont nettement inférieurs à ceux estimés en MVE  de 35 mL pour le VTD (soit 20% de moins )et de 30 mL pour le VTS (soit 35% de moins) -La fraction d’éjection est en revanche discrètement supérieure en MVD  de =7% en valeur absolue Plusieurs explications : 1/ La délimitation des reliefs musculaires et des piliers est plus précise en méthode volumique directe 2/ Meilleure délimitation du plan basal de la chambre de chasse en MVD ü Reproductibilité Ventricule Gauche : - Excellente reproductibilité intra et inter-observateurs pour les volumes et la FE (cc proche de 1) - Pas de différence significative entre les 2 méthodes Ventricule Droit : - Chute globale des coefficients de corrélation, la MVE s’avérant plus reproductible Cause : protocole d’injection non dédié au VD