Évaluation de la structure et de la fonction ventriculaires gauches à l’aide de l’échocardiographie 3D

Summary

Dans cet article, nous fournissons un protocole d’acquisition et d’analyse étape par étape pour l’évaluation volumétrique et l’analyse de suivi des mouchetures du ventricule gauche par échocardiographie 3D, en nous concentrant particulièrement sur les aspects pratiques qui maximisent la faisabilité de cette technique.

Abstract

La quantification tridimensionnelle (3D) du ventricule gauche (LV) apporte une valeur ajoutée significative en termes de précision diagnostique et de stratification précise des risques dans divers troubles cardiaques. Récemment, l’échocardiographie 3D est devenue disponible dans la pratique de la cardiologie de routine; cependant, l’acquisition d’images de haute qualité et l’analyse subséquente ont une courbe d’apprentissage abrupte. Le présent article vise à guider le lecteur à travers un protocole 3D détaillé en présentant des trucs et astuces et aussi en soulignant les pièges potentiels pour faciliter l’utilisation répandue mais techniquement saine de cette technique importante concernant le LV. Tout d’abord, nous montrons l’acquisition d’un ensemble de données 3D de haute qualité avec une résolution spatiale et temporelle optimale. Ensuite, nous présentons les étapes analytiques vers une quantification détaillée de la LV en utilisant l’un des logiciels intégrés les plus largement appliqués. Nous quantifierons les volumes LV, la sphéricité, la masse et aussi la fonction systolique en mesurant la fraction d’éjection et la déformation myocardique (déformation longitudinale et circonférentielle). Nous discuterons et fournirons des exemples cliniques sur les scénarios essentiels où la transition d’une approche échocardiographique conventionnelle à une quantification basée sur la 3D est fortement recommandée.

Introduction

L’évaluation de la morphologie et de la fonction ventriculaire gauche (LV) est l’objectif prédominant des investigations générales et encore plus spécifiques en ^cardiologie1. L’échocardiographie transthoracique (TTE) largement disponible et non invasive, qui peut fournir des quantités denses d’informations, est la méthode de choix pour une évaluation pratique, rapide et rentable.

La mesure de la masse BT, des volumes et de la fraction d’éjection subséquente contient une valeur diagnostique et pronostique ^{significative2}. Plus une mesure donnée est précise, plus sa valeur sera élevée. Une meilleure corrélation avec les valeurs dérivées de l’imagerie par résonance magnétique cardiaque (CMR) de référence est une chasse continue aux techniques échocardiographiques. En général, les lignes directrices de pratique clinique recommandent la méthode du biplan Simpson pour la mesure du volume BT et de la fraction d’éjection3. Cependant, le LV est une structure tridimensionnelle (3D) avec une forme souvent irrégulière, et par conséquent, plusieurs plans tomographiques échoueront sans aucun doute dans certains scénarios cliniques à délimiter avec précision la morphologie et la fonction du LV. Les progrès récents de la technologie matérielle et logicielle à ultrasons ont permis le développement de l’imagerie 3D en temps réel, qui révolutionne les protocoles échocardiographiques.

De plus, la nécessité d’une approche quantitative concernant les anomalies du mouvement de la paroi a entraîné l’augmentation de l’imagerie de ^{déformation4}. Les paramètres de déformation et de taux de déformation peuvent être calculés par suivi des mouchetures à l’aide d’images en niveaux de gris standard. L’échocardiographie 3D peut également surmonter plusieurs lacunes d’une évaluation bidimensionnelle de la ^{déformation5}. À partir d’un outil scientifique coûteux, l’échocardiographie 3D a commencé à devenir une technique puissante utilisée dans la pratique clinique quotidienne, et la quantification de la LV est certainement en première ligne de cette percée.

Le présent article vise à guider le lecteur à travers un protocole 3D détaillé en présentant des trucs et astuces et aussi en soulignant les pièges potentiels pour faciliter l’utilisation répandue mais techniquement saine de cette technique importante concernant le LV.

Protocol

Ce protocole suit les directives du Comité régional et institutionnel d’éthique des sciences et de la recherche de l’Université Semmelweis. Le présent protocole s’applique à un fournisseur spécifique. Bien que certaines étapes restent valables indépendamment de l’appareil à ultrasons et du logiciel de post-traitement, des différences importantes peuvent exister si vous utilisez les solutions d’autres fournisseurs.

1. Exigences techniques

1. Utilisez un appareil d’échocardiographie capable d’imagerie 3D.
2. Connectez un transducteur à réseau phasé capable d’échocardiographie transthoracique 3D.
3. Appliquez l’ECG à 3 dérivations intégré du système d’échographie pour permettre au système de synchroniser les enregistrements et les analyses avec le cycle cardiaque.

2. Acquisition des images échocardiographiques 3D

1. Positionnez le patient dans la position de décubitus latéral gauche (patient allongé sur le côté gauche avec le bras gauche tendu au-dessus de la tête).
2. Assurez-vous que le traçage ECG à l’écran est de bonne qualité.
   REMARQUE: Il s’agit d’une condition préalable au post-traitement car le logiciel détectera les différents points du cycle cardiaque en fonction du signal ECG.
3. Dégeler l’image et commencer à examiner le patient avec le transducteur. Visualisez une vue apicale conventionnelle à quatre chambres.
4. Optimisez la qualité de l’image en ajustant la largeur du secteur sur LV, en abaissant la profondeur pour tronquer l’oreillette gauche et en utilisant un léger surgain.
   REMARQUE: Assurez-vous que toute la surface endo- et épicardique LV est visible.
5. Appuyez sur le bouton 4D pour passer en mode 3D.
   REMARQUE: En appuyant sur le bouton Multi-Slice... sur l’écran tactile, quatre options seront disponibles (5, 7, 8, 12 tranches) pour visualiser le jeu de données 3D à l’aide de coupes standard à axe court et long. Si nécessaire, le positionnement du transducteur peut être corrigé pour assurer l’inclusion de toute l’épaisseur de la paroi BT, du niveau de la valve apicale au niveau de la valve mitrale, dans l’ensemble de données 3D pyramidale. L’utilisation de 12 tranches (avec neuf vues réglables sur axe court) est recommandée.
6. Acquérez des images 3D en mode Multi Beat ou Single Beat .
   1. Utilisez le mode Multi Beat pour obtenir une résolution spatiale et temporelle plus élevée, où l’ensemble de données sera reconstruit à partir de 2, 3, 4 ou 6 cycles cardiaques (cela peut être configuré à l’écran) - maintien de la respiration expiratoire du patient et positionnement stable du transducteur nécessaire pour minimiser les artefacts de couture.
      REMARQUE: L’acquisition d’un seul battement est de résolution spatiale et temporelle inférieure; cependant, la plupart des transducteurs modernes ont une meilleure qualité et, par conséquent, peuvent être utilisés pour acquérir des ensembles de données 3D appropriés sans reconstruction pour subir une analyse plus approfondie. En règle générale, des débits de volume supérieurs à 15 volumes par seconde sont recommandés pour une analyse plus approfondie.
   2. Lorsque le volume complet est reconstruit à partir des sous-volumes et que l’ensemble du LV est visible, figez l’image. À l’aide des boutons Cycle Select et Number of Cycles , sélectionnez le ou les cycles cardiaques acquis optimaux et appuyez sur Image Store.
      REMARQUE : Les artefacts d’assemblage sont des sous-volumes désalignés spatialement ou temporairement les uns à côté des autres. Les ensembles de données présentant une perte importante de murs BT ou des artefacts de couture ne conviennent généralement pas à une analyse plus approfondie. La qualité du jeu de données 3D déjà acquis peut être revérifiée à l’aide du mode Multi-Slice.

3. Post-traitement pour quantifier la morphologie et la fonction LV

1. Sélectionnez un jeu de données 3D approprié pour une analyse plus approfondie.
   REMARQUE: Cette partie du protocole nécessite les images 3D de bonne qualité précédemment acquises et enregistrées et peut être effectuée sur l’appareil à ultrasons et un poste de travail séparé.
2. Cliquez sur Mesurer | Volume, puis sélectionnez 4D Auto LVQ.
3. Sur le quadruple écran (trois vues apicales : vues à quatre, deux et trois chambres, et une vue à axe court, cette dernière pouvant être ajustée par un plan horizontal sur les vues à axe long), le logiciel demande Modifier l’alignement des tranches apicales sur les vues standard. Si nécessaire, corrigez manuellement les vues apicales en les inclinant et en les tournant pour afficher la vue standard correspondante, éliminant ainsi le raccourcissement. Réglez l’inclinaison pour aligner l’étrier sur l’axe long du LV en faisant glisser et en déplaçant les étriers sur les vues à axe long. Réglez la rotation par les boutons correspondants ou Rotation de tous sur la machine ou en ajustant les étriers sur l’image à axe court.
   REMARQUE: La recommandation logicielle peut être réinitialisée en appuyant sur le bouton Alignement automatique .
4. Après avoir terminé l’alignement de la vue, cliquez sur l’étape suivante EDV. La trame diastolique terminale (DE) est automatiquement détectée à l’aide du signal ECG, mais peut être corrigée manuellement si nécessaire.
5. Détection semi-automatique de la surface endo- et épicardique BT
   1. Sélectionnez manuellement deux points de repère sur toutes les vues apicales. Tout d’abord, identifiez l’apex LV, puis le milieu de la base LV (niveau de l’anneau mitral) dans n’importe quelle vue apicale. L’algorithme tracera automatiquement le contour de la bordure endocardique de l’ensemble du LV.
      REMARQUE: Il existe deux autres options: Manuel, ce qui signifie que deux repères basaux et un repère apical doivent être définis dans chaque vue apicale, et Auto Init, qui contournera automatiquement le LV sans aucune interaction de l’utilisateur.
   2. Vérifiez la crédibilité du contour dans trois vues apicales, trois vues à axe court de différents niveaux et un quatrième axe court contrôlé par l’utilisateur, pour permettre une vérification visuelle de la surface détectée. La correction du contour est possible en ajoutant manuellement des points qui seront ensuite incorporés dans la ligne de contour.
      REMARQUE: Avec Annuler, le point précédemment ajouté peut être supprimé. Le bouton Réinitialiser réinitialise le contouring pour démarrer la section entière depuis le début. La visibilité des contours peut être ajustée pour permettre l’appréciation de la surface endocardique sur l’image en niveaux de gris. Le remodelage endocardique et épicardique doit être effectué de manière précise et cohérente. Pour une recommandation détaillée, veuillez consulter la référence ^suivante6.
   3. Choisissez l’étape suivante, qui est l’ESV.
   4. Répétez la même procédure (3.5.1-3.5.2) que celle mentionnée dans les points précédents pour identifier et corriger le contour endocardique sur le cadre systolique final.
      REMARQUE: La trame systolique terminale (ES) est automatiquement détectée à l’aide du signal ECG, mais peut être corrigée manuellement si nécessaire. Les valeurs du volume diastolique final (EDV), du volume systolique final (ESV), de la fraction d’éjection (EF), de la fréquence cardiaque (HR), du volume de l’AVC (SV), du débit cardiaque (CO) et de l’indice de sphéricité (SpI) sont déjà affichées à l’écran.
   5. Appuyez sur Volume waveform pour passer à l’étape suivante. Le logiciel affiche un modèle 3D dynamique de la LV ainsi qu’une courbe temps-volume car il trace la surface endocardique tout au long du cycle cardiaque image par image (Figure 1).
      REMARQUE: Ici, il est possible de modifier la bordure endocardique à n’importe quelle image.
   6. Pour l’étape suivante, appuyez sur LV Mass. Le logiciel contourne automatiquement le contour épicardique LV sur le cadre diastolique final et calcule la masse LV (EDMass).
      Remarque : Si nécessaire, modifiez le contour de la surface épicardique en ajoutant des points à inclure (même méthode que celle décrite précédemment) dans n’importe quel plan à axe court ou long. Il est possible de sélectionner le contour à ajuster : Endo, Epi ou Endo+Epi.
   7. Appuyez sur 4D Strain ROI pour l’étape suivante. Le logiciel contourne automatiquement le contour épicardique LV sur le cadre systolique final et calcule la masse systolique finale LV (ESMass).
      Remarque : Si nécessaire, modifiez le contour systolique final de la surface épicardique en ajoutant des points à inclure (même méthode que celle décrite précédemment) dans n’importe quel plan à axe court ou long. ESMass doit avoir une valeur similaire à celle d’EDMass. Cette étape est essentielle pour calculer les valeurs de déformation 3D par suivi des mouchetures.
   8. Appuyez sur 4D Strain Results pour l’étape suivante. Le logiciel visualise le suivi 3D du myocarde sur plusieurs plans à axe court et long et les valeurs de déformation correspondantes des 17 segments LV standard tout au long du cycle cardiaque, image par image. Des courbes de contrainte temporelle et un diagramme à l’œil de bœuf sont également affichés. Les paramètres suivants sont calculés et peuvent être démontrés : déformation longitudinale, déformation circonférentielle, déformation radiale, déformation de surface, rotation et torsion.
      REMARQUE: Il est possible d’exclure un segment LV particulier de l’analyse s’il est considéré comme ayant une faible qualité de suivi par observation visuelle des images ou sur la base de la courbe de contrainte temporelle. Cependant, le logiciel recommande par défaut lors de l’approbation ou du rejet de segment. Les valeurs de déformation codées par couleur peuvent être visualisées sur un modèle 3D dynamique du LV en modifiant la « Mise en page ».
6. Pour terminer l’analyse, appuyez sur Approuver et quitter.

Results

L’analyse 3D du LV est réalisable chez la majorité des patients. Le cas 1 est un volontaire sain avec des volumes et une fonction ventriculaires normaux (Figure 1). Le cas 2 (Figure 2) est un patient de sexe masculin de 64 ans atteint d’une cardiomyopathie dilatée et d’un large complexe QRS (160 ms) de morphologie de bloc de branches du faisceau gauche. Les mesures CMR de référence étaient les suivantes : volume diastolique final...

Discussion

Les mesures morphologiques et fonctionnelles de la VLT représentent les pierres angulaires du diagnostic, de la prise en charge et du suivi des maladies cardiaques; de plus, ils sont de puissants prédicteurs de résultats. En général, l’évaluation de la VV basée sur l’échocardiographie 2D est recommandée par les lignes directrices de pratique actuelles; cependant, l’échocardiographie 3D s’est avérée plus précise car elle est exempte d’hypothèses géométriques concernant la forme ^LV7,8

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Sonde à ultrasons	3V-D/4V-D/4Vc-D	General Electric	n.a.
4D Auto LVQ	General Electric	n.a.logiciel	pour l’analyse
E9/E95	General Electric	n.a.échographe
EchoPac v203	General Electric	n.a.logiciel	pour l’analyse