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Évaluation des tourbillons intracardiaques à l’aide de l’imagerie des taches sanguines dérivée de l’échocardiographie à fréquence d’images élevée chez les nouveau-nés

Published: December 22, 2023 doi: 10.3791/65189
Automatic Translation
1, 2, 3
1John Hunter Hospital, Department of Cardiology, University of Newcastle, 2John Hunter Children’s Hospital, Department of Neonatology, University of Newcastle, 3Institute of Sport and Health Sciences of Paris (IS3P - URP 3625), Université Paris Cité

ERRATUM NOTICE

Summary

Le présent protocole utilise la technologie d’imagerie du moucheture sanguine dérivée de l’échocardiographie pour visualiser l’hémodynamique intracardiaque chez les nouveau-nés. L’utilité clinique de cette technologie est explorée, le corps de liquide en rotation dans le ventricule gauche (connu sous le nom de vortex) est accessible et son importance dans la compréhension de la diastologie est déterminée.

Abstract

Le ventricule gauche (VG) présente un motif unique de remplissage hémodynamique. Au cours de la diastole, un corps en rotation ou un anneau de liquide connu sous le nom de vortex se forme en raison de la géométrie chirale du cœur. On rapporte qu’un vortex joue un rôle dans la conservation de l’énergie cinétique du flux sanguin entrant dans le VG. Des études récentes ont montré que les vortex VG peuvent avoir une valeur pronostique dans la description de la fonction diastolique au repos dans les populations néonatales, pédiatriques et adultes, et peuvent aider à une intervention subclinique précoce. Cependant, la visualisation et la caractérisation du vortex restent peu explorées. Un certain nombre de modalités d’imagerie ont été utilisées pour visualiser et décrire les schémas de flux sanguin intracardiaque et les anneaux vortex. Dans cet article, une technique connue sous le nom d’imagerie des mouchetures sanguines (BSI) est particulièrement intéressante. La BSI est dérivée de l’échocardiographie Doppler couleur à fréquence d’images élevée et offre plusieurs avantages par rapport aux autres modalités. À savoir, BSI est un outil de chevet peu coûteux et non invasif qui ne repose pas sur des agents de contraste ou des hypothèses mathématiques étendues. Ce travail présente une application détaillée, étape par étape, de la méthodologie BSI utilisée dans notre laboratoire. L’utilité clinique de l’ICB n’en est encore qu’à ses débuts, mais elle s’est révélée prometteuse au sein des populations pédiatriques et néonatales pour décrire la fonction diastolique dans les cœurs surchargés. Un objectif secondaire de cette étude est donc de discuter des travaux cliniques récents et futurs avec cette technologie d’imagerie.

Introduction

Les schémas de flux sanguin intracardiaque jouent un rôle clé dans le développement cardiaque, en commençant par la morphogenèse fœtale et en se poursuivant tout au long de la vie1. La contrainte de cisaillement hémodynamique joue un rôle central dans la stimulation de la croissance et de l’architecture de la cavité cardiaque via l’activation de gènes spécifiques 2,3. Cela se produit à la fois au stade intra-utérin et dans les premiers stades de la vie, soulignant ainsi l’importance de l’influence hémodynamique sur le développement cardiaque précoce et le report à l’âge adulte3.

Les lois de la dynamique des fluides stipulent que le sang passant le long d’une paroi vasculaire se déplace plus lentement lorsqu’il est le plus proche de la paroi et plus rapidement lorsqu’il se trouve au centre d’un vaisseau, où la résistance est plus faible. Ce phénomène peut être démontré dans n’importe quel grand vaisseau avec un Doppler à onde d’impulsion comme l’enveloppe intégrale temporelle typique de la vitesse Doppler4. Lorsque le sang pénètre dans une cavité plus grande telle que le cœur, le sang le plus éloigné de la surface endocardique continue d’augmenter sa vitesse par rapport au sang le plus proche de cette surface et crée un corps de liquide en rotation, connu sous le nom de vortex. Une fois créés, les tourbillons sont des structures d’écoulement automotrices qui aspirent généralement le fluide environnant via des gradients de pression négatifs. Ainsi, un vortex peut déplacer un plus grand volume de sang qu’un jet de liquide droit équivalent, favorisant une plus grande efficacité cardiaque 4,5.

La littérature suggère que le but évolutif des tourbillons est de conserver l’énergie cinétique, de minimiser les contraintes de cisaillement et de maximiser l’efficacité de l’écoulement 4,5,6. En ce qui concerne spécifiquement le cœur, il s’agit notamment de stocker l’énergie hémodynamique dans un mouvement rotatif, de faciliter la fermeture des valves et de propager le flux sanguin vers la voie d’écoulement, comme le montre la figure 1. Des schémas de flux sanguin intracardiaque modifiés sont attendus dans des situations pathologiques telles que les états de surcharge volumique et dans les cas de valvules artificielles 7,8. C’est là que réside le véritable potentiel diagnostique des vortex en tant que prédicteurs précoces des résultats cardiovasculaires chez l’adulte.

L’hémodynamique intracardiaque a suscité un intérêt croissant dans la littérature, tant chez l’adulte que chez l’enfant. Plusieurs modalités sont disponibles pour l’évaluation qualitative et quantitative de l’hémodynamique intracardiaque et ont été résumées de manière exhaustive dans une revue récente, avec un accent particulier sur le vortex intracardiaque9. Une modalité très prometteuse est l’imagerie du moucheture sanguine (BSI) dérivée de l’échocardiographie, qui offre la possibilité de mesurer de manière non invasive un certain nombre de caractéristiques qualitatives et quantitatives du vortex, décrites ci-dessous, à un coût relativement faible et avec une excellente reproductibilité10. BSI est actuellement disponible dans le commerce à l’aide d’un système d’échographie cardiaque haut de gamme avec une sonde S12 ou S6 MHz. Les caractéristiques de suivi des taches sont analogues à celles utilisées dans le suivi des mouchetures tissulaires pour étudier la déformation myocardique 11,12,13. Étant donné que les globules rouges ont tendance à se déplacer plus rapidement et avec une fréquence Doppler plus élevée que les tissus environnants, les deux signaux peuvent être séparés en appliquant un filtre temporel. BSI utilise un algorithme de meilleure correspondance pour quantifier le mouvement des taches de sang directement sans utiliser d’agents de contraste. Les mesures de vitesse sanguine peuvent être visualisées sous forme de flèches, de lignes de courant ou de lignes de trajectoire avec ou sans images Doppler couleur sous-jacentes, et peuvent mettre en évidence les zones d’écoulement complexe10.

Il a été démontré que le BSI a une bonne faisabilité et une bonne précision pour quantifier les modèles de flux sanguin intracardiaque, avec une excellente validité par rapport à un instrument fantôme de référence et à un Doppler pulsé 7,10,11. Bien qu’encore très nouveau, le BSI est un outil clinique prometteur pour le diagnostic précoce de diverses physiopathologies cardiaques. L’application clinique de l’imagerie vortex s’est révélée prometteuse chez les nouveau-nés. Plus précisément, le comportement d’un vortex dans le ventricule gauche (VG) peut avoir des implications à long terme sur le remodelage cardiaque et la prédisposition à l’insuffisance cardiaque.

Le mécanisme liant les tourbillons au remodelage ventriculaire gauche est encore peu exploré, mais a été récemment étudié dans notre laboratoire et fait l’objet de travaux en cours11. Cet article méthodologique vise à décrire l’utilisation de l’IS dans l’exploration des vortex intracardiaques et à discuter des utilisations pratiques et cliniques des vortex dans l’évaluation de la fonction diastolique dans diverses populations. Un objectif secondaire est de discuter de la pertinence clinique de l’ICS et de présenter certains des travaux précédemment effectués chez les nouveau-nés.

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Protocol

Toutes les procédures effectuées dans le cadre d’études impliquant des participants humains étaient conformes aux normes éthiques du comité de recherche institutionnel et/ou national et à la Déclaration d’Helsinki de 1964 et à ses amendements ultérieurs ou à des normes éthiques comparables. Le consentement éclairé a été obtenu de toutes les familles des participants inclus dans l’étude. Toutes les images et tous les clips vidéo ont été anonymisés à la suite de l’acquisition.

1. Préparation du patient

  1. Installez l’échographe à côté du lit du patient et connectez un électrocardiogramme à trois dérivations (voir le tableau des matériaux).
  2. Entrez le code du patient et les détails pertinents, tels que la longueur et le poids du corps, et effectuez l’échocardiogramme selon les normes décrites précédemment12.

2. Acquisition d’images

  1. Spécifiquement pour BSI, obtenez une vue superficielle du BT dans la vue apicale à quatre chambres avec une largeur de secteur étroite, permettant une fréquence d’images d’acquisition comprise entre 400 et 600 Hz.
  2. Ouvrez une boîte de couleur au-dessus de la cavité ventriculaire gauche, rétrécissez au maximum pour n’inclure que la région allant de la valve mitrale à l’apex endocardique et du bord endocardique septal au bord endocardique de la paroi latérale.
  3. Augmentez le gain de couleur jusqu’au point de moucheter et réduisez légèrement. Réglez la limite de l’échelle de vitesse Doppler de couleur sur la vitesse diastolique appropriée (20-30 cm/s chez les prématurés) pour remplir au maximum la case de couleur avec l’afflux diastolique plus lent.
  4. Sur le panneau de commande à écran tactile de l’équipement (voir le tableau des matériaux), appuyez sur le mode BSI pour afficher les directions d’écoulement intracardiaque et les tourbillons au format couleur RAW. Ajustez la position et la taille de la boîte BSI pour inclure la région d’écoulement d’intérêt et enregistrez au moins deux cycles cardiaques.
  5. Répétez la procédure dans la vue apicale du VG à grand axe ou dans d’autres vues où une évaluation hémodynamique intracardiaque est nécessaire (Figure 2 et Figure 3).

3. Analyses d’images

NOTE : Les techniques d’analyse d’images pour le vortex BT ont été brièvement décrites dans des travaux antérieurs de notre laboratoire11. Le protocole utilisé pour évaluer les vortex intracardiaques est le suivant (Figure 3 et Figure 4).

  1. Enregistrez deux cycles cardiaques de chaque patient respectif sur des supports externes au format RAW DICOM et transférez-les vers une station de laboratoire avec un logiciel de traitement d’image (voir la table des matériaux) installé pour des analyses détaillées hors ligne.
  2. Une fois hors ligne, identifiez le vortex le plus important ou le plus principal.
    REMARQUE : Le vortex principal est visualisé sous la forme d’une structure allongée, de forme ovale, tournant dans le sens inverse des aiguilles d’une montre, située dans le quadrant supérieur gauche du ventricule gauche, près du septum, la zone de vortex maximale se trouvant en fin de diastole (pendant l’onde A transmissible) chez les prématurés (vidéo 1). Le vortex principal se trouve généralement pendant l’onde E transmise pour les nourrissons plus âgés et les enfants.
  3. Notez le nombre de tourbillons de forme ovale indépendants et complets qui se forment tout au long du cycle cardiaque pour chaque clip.
  4. Mesurez la position du vortex principal par rapport aux points de repère connus dans le LV. Pour déterminer la profondeur du vortex, à l’aide de l’outil « mesure de distance » du logiciel d’analyse, mesurez la distance verticale entre l’œil du vortex et le milieu de l’anneau de la valve mitrale. Pour la position transversale du vortex, mesurez la distance horizontale entre l’œil du vortex et le bord endocardique du septum interventriculaire.
  5. Mesurez les distances verticales et horizontales bord à bord du vortex principal par rapport à la longueur et à la largeur BT pour obtenir la forme du vortex.
    REMARQUE : Cela permet également d’estimer l’indice de sphéricité du vortex en divisant la longueur par la largeur.
  6. À l’aide de l’outil « mesure de traçage » du logiciel d’analyse, cliquez sur l’anneau de vortex le plus externe et tracez-le à l’endroit où le vortex principal est le plus important pour déterminer la zone du vortex principal.
  7. Pour évaluer le temps de formation du vortex maximal (PVFT), enregistrez le cadre cardiaque lorsque le vortex apparaît pour la première fois (anneaux circulaires délimités) dans le cadre cardiaque où le vortex principal est le plus important et calculez le nombre de cadres par rapport au nombre total de cadres dans un cycle cardiaque pour le patient.
  8. Pour évaluer la durée du vortex, mesurez les images à partir desquelles le vortex apparaît pour la première fois lorsque le vortex perd sa formation d’anneau circulaire. La durée du vortex est ensuite calculée comme le nombre d’images par rapport au nombre total d’images de ce patient au cours d’un cycle cardiaque (Figure 5).

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Representative Results

L’acquisition de clips vortex est comparable à la méthodologie standard universellement employée pour obtenir des clips Doppler couleur. Des études pionnières chez l’adulte ont décrit des tourbillons à l’aide des vues apicales à deux, trois et quatre chambres14. Le vortex LV est une structure en forme d’anneau qui se déplace de la base à l’apex. BSI visualise le diamètre interne de l’anneau (Figure 2). Un anneau vortex n’est généralement pas de forme symétrique, c’est pourquoi d’autres plans d’imagerie peuvent présenter une morphologie ou une position de vortex variable. Dans une petite analyse de 20 patients, il a été constaté que la position du vortex était comparable. En particulier, l’indice de sphéricité du vortex était plus élevé dans la vue à quatre chambres que dans la vue à trois chambres (Figure 3). La présente étude a adopté la vision à trois chambres pour l’imagerie vortex, qui a donné les images les plus reproductibles de notre expérience.

Des travaux récents de notre laboratoire ont décrit l’application clinique réussie du BSI11 dérivé de l’échocardiographie. Une population de 50 nouveau-nés prématurés a reçu un échocardiogramme complet, qui comprenait une évaluation BSI, ainsi que des données cliniques traditionnelles telles que la pression artérielle et l’état respiratoire. La faisabilité et la fiabilité de l’acquisition et de l’interprétation des tourbillons chez les nouveau-nés étaient élevées et ont démontré que les tourbillons pouvaient être décrits en détail selon la méthodologie décrite ci-dessus. Plus précisément, une gamme de valeurs pour la surface, la position, la morphologie, le nombre de vortex apparents et les caractéristiques temporelles, ainsi que les paramètres traditionnels de la structure et de la fonction cardiaques, ont été identifiées. De plus, la population a été subdivisée en quartiles en fonction des volumes de VG indexés et a montré des différences significatives entre les groupes des quartiles supérieurs et inférieurs pour divers paramètres clés du vortex (tableau 1).

Les analyses ont révélé plusieurs associations clés entre les nouveaux paramètres du vortex BSI et les paramètres traditionnels dérivés de l’échocardiographie de la fonction diastolique et de la morphologie du VG. Une forte corrélation positive a été observée entre la surface du vortex et la dimension diastolique terminale du VG (r = 0,50, p < 0,01), et une corrélation inverse a été observée entre la durée du vortex et le rapport Ee' - une mesure de substitution de la pression diastolique en fin de LV12 (r = -0,56, p < 0,01). Ces données suggèrent que les tourbillons peuvent fournir un aperçu unique de la fonction diastolique d’une population néonatale et fournir un soutien supplémentaire aux paramètres traditionnels bien établis.

Les principales associations décrites ci-dessus entre la surface du vortex et la morphologie du VG ont incité d’autres travaux en cours sur l’hypothèse selon laquelle l’énergie cinétique de l’hémodynamique intracardiaque peut influencer le remodelage cardiaque précoce du VG chez les prématurés. Une étude prospective à plus grande échelle a jusqu’à présent révélé qu’au moins un nourrisson très prématuré sur quatre présente des signes de remodelage cardiaque VG au moment de la sortie. Cependant, il existe peu d’informations disponibles sur les mécanismes sous-jacents. Des évaluations préliminaires ont révélé que les tourbillons étaient moins allongés au jour postnatal 7 après la naissance prématurée chez les nourrissons qui ont ensuite développé un remodelage cardiaque, ce qui soutient l’hypothèse selon laquelle les schémas de flux sanguin intracardiaque peuvent jouer un rôle important dans le développement cardiaque après une naissance prématurée15. D’autres études sont nécessaires pour valider ces résultats et déterminer si une intervention précoce et à court terme peut potentiellement prévenir cette voie de développement cardiaque anormal.

L’application de la BSI dans la caractérisation de l’hémodynamique intracardiaque a également été explorée dans d’autres points de repère cardiaques où des modèles d’écoulement uniques sont présents (Figure 6). Des évaluations préliminaires des schémas d’afflux bi-caval sont effectuées dans l’oreillette droite (vidéo 2) et dans l’hémodynamique des voies d’écoulement ventriculaire droit pendant la diastole (vidéo 3). Ces études pilotes visent à mieux décrire les modèles de retour veineux chez les nouveau-nés ayant différents niveaux d’assistance respiratoire et à mieux comprendre les interrelations entre les changements respiratoires et la fonction diastolique.

Figure 1
Figure 1 : Hémodynamique intracardiaque ventriculaire gauche. Cette illustration montre visuellement les schémas de flux sanguin intracardiaque et la formation de vortex dans le VG. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 2
Figure 2 : Anneau vortex ventriculaire gauche. Ce schéma montre l’anneau vortex vu à partir d’une vue apicale à trois chambres à l’aide d’une imagerie Doppler couleur bidimensionnelle et d’un suivi de chatoiement. Lors de l’utilisation de la vue apicale à trois chambres, le vortex principal (chambre de Smain 3) est plus petit que la vue à quatre chambres (chambre de Smain 4). Le vortex principal est généralement plus grand que les vortex secondaires (Ssec). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 3
Figure 3 : Tourbillons dérivés de l’imagerie des mouchetures sanguines dans les vues apicales. Il s’agit d’une comparaison des tourbillons dérivés de BSI démontrée à l’aide de la vue apicale à quatre chambres (à gauche) et de la vue apicale à trois chambres (à droite). Les graphiques représentent les différentes formes et emplacements des tourbillons dans les deux fenêtres apicales. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 4
Figure 4 : Évaluation de la morphologie des vortex. Ce diagramme illustre les méthodes manuelles utilisées dans notre laboratoire pour obtenir les paramètres morphologiques des vortex à partir de la vue apicale à quatre chambres. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 5
Figure 5 : Évaluation des caractéristiques temporelles des tourbillons. Cette figure illustre les méthodes utilisées pour obtenir les caractéristiques de synchronisation des tourbillons, telles que la durée des tourbillons et le temps de formation des tourbillons de pointe. La ligne rouge verticale indique à quel stade du cycle cardiaque un événement vortex se produit. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 6
Figure 6 : Suivi des taches sanguines dans d’autres cavités cardiaques. Cette figure montre l’hémodynamique intracardiaque dans d’autres cavités cardiaques. Dans le ventricule droit (RV), le vortex principal est une structure rotative dans le sens des aiguilles d’une montre qui roule le long du septum avec sa surface maximale juste avant la valve pulmonaire et l’artère (PA). Dans l’oreillette droite (RA), un vortex principal se forme en raison du mélange de l’afflux via la veine cave inférieure (IVC) et la veine cave supérieure (SVC) près du bord inférieur de la paroi latérale et avec une rotation dans le sens inverse des aiguilles d’une montre, et parfois une deuxième rotation dans le sens des aiguilles d’une montre près de l’appendice RA. L’oreillette gauche (LA) a des zones limitées où le flux des quatre veines pulmonaires ne se mélange pas directement, et les tourbillons peuvent être difficiles à capturer. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

LVEDVi Quartile inférieur LVEDVi Quartile supérieur
Fraction d’éjection (%) 67(5) 69(5)
Déformation longitudinale (%) 20.3(1.6) 23.5(2.7)*
MV VTI (cm) 6.4(1.9) 9.6(2.8)**
Ratio EA 0.69(0.12) 0.84(0.10**
Ratio Ee' 13.3(2.9) 19.7(8.0)*
Équipe de recherche intraveineuse (ms) 54(8) 44(8)**
Emplacement
Profondeur du vortex 0.58(0.10) 0.56(0.07)
Position transversale du vortex 0.29(0.07) 0.37(0.15)**
Géométrie
Surface du vortex (cm 2) 0.44(0.28) 0.57(0.21)
Aire de vortex indexée à la zone BT 0.20(0.12 0.18(0.05)
Propriétés temporelles
Heure de début du vortex (% du RR) 88(5) 76(8)**
Temps de formation du vortex de pointe (% du RR) 91(2) 82(8)**
Durée du vortex (% de RR) 16(4) 11(2)**

Tableau 1 : Comparaison entre les nourrissons ayant le quartile le plus bas et le quartile le plus élevé des volumes de VG indexés. Les données sont présentées sous forme de moyennes + écart-type (ET). **p < 0,01, *p < 0,05. Abréviations : IVRT = temps de relaxation isovolumique ; LVEDVi = volume de la diastolique terminale du ventricule gauche indexé sur le poids ; MV = valve mitrale. Le tableau est réutilisé à partir de la référence11.

Vidéo 1 : Captures d’écran de la vidéo du vortex LV. Veuillez cliquer ici pour télécharger cette vidéo.

Vidéo 2 : Captures d’écran de la vidéo du vortex d’entrée bi-cavale. Veuillez cliquer ici pour télécharger cette vidéo.

Vidéo 3 : Captures d’écran de la vidéo du vortex de la voie d’écoulement ventriculaire droit. Veuillez cliquer ici pour télécharger cette vidéo.

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Discussion

L’importance de visualiser et de comprendre le vortex intracardiaque
Il existe de nombreuses applications cliniques possibles de l’imagerie vortex dérivée de l’échocardiographie à fréquence d’images élevée. Leur capacité à fournir des informations précieuses sur la dynamique du flux intracardiaque a suscité l’intérêt d’études récentes16. De plus, l’imagerie vortex peut permettre de détecter des changements présymptomatiques dans l’architecture et la fonction du VG chez les nouveau-nés, ce qui peut avoir une incidence sur le remodelage cardiaque à long terme à l’âge adulte15. Ceci, à son tour, peut augmenter la précision et les résultats pronostiques des traitements de suivi et des chirurgies. L’utilisation du BSI dans la visualisation des vortex intracardiaques a récemment gagné du terrain dans la littérature, mais reste largement inexplorée. Outre les travaux du présent laboratoire sur les nouveau-nés prématurés, d’autres publications cliniques ont démontré que l’ICS dérivée de l’échocardiographie est réalisable et cliniquement pertinente chez les nourrissons atteints de cardiopathie congénitale 7,17, de pathologie valvulaire18 et même de pathologie ventriculaire droite19.

L’utilité de l’imagerie vortex dans l’évaluation de la fonction diastolique
La fonction diastolique du VG décrit sa capacité à se remplir de sang et à préparer un volume d’AVC à l’éjection. Des progrès majeurs ont été réalisés dans la compréhension de la fonction diastolique chez les patients atteints d’insuffisance cardiaque avec fraction d’éjection préservée (HFpEF), en particulier en ce qui concerne la physiopathologie, le diagnostic et le pronostic avec l’échocardiographie20,21. La fonction diastolique du cœur implique un processus biochimique actif de relaxation myocardique, où l’actine et la myosine se détachent et la tension dans les fibres musculaires myocardiques commence à diminuer. Lorsque la valve mitrale s’ouvre, le sang pénètre dans le VG par aspiration créée par le recul élastique des fibres myocardiques se déplaçant vers leur longueur d’origine (forces de rétablissement). Cela abaisse la pression de la cavité VG et crée un gradient de pression entre l’oreillette et le ventricule. La phase finale de la fonction diastolique est générée par la contraction auriculaire, qui augmente la pression LA au-dessus de la pression VG et établit la pression et le volume finaux de la VG avant la fermeture de la valve mitrale et le début de la contraction22.

D’un point de vue hémodynamique, la diastole VG implique le passage d’une colonne de sang oxygéné des oreillettes dans le ventricule en vue de l’éjection. La position de la voie d’écoulement du VG adjacente à l’anneau mitral, signifie que le sang pénètre dans le ventricule de manière basale à apicalement et quitte le ventricule de manière apicale à basale. Les progrès récents dans la compréhension de l’hémodynamique intracardiaque suggèrent que cette redirection du flux sanguin se produisant lors de la transition du remplissage ventriculaire gauche à l’éjection suit une direction de rotation spécifique pour minimiser les forces de cisaillement sur le myocarde et conserver l’énergie cinétique de la colonne sanguine en mouvement, d’où la formation d’un vortex intraventriculaire 4,5 (Figure 1).

Les lignes directrices de la diastologie ont été résumées par l’American Society of Echocardiography et l’Association européenne d’imagerie cardiovasculaire12. Il existe plusieurs limites au Doppler standard et à l’évaluation dérivée bidimensionnelle de la fonction diastolique. Ceux-ci comprennent, mais sans s’y limiter, la fréquence cardiaque, la dépendance à l’angle Doppler, la qualité du signal et la difficulté d’évaluer le dysfonctionnement diastolique à l’aide de plusieurs paramètres, qui ne s’alignent souvent pas. Ainsi, la proposition d’un paramètre indépendant de l’angle et de la fréquence cardiaque, avec le potentiel d’un aperçu détaillé de la relaxation et du remplissage du VG à partir d’une seule mesure primaire, est rendue possible avec l’introduction du vortex intracardiaque.

Comme le révèlent les résultats actuels, la visualisation du vortex fournit plusieurs paramètres, permettant d’avoir un aperçu de la fonction cardiaque diastolique. Plus précisément, une association significative entre la surface/forme du vortex et la morphologie du VG a été démontrée, ainsi que la pertinence de la synchronisation du vortex dans la prédiction de la pression diastolique en fin de VG. De plus, des variations de la position du vortex en fonction du plan d’imagerie utilisé sont également observées (Figure 3), ainsi que des différences de position chez les enfants atteints de cardiopathie congénitale dans les travaux d’autres auteurs (c’est-à-dire le vortex positionné plus près du septum interventriculaire dans les cas de surcharge de volume et les patients atteints de pathologie valvulaire 7,12). Le nombre de vortex observés dans le BT peut théoriquement être lié à l’architecture du BT, mais n’a pas encore montré de signification statistique dans ce travail et dans le travail d’autres. Enfin, l’imagerie vortex peut donner lieu à des mesures numériques plus complexes, telles que la vorticité, la perte d’énergie et l’énergie cinétique stockée, qui ont montré une certaine valeur pronostique dans l’étude des valvulopathies congénitales, telles que les valves aortiques bicuspides18. L’application clinique du BSI peut fournir des informations supplémentaires réalisables au Doppler couleur conventionnel, aidant à améliorer la visualisation des schémas hémodynamiques anormaux dans des pathologies telles que les shunts, la régurgitation valvulaire et la sténose17.

Imagerie et analyse du vortex intracardiaque : avantages et inconvénients
Comme décrit précédemment, les schémas de flux sanguin intracardiaque peuvent être visualisés à l’aide de l’imagerie par résonance magnétique (IRM) cardiaque, ainsi que de la vélocimétrie d’imagerie particulaire dérivée de l’échocardiographie, de la cartographie des flux vectoriels et du BSI6. Chez les nouveau-nés, le BSI présente les plus grands avantages en raison de sa nature non invasive et de son application au chevet du patient. De plus, étant donné que la résolution de l’image et la pénétration du faisceau d’ultrasons sont inversement liées, la très petite surface corporelle d’un nouveau-né permet d’utiliser une haute résolution sans la sacrifier pour la profondeur de pénétration. À l’inverse, comme le BSI nécessite des fréquences d’images et une résolution élevées afin de capturer les tourbillons intracardiaques, cette technologie n’est actuellement pas en mesure d’être réalisée chez les patients de grande taille, tels que les adultes, où les exigences de pénétration plus élevées compromettent la résolution. Jusqu’à présent, le plus grand nombre de patients chez lesquels l’ICS a été appliquée avec succès appartenait à une population d’enfants dont l’âge médian était de 7 ans et dont la surface corporelle atteignait 1,22 m27.

Une autre limite de l’imagerie BSI est sa dépendance à l’égard d’images bidimensionnelles de haute qualité pour estimer les tourbillons avec précision. À l’heure actuelle, le BSI n’est pas disponible en échocardiographie tridimensionnelle, ce qui limite la visualisation de cette structure tridimensionnelle complexe. De plus, le BSI subit une perte significative du rapport signal/bruit en raison de sa profondeur de pénétration limitée. En pratique, cela signifie qu’un nouveau-né instable qui se déplace pendant l’examen et une structure corporelle qui empêche une vision optimisée et définie du VG à quatre chambres peuvent constituer des obstacles importants avec cette technologie. Des méthodes pour calmer le nouveau-né pendant l’examen (par exemple, l’utilisation de saccharose) et d’autres techniques pour optimiser la qualité de l’image VG dans la vue à quatre chambres (par exemple, les techniques de positionnement du nouveau-né et de l’opérateur) doivent être facilement mises en œuvre.

Enfin, cette étude s’est limitée commercialement aux caractéristiques tourbillonnaires de la technologie choisie (c.-à-d. BSI dérivée de l’échocardiographie). Bien que la pertinence clinique et la reproductibilité de ces mesures gagnent du terrain dans la littérature, il est encore nécessaire de valider davantage ce que ces marqueurs signifient dans diverses pathologies et comment ils se comparent à d’autres modalités d’imagerie. Par exemple, l’architecture, le positionnement et la synchronisation des vortex peuvent être très utiles dans les cardiopathies congénitales, tandis que les paramètres d’énergie cinétique, qui ne sont pas encore disponibles avec la BSI, peuvent être utiles dans les études en série à long terme sur le remodelage cardiaque.

Orientations futures
En résumé, le BSI est de plus en plus reconnu comme un outil peu coûteux, non invasif et précieux pour évaluer l’hémodynamique intracardiaque et, plus précisément, les vortex. Les travaux du présent laboratoire ont permis de vérifier sa reproductibilité et de démontrer son utilité clinique et pratique en tant qu’outil complémentaire pour l’évaluation de la fonction cardiaque et le remodelage après une naissance prématurée8. À l’avenir, le lien hypothétique entre les forces de cisaillement intracardiaques sur le myocarde et le remodelage cardiaque subséquent observé à différents moments du développement précoce de la vie nécessite une attention plus approfondie. Jusqu’à présent, seules les caractéristiques architecturales et temporelles des tourbillons ont été explorées. Cependant, comme nous l’avons mentionné précédemment, l’acquisition de paramètres énergétiques tels que l’énergie cinétique de rotation et la vorticité peut fournir un aperçu supplémentaire du mécanisme reliant les modèles d’écoulement et le remodelage cardiaque défavorable. Sur le plan clinique, cela pourrait par la suite permettre de mettre en œuvre des interventions plus rapides chez les patients à risque.

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Disclosures

Les auteurs n’ont aucune divulgation ou conflit d’intérêts à déclarer.

Acknowledgments

Nous tenons à remercier le service de soins intensifs néonatals de l’hôpital John Hunter d’avoir permis l’exécution de notre travail en cours, ainsi que les parents de nos très petits et précieux participants.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Tomtec Imaging Systems GmbH Phillips GmbH Corporation Offline ultrasound image processing tool, used for calculating all vortex measurements
Vivid E95 General Electrics NA Cardiac Ultrasound device used to capture Echocardiography-derived Blood Speckle Imaging

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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Ce mois-ci dans JoVE numéro 202

Erratum

Formal Correction: Erratum: Assessing Intracardiac Vortices with High Frame-Rate Echocardiography-Derived Blood Speckle Imaging in Newborns
Posted by JoVE Editors on 02/22/2024. Citeable Link.

An erratum was issued for: Assessing Intracardiac Vortices with High Frame-Rate Echocardiography-Derived Blood Speckle Imaging in Newborns. The Authors section was updated. The affiliation for author Damien Vitiello has been updated to: Institute of Sport and Health Sciences of Paris (IS3P - URP 3625), Université Paris Cité 

Évaluation des tourbillons intracardiaques à l’aide de l’imagerie des taches sanguines dérivée de l’échocardiographie à fréquence d’images élevée chez les nouveau-nés
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Crendal, E., De Waal, K., Vitiello,… More

Crendal, E., De Waal, K., Vitiello, D. Assessing Intracardiac Vortices with High Frame-Rate Echocardiography-Derived Blood Speckle Imaging in Newborns. J. Vis. Exp. (202), e65189, doi:10.3791/65189 (2023).

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