Nouvelles techniques échocardiographiques

Analyse des déformations par signature acoustique : un outil à maturité ? E. Donal (Rennes) L’évaluation de la fonction ventriculaire gauche (VG) est un des principaux paramètres étudiés en échocardiographie. Elle repose en grande partie sur la mesure des volumes et de la fraction d’éjection (FE). Cependant, la fonction VG est liée à différentes composantes de déformations myocardiques (ou « strains ») complexes qui ne peuvent se résumer à la simple expression d’une variation de volume et donc à la seule évaluation de la FE. De nombreux travaux ont montré que les fibres myocardiques sont organisées de façon complexe, en spirale autour de la cavité VG : les fibres les plus internes et celles les plus externes ont une orientation longitudinale tandis que les fibres à mi-paroi ont une disposition principalement circonférentielle (1). Cette organisation varie de la base à l’apex et entre les différentes parois (figure 1). Figure 1. Organisation des fibres myocardiques. Selon Torrent-Guasp, les fibres myocardiques forment une bande musculaire continue organisée en deux hélices distinctes qui réalisent un mouvement de torsion-rotation au cours du cycle cardiaque (figure 2) (2). Figure 2. Théorie de la double hélice de fibres de Torrent-Guasp. Cette disposition des fibres est responsable d’une déformation systolique complexe tridimensionnelle pouvant être simplifiée en un épaississement radial, un raccourcissement longitudinal et un raccourcissement circonférentiel de la paroi myocardique, influencés par le mouvement de torsion qui s’exerce entre la base et l’apex du VG. En résumé, au cours du cycle cardiaque, la paroi VG s’épaissit, se raccourcit et le VG « twist » (se tord) sur lui-même autour de son grand axe. Depuis 2004, une nouvelle méthode, l’analyse des déformations myocardiques par la technique du « speckle tracking 2D » (ou 2D strain) utilise l’imagerie d’harmonique en niveaux de gris et permet un suivi « image après image » (« tracking ») de petits éléments de l’image échocardiographique appelés marqueurs acoustiques (« speckles »), spécifiques d’une région d’intérêt et qui se modifient d’une image à l’autre dans le temps au cours du cycle cardiaque (figure 3) (3). Figure 3. Principe du speckle tracking : suivi des marqueurs acoustiques au cours du cycle cardiaque, calcul des déformations (Leitman M et al JASE 2004). Ces speckles sont la résultante de la diffusion et de la réflexion du faisceau ultrasonore dans le tissu myocardique. Le tracking peut s’effectuer dans les 3 composantes directionnelles de la contraction myocardique : radiale, longitudinale et circonférentielle (figure 4) . En pratique, le speckle tracking repose sur un algorithme particulier (corrélation, cross corrélation normalisée, somme des différences absolues ou somme des différences au carré), qui permet un traitement temporel et spatial de l’image. De nombreuses études ont permis de valider l’utilisation du 2D strain en routine, après obtention de bonnes corrélations avec les méthodes de référence (invasive comme la sonomicrométrie ou non invasive comme l’IRM). L’analyse 2D des déformations par le suivi des marqueurs acoustiques présente de nombreux avantages. Elle n’est pas dépendante de l’angle d’incidence du faisceau ultrasonore (à l’opposé du Doppler tissulaire). Elle permet une analyse bidimensionnelle et prochainement tridimensionnelle des déformations. Elle offre une bonne reproductibilité et une bonne faisabilité en particulier concernant la déformation longitudinale qui est le paramètre le plus robuste actuellement (7 % de variabilité de mesure inter-observateur en moyenne). De multiples applications cliniques sont à envisager : cardiopathies à FE préservée, suivi des patients insuffisants cardiaques (IC), étude de l’asynchronisme mécanique, etc. Figure 4. Trois principales composantes de déformation du VG : longitudinale, radiale et circonférentielle L’évaluation de la fonction cardiaque par l’analyse des déformations peut-elle supplanter la mesure de la fraction d’éjection ? A. Mignot (Pessac) Comme cela a été rappelé par E. Donal, la fonction myocardique est un phénomène complexe avec une composante de contractilité radiale, une composante de contractilité circonférentielle et une composante de contractilité longitudinale. Lorsque l’on compare l’analyse de la déformation longitudinale (strain longitudinal global, SLG) à l’étude de la fraction d’éjection (FE), il faut d’abord noter qu’elles s’intéressent à des composantes de contractilité différentes puisque la FE représente à 90 % la composante radiale, là où la déformation longitudinale étudie, par définition, la composante longitudinale. • Une série de travaux établissent la place de l’analyse de la déformation longitudinale dans la pratique cardiologique quotidienne. • Le strain longitudinal (contrairement à la FE, au strain radial ou au strain circonférentiel) diminue significativement avec l’âge : -19,6 ± 2,4 % chez le sujet âgé : versus -22,2 ± 1,9 % chez le sujet jeune (p 0,01) (4). • Il a été également démontré une altération significative des déformations et notamment de la déformation longitudinale chez le sujet porteur de myocardiopathie hypertrophique alors même que la FE n’est pas altérée (5). Dans ce même travail, la variabilité de mesure intra-observateur et inter-observateur du SLG étaient de 7,5 % et 7,9 % en moyenne, respectivement (figure 5). • Le rétrécissement valvulaire aortique serré est également un autre exemple de FEVG normale avec altération de la composante longitudinale de déformation systolique (SLG). Par ailleurs, le strain longitudinal réduit en deçà de -13 % au niveau des segments basaux présente une valeur pronostique péjorative en termes d’événements cardiovasculaires chez ces patients (6). • Dans la cardiopathie hypertensive, il existe également une altération du SLG qui est à nouveau inférieur à celui des sujets témoins (-20,4 ± 3,0 % versus -22,1 ± 2,2 % chez les sujets sains, p = 0,03) ; cette altération du SLG est bien corrélée au degré de fibrose myocardique estimée par des méthodes biologiques (7). • Il existe également un intérêt pour détecter le rejet histologique après transplantation cardiaque ou encore la cardiotoxicité secondaire aux anthracyclines (8). • Dans le travail de Wang et coll. (9), les patients avec insuffisance cardiaque à FE préservée ont un strain significativement abaissé (-12 %) et la valeur seuil de -16 % permet de prédire au mieux le risque d’ICFEP par rapport à des sujets témoins. • Une récente étude multicentrique (Bordeaux, Rennes, Marseille) a étudié la valeur pronostique du SLG chez 147 patient IC avec FEVG 45 %. La courbe ROC du SLG était plus prédictive d’événements (AUC 0,83) que celle de la FEVG (AUC 0,72, p 0,05) (10). De plus, la valeur seuil de -7 % a été retenue permettant de mieux prédire ce pronostic plus défavorable à 12 mois en termes d’événements cardio-vasculaires (RR 7,02, p 0,00001). Figure 5. Exemple d’altération modérée du SLG à -17.3% chez un patient porteur de cardiomyopathie hypertrophique non obstructive avec FEVG normale. La principale limite du SLG est la nécessité de régler l’appareil à une cadence image > 50 images/s (Hz) lors de l’acquisition. La FEVG peut être plus limitée que le SLG par une qualité de fenêtre ultrasonore médiocre et présente une variabilité inter- et intra-observateur plus importante (10-15 % au lieu de 7 % avec le SLG). Les possibilités d’optimisation de la mesure de la FEVG comprennent l’opacification de la cavité VG par des produits de contraste comme le SonoVue (Bracco ®) (11) ou l’analyse 3D (12) qui permet de diminuer la variabilité de mesure en dessous de 10 %. L’analyse des déformations sera probablement prochainement améliorée par l’analyse en 3D qui permettra le suivi des marqueurs acoustiques au cours de leur changement de plan de coupe et une analyse simultanée des 3 composantes de déformation (figure 6). Au total, le SLG en mode bidimensionnel est un outil arrivé à maturité, fiable, utilisable en pratique clinique, permettant une approche différente de la fonction systolique de celle appréciée par la FEVG. Le futur proche est maintenant tourné vers l’analyse tridimensionnelle dans un but d’améliorer les performances des différents paramètres. Figure 6. 3D strain : analyse 3D des déformations myocardiques. Évaluation de la torsion en pratique B. Diébold (Paris) De manière physiologique, la base du VG présente un mouvement de rotation dans le sens opposé à celui de l’apex et il existe un gradient base-apex. En cas d’excellente fenêtre ultrasonore, il est possible de réaliser des acquisitions de coupes transverses du VG (en parasternale petit axe) au niveau de la base et de l’apex afin de quantifier la torsion. Cependant, le risque d’erreur n’est pas des moindres en cas de fenêtre ultrasonore suboptimale. La différence entre la rotation de la base (en degré, °) et celle de l’apex permet de calculer la torsion (ou twist). Au cours de la diastole, il existe au contraire un mouvement de dérotation (13). La torsion, comme le SLG, est influencée par l’âge. Au-delà d’un certain âge, la torsion augmente progressivement (14). Chez les patients insuffisants cardiaques (IC) avec FEVG altérée, contrairement aux patients IC avec FEVG préservée, la torsion est significativement diminuée et il existe une corrélation entre FE et torsion chez ces patients. La torsion d’un sujet témoin est en moyenne de 20°, là où celle des patients avec altération de la FEVG est à 12° (15). Des traitements comme la resynchronisation biventriculaire peuvent améliorer la torsion chez les sujets répondeurs. Chez les patients porteurs d’HVG ou de myocardiopathie hypertrophique, on observe une augmentation de la torsion comparable à celle induite par l’âge (16). En cas de non-compaction VG, on constate une disparition du gradient base-apex (17). Enfin, la torsion augmente en cas d’insuffisance mitrale. Elle évolue en fonction de la sévérité du rétrécissement aortique. L