Summary
Ici, nous fournissons un protocole d’acquisition et d’analyse étape par étape pour l’évaluation volumétrique 3D du ventricule droit, en nous concentrant principalement sur les aspects pratiques qui maximisent la faisabilité de cette technique.
Abstract
Traditionnellement, on croyait que le côté droit du cœur avait un rôle mineur dans la circulation; cependant, de plus en plus de données suggèrent que la fonction ventriculaire droite (RV) a un fort pouvoir diagnostique et pronostique dans divers troubles cardiovasculaires. En raison de sa morphologie et de sa fonction complexes, l’évaluation du RV par échocardiographie bidimensionnelle conventionnelle est limitée : la pratique clinique quotidienne repose généralement sur des dimensions linéaires simples et des mesures fonctionnelles. L’échocardiographie tridimensionnelle (3D) a surmonté ces limites en fournissant une quantification volumétrique du RV sans hypothèses géométriques. Ici, nous offrons un guide étape par étape pour obtenir et analyser les données échocardiographiques 3D du VR en utilisant le principal logiciel disponible dans le commerce. Nous quantifierons les volumes de VR 3D et la fraction d’éjection. Plusieurs aspects techniques peuvent également contribuer à améliorer la qualité de l’acquisition et de l’analyse des VR, que nous présentons de manière pratique. Nous passons en revue les opportunités actuelles et les facteurs limitatifs de cette méthode et soulignons également les applications potentielles de l’évaluation 3D RV dans la pratique clinique actuelle.
Introduction
L’échocardiographie a parcouru un long chemin depuis ses premières applications cliniques dans les années 19501. Les premières sondes à ultrasons unidimensionnelles ont été conçues pour fournir des diamètres linéaires simples des parois et des lumières de la chambre; Cependant, ils représentent sans aucun doute une étape importante dans l’imagerie cardiovasculaire. Le développement de l’imagerie échographique bidimensionnelle (2D) a été une autre étape majeure en fournissant une quantification beaucoup plus précise de la morphologie et de la fonction et est toujours considérée comme la méthode standard dans la pratique clinique quotidienne. Néanmoins, l’évaluation basée sur l’échocardiographie 2D comporte encore une limitation majeure de la technique: l’imagerie d’une chambre donnée à partir de quelques plans tomographiques ne caractérise pas adéquatement la morphologie et la fonction d’une structure tridimensionnelle (3D). Ce problème est encore plus prononcé dans le cas du ventricule droit (RV) : comparé au ventricule gauche (VG) relativement simple en forme de balle, le RV a une géométrie complexe2 qui ne peut pas être quantifiée de manière adéquate à l’aide de diamètres linéaires ou de zones3. Malgré ces faits largement connus, la morphologie et la fonction du rotavirus sont généralement mesurées par des paramètres aussi simples dans la pratique clinique.
Pendant de nombreuses décennies, le VR a été considéré comme ayant un rôle beaucoup moins important dans la circulation que son homologue gauche. Plusieurs articles marquants ont défait ce point de vue montrant le rôle pronostique important de la géométrie et de la fonction du RV dans une grande variété de maladies 4,5,6,7. De nombreuses études ont démontré la valeur incrémentielle de la mesure du rotavirus même en utilisant des paramètres conventionnels relativement simples, ce qui souligne l’importance et la nécessité d’une quantification plus précise de la chambre avec une valeur clinique potentiellement significative.
L’échocardiographie 3D surmonte plusieurs limites de l’évaluation 2D des cavités cardiaques. Bien que la mesure des volumes et des paramètres fonctionnels exempts d’hypothèses géométriques puisse également présenter un grand intérêt dans le cas du VG, elle peut revêtir une importance particulière dans l’évaluation du RV8. Il a été démontré que les volumes de RV dérivés de la 3D et la fraction d’éjection (FE) ont une valeur pronostique significative dans diverses affections cardiovasculaires 9,10.
De nos jours, plusieurs fournisseurs fournissent des solutions semi-automatisées pour l’évaluation 3D des VR avec des résultats validés par rapport à des mesures de résonance magnétique cardiaque (RM) de référence11,12. Les exigences techniques de l’évaluation 3D sont des éléments essentiels d’un département d’imagerie cardiovasculaire de pointe de nos jours, et on s’attend à ce qu’il fasse bientôt partie de l’équipement général de chaque laboratoire d’échocardiographie. Avec une expertise appropriée dans l’acquisition 3D et le post-traitement, l’analyse 3D RV peut être facilement mise en œuvre dans le protocole d’examen standard.
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Protocol
Le protocole suit les lignes directrices du comité d’éthique de la recherche sur les humains de l’établissement et les patients des cas cliniques ont donné leur consentement éclairé écrit à l’étude.
1. Exigences techniques
- Pour l’acquisition et l’analyse 3D, utilisez les logiciels et le matériel appropriés. Utiliser les câbles ECG de l’appareil d’échocardiographie; de plus, il est obligatoire pour le protocole complet d’acquisition 3D décrit ci-dessous.
- Pour l’acquisition 3D, utilisez une sonde échocardiographique 3D et un appareil à ultrasons compatible 3D. Pour l’analyse volumétrique 3D RV, utilisez un logiciel dédié.
2. Acquisition
- Dans la grande majorité des cas, effectuez l’acquisition 3D du VR à l’aide de vues apicales. Contrairement aux points de vue axés sur le VG, un positionnement différent du patient est recommandé. Si une qualité d’image nettement meilleure peut être obtenue en passant à un espace intercostal sur la vue apicale correcte, cette vue raccourcie peut permettre une meilleure qualité d’image 3D. Le raccourcissement peut être corrigé lors de l’analyse 3D.
- Par rapport à l’acquisition échocardiographique apicale standard, où la position du décubitus latéral gauche (patient couché sur le côté gauche avec le bras gauche tendu au-dessus de la tête) est recommandée, demandez au patient de se pencher légèrement plus en arrière pour permettre une position plus latérale du transducteur.
- Choisissez une profondeur d’image qui n’inclut que le VR. Une profondeur inutilement grande peut réduire la fréquence d’acquisition avec l’absence d’effets bénéfiques concernant l’analyse volumétrique du RV.
- Confirmez la vue correcte axée sur le RV à partir d’images d’échocardiographie 2D. Si la paroi libre du VR est mal visualisée, même à partir de cette vue, la qualité d’image 3D attendue ne sera pas optimale pour une analyse plus approfondie.
- Passez à l’imagerie 3D en direct à l’aide du bouton 4D , où une correction supplémentaire de la vue RV peut être effectuée.
- Bien que le mode 3D en direct puisse être assez agréable esthétiquement, utilisez le mode 12 tranches pour la vue 3D, qui montre une image triplan de la région d’intérêt ainsi que 9 plans en coupe transversale qui peuvent être modifiés librement. Par la rotation et le positionnement correct des plans coupés, confirmer la visibilité de l’ensemble de la paroi libre du VR (y compris le tractus d’écoulement et les segments apicals).
- Ajustez davantage l’image en utilisant l’inclinaison gauche du secteur (deuxième page sur l’écran tactile) pour améliorer la visualisation du VR.
- Utilisez deux modes d’acquisition 3D pour l’analyse volumétrique RV : le mode multi-battement et le mode mono-battement . Utilisez ces deux approches chez chaque patient, cependant, dans certains cas (par exemple, certaines arythmies, dyspnée sévère du patient), seule la dernière peut être réalisable.
- En utilisant le mode à battement unique , obtenez un compromis entre la qualité d’image et la fréquence d’images. Choisissez une profondeur, une largeur et une fréquence d’images optimales (panneau inférieur de l’écran tactile) et obtenez des boucles 3D du VR sans autre action. Cette méthode est réalisable chez la majorité des patients; Cependant, il donne généralement une qualité d’image et une fréquence d’images inférieures à celles de l’approche multi-battements .
- Dans le cas d’une fréquence cardiaque moyenne (60-70/min), maintenir une limite inférieure de fréquence d’images de 16 images/s pour une analyse adéquate du RV; Cependant, si la tachycardie est présente, des fréquences d’images encore plus élevées sont recommandées.
- En utilisant le mode multi-battement , reconstruisez la boucle 3D acquise à partir d’un nombre donné de cycles cardiaques pouvant être sélectionnés sur l’écran tactile (les modes 2, 3, 4 et 6 temps peuvent être utilisés). Contrairement à l’acquisition à un seul temps, on s’attend généralement à une meilleure qualité d’image et à une meilleure fréquence d’images; Cependant, il nécessite des longueurs de cycle cardiaque relativement constantes et l’observance du patient en raison de la manœuvre obligatoire de retenue de la respiration. La manœuvre est essentielle pour éviter les artefacts dits de couture : lorsque le volume 3D acquis est assemblé, des longueurs de cycle cardiaque inégales et/ou des mouvements dus à la respiration peuvent entraîner ce phénomène.
- Après le bon positionnement de la sonde et le réglage de la machine (similaire au mode « monotemps »), demandez au patient de prendre une profonde respiration et de la retenir. Dans ce cas, les poumons en expansion couvrent généralement toute l’image.
- Demandez au patient d’expirer lentement, strictement avec des conseils. Parallèlement au dégonflement des poumons, le VR redevient visible.
- Lorsque tout le VR (mur libre et septum) réapparaît, demandez au patient de retenir sa respiration dans cet état.
- En cliquant pour multi battement sur l’écran, commencez l’acquisition, et la boucle 3D s’accumule pendant le nombre donné de cycles cardiaques.
- Lorsque l’acquisition est prête (tout le VR est visualisé), demandez au patient de respirer à nouveau librement.
- Vérifiez la boucle obtenue pour vous assurer qu’il n’y a pas d’artefacts de couture ou de chute.
3. Analyse RV 4D
- À l’aide d’un logiciel dédié, effectuez une analyse volumétrique 3D du VR. Après avoir choisi la boucle 3D axée sur le VR dans la bibliothèque du patient, ouvrez le logiciel à partir de la fenêtre Mesure située dans le dossier Volume .
- Après avoir ouvert le logiciel, orientez le VR sur quatre plans de coupe prédéfinis.
- Placez deux marqueurs (centre TV) au centre de la valve tricuspide dans les plans supérieurs et inférieurs gauches des axes longs. Ajustez l’axe long de l’image à l’axe long réel du VR à l’aide de l’outil de rotation. Les images de référence sur les bords supérieurs droits montrent comment l’orientation correcte doit apparaître.
- Sur les panneaux supérieur et inférieur droit, alignez les images à axe court dans la position correcte par rotation. Comme à l’étape précédente, les images de référence aident également dans ce processus.
- Une fois l’analyse terminée, cliquez sur Définir les points de repère pour l’étape suivante de l’analyse. Définissez des points de repère dans deux images.
- Sur le côté gauche, marquez l’anneau tricuspide au mur libre (mur libre TV) et septum (septum TV) et le sommet RV sur la vue apicale à quatre chambres précédemment orientée.
- Sur le côté droit, placez les points d’insertion postérieur (LV/RV postérieur) et antérieur (LV/RV antérieur) et le mur libre de VR (mur sans VR). Comme dans la fenêtre précédente, les images de référence dans le coin supérieur droit aident à la configuration correcte. Après avoir défini tous les points de repère, le logiciel passe automatiquement à la fenêtre suivante (Révision).
- Dans cette fenêtre (Revue), passez en revue et corrigez manuellement la détection automatique des frontières endocardiques tout au long du cycle cardiaque, si nécessaire. Par défaut, 9 panneaux sont visibles : sur le côté gauche, 3 boucles mobiles (1 axe long et 2 axes courts), au milieu les images diastoliques des mêmes images, et sur le côté droit les images systoliques de fin.
- En cas de faux tracking, corrigez librement les bordures endocardiques (lignes vertes), la bordure tracée en cliquant dessus. À l’aide de l’outil de rotation sur l’axe court, passez en revue le suivi des images sur toute la circonférence du VR. Ajustez l’ampleur de la correction en choisissant Taille du stylet sur le panneau latéral droit. Si le suivi est considéré comme correct, cliquez sur les résultats dans le même panneau.
- Dans la dernière section, passez en revue les données volumétriques 3D finales et d’autres paramètres calculés en haut à droite (panneau Feuille de calcul ). Au-delà des volumes de RV et de la fraction d’éjection, le logiciel affiche également des paramètres 2D, tels que les diamètres linéaires (moyen, basal et long axe), ainsi que les valeurs FAC et TAPSE dérivées de la vue apicale prédéfinie à quatre chambres. Le logiciel montre également un axe long et court du VR (côté gauche), un modèle 3D en direct du VR (milieu supérieur) et une courbe volume-temps de la chambre (en bas à droite).
- En cas de nécessité d’ajustements supplémentaires dans le suivi, toutes les étapes précédentes sont disponibles pour correction en cliquant dessus sur le panneau de droite. Si le suivi et les paramètres 3D sont considérés comme valides, enregistrez les résultats en cliquant sur « Approuver et quitter » sur le même panneau.
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Representative Results
L’analyse 3D du RV est réalisable dans une grande variété de maladies cardiovasculaires. Le cas 1 est un volontaire en bonne santé avec des volumes et une fonction ventriculaires normaux (Figure 1). Le cas 2 est un patient ayant subi une réparation valvulaire post-mitrale qui est un exemple typique des résultats contradictoires de l’évaluation 2D conventionnelle : alors que le TAPSE est nettement réduit, le patient ne présente aucun signe de dysfonctionnement du RV et une fonction systolique globale du RV maintenue a été confirmée par une EF 3D RV normale (Figure 2). Les deux patients avaient une excellente fenêtre d’échocardiographie avec une grande qualité de suivi conséquente. Le cas 3 est un athlète semi-professionnel atteint de cardiomyopathie dilatée (Figure 3). Seule une qualité d’image modérée était possible (le flux sortant est mal visualisé); cependant, l’analyse 3D du RV a été couronnée de succès, montrant un bon accord avec les résultats de l’IRM cardiaque.
Figure 1 : Analyse 3D du rotatif d’un volontaire en bonne santé. Sur les panneaux de gauche, une image à axe long (panneau supérieur) et à axe court (panneau inférieur) du VR peut être vue. La ligne verte représente la bordure endocardique. L’image centrale supérieure est un modèle 3D du VR basé sur l’analyse actuelle. Au-delà des volumes de VR et de la fraction d’éjection, le logiciel affiche des paramètres 2D, tels que les diamètres linéaires (moyen, basal et long axe), ainsi que les valeurs FAC et TAPSE dérivées de la vue apicale prédéfinie à quatre chambres (panneau supérieur droit) et une courbe volume-temps est également générée (panneau inférieur droit). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 2 : Analyse 3D RV d’un patient ayant subi une réparation valvulaire post-mitrale. Alors que les volumes de VR 3D et d’EF sont dans la plage normale, TAPSE est nettement inférieur. Le raccourcissement longitudinal réduit du RV est un phénomène courant après une chirurgie cardiaque, mais la majorité de ces patients ne présentent pas de signes d’échec du rotavirus. L’évaluation EF 3D confirme le maintien de la fonction systolique globale malgré des valeurs TAPSE nettement réduites. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 3 : Cas d’un athlète atteint de cardiomyopathie dilatée. Les volumes de VR 3D sont augmentés, tandis que 3D RV EF est légèrement réduit. Notez la qualité d’image sous-optimale avec un circuit de sortie de VR mal visualisé. Malgré la mauvaise fenêtre échocardiographique, l’analyse du RV montre une bonne concordance avec les mesures dérivées de l’IRM cardiaque compte tenu de la sous-estimation systématique connue du volume de l’analyse échocardiographique 3D par rapport à l’IRM cardiaque de référence (RVEDV : 168 mL; RVESV : 99 mL; FEVR : 41 %). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
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Discussion
L’analyse 3D du VR représente une étape importante dans la pratique quotidienne de la cardiologie. Parallèlement à l’intérêt croissant pour la morphologie et la fonction de la chambre cardiaque auparavant négligée, ces nouvelles solutions fournissent des informations cliniquement significatives sur le côté droit du cœur. Bien que l’acquisition 3D présente plusieurs aspects qui diffèrent nettement de l’imagerie échocardiographique 2D, en portant une attention particulière aux points critiques et en utilisant un protocole rigoureux, l’analyse 3D RV peut passer d’un outil scientifique à une étape essentielle de l’examen échocardiographique. Avec une qualité d’image optimale et une expertise appropriée, l’analyse volumétrique du RV par échocardiographie peut ne prendre que quelques minutes entre l’acquisition et les résultats à forte faisabilité13. Les coûts nettement inférieurs et la durée de procédure plus courte en font une alternative attrayante à l’examen cardiaque par résonance magnétique de référence dans plusieurs cas.
Néanmoins, l’analyse 3D peut ne pas être réalisable dans tous les scénarios. Le facteur de limitation le plus important est la qualité de l’image échocardiographique : chez les patients présentant une fenêtre échocardiographique 2D médiocre, une qualité d’image 3D acceptable est rarement réalisable. Néanmoins, il est important de mentionner que diverses manœuvres (positionnement latéral de la sonde, raccourcissement, préréglages appropriés) peuvent améliorer la qualité de l’image 3D. La visualisation sous-optimale de la voie d’écoulement du VR n’est pas rare, mais elle est généralement bien tolérée par les solutions d’analyse de VR fournissant des résultats fiables. L’utilisation de boucles 3D avec couture, les artefacts abandonnés sont fortement déconseillés, par conséquent, l’enregistrement de plusieurs boucles et le contrôle post-acquisition sont fortement recommandés.
L’examen 3D du VR ouvre la possibilité d’une analyse de déformation 3D du RV et d’une évaluation régionale de la chambre14. Il est bien connu que le maintien de l’EF n’empêche pas des changements significatifs dans la mécanique des VR4. L’évaluation de la déformation du rotavirus révèle des changements distincts du schéma de contraction du rotavirus dans une grande variété de populations, telles que les patients ayant subi une chirurgie cardiaque 15,16,17, les cardiopathies congénitales 18, l’hypertension artérielle pulmonaire 19,20,21 et les athlètes d’élite 22 . De plus, la mesure de la morphologie et de la fonction segmentaires peut présenter un grand intérêt dans les maladies où un remodelage régional du RV est attendu, comme la cardiomyopathie arythmogène23 ou les patients atteints de cardiopathie congénitale24. En conclusion, le post-traitement des données 3D du RV peut fournir de nouveaux paramètres de la chambre avec une valeur diagnostique et pronostique incrémentielle.
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Acknowledgments
Projet no. NVKP_16-1–2016-0017 (« Programme national de cardiologie ») a été mis en œuvre avec le soutien du Fonds national de recherche, de développement et d’innovation de Hongrie, financé dans le cadre du régime de financement NVKP_16. La recherche a été financée par le programme d’excellence thématique (2020-4.1.1.-TKP2020) du ministère hongrois de l’Innovation et de la Technologie, dans le cadre des programmes thématiques de développement thérapeutique et de bioimagerie de l’Université Semmelweis.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 3V-D/4V-D/4Vc-D | General Electric | n.a. | ultrasound probe |
| 4D Auto RVQ | General Electric | n.a. | software for analysis |
| E9/E95 | General Electric | n.a. | ultrasound machine |
| EchoPac v203 | General Electric | n.a. | software for analysis |
References
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