Comment faire un beau scanner coronaire ?

Qualité d'image Les défis cliniques Le « challenge » du scanner multicoupes cardiaque est de pouvoir offrir aux cliniciens la meilleure qualité d’image sans artefact et sans flou cinétique. Les points-clés sont représentés par la résolution temporelle qui fige les images, la résolution spatiale qui détaille les structures anatomiques et la maîtrise de la dose qui évite d’irradier inutilement le patient. Le compromis idéal entre ces paramètres, parfois antagonistes, nécessite donc un protocole d’acquisition rigoureux, adapté à chaque patient, incluant notamment la gestion de la fréquence cardiaque et les stratégies d’infusion de produit de contraste iodé (PCI), dont la finalité est d’obtenir un rehaussement satisfaisant de la lumière des artères coronaires. Gestion du rythme cardiaque Les artères coronaires sont petites, leur diamètre diminue de 5 mm au niveau du tronc commun, à 1 mm dans les portions les plus distales des artères épicardiques. Par ailleurs, l’amplitude de leurs mouvements ainsi que la vitesse de déplacement varient d’une artère à l’autre, avec également une grande variabilité interindividuelle en ce qui concerne le segment II de la coronaire droite. Ainsi, des artefacts de mouvements sont potentiellement provoqués par les battements cardiaques et, pour les minimiser, les scanners multicoupes de nouvelle génération, peuvent et doivent acquérir et reconstruire les données au moment où ces mouvements sont les moins importants, c’est-à-dire a priori en milieu et fin de diastole (phase de relaxation isovolumique, soit à peu près à 75 % de la révolution cardiaque). Pour ce faire, une synchronisation des images au rythme cardiaque est indispensable, effectuée par l’intermédiaire de l’enregistrement continu de l’ECG, qui permet la reconstruction dite rétrospective des images à différentes phases du cycle cardiaque, habituellement de 5 % en 5 %, les phases les plus constamment « productives » étant celles correspondant à la mésodiastole et à la protosystole. L’acquisition d’un angioscanner coronaire impose que le patient soit en rythme sinusal ; l’existence d’une arythmie complète par fibrillation auriculaire ou d’extrasystoles nombreuses, supraventriculaires ou ventriculaires rend très délicate l’interprétation de cet examen par inefficacité complète de l’algorithme de synchronisation, générant des reconstructions discontinues du volume étudié. La fréquence cardiaque joue un rôle majeur dans la qualité de l’image obtenue car, même avec les systèmes 64 barrettes, la résolution temporelle demeure dépendante du niveau de fréquence cardiaque, ainsi que de la régularité, au cours de l’acquisition, du rythme cardiaque. Aujourd’hui, la seule et unique résolution temporelle à prendre en compte pour les acquisitions cardiaques correspond à la moitié de la vitesse de rotation du tube. Un scanner multicoupes à 64 détecteurs avec une rotation de 330 ms par tour a une résolution temporelle de 165 ms. Des artifices de reconstruction permettent d’augmenter la résolution temporelle grâce à la technique de segmentation temporelle, l’astuce étant de récupérer les données sur une demi-rotation, qui elle-même se compose de deux quarts cumulés sur 180°. Cela s’effectue en prenant le premier quart de rotation sur un cycle et le second quart sur un cycle suivant (figure 1). Les données couvrent ainsi 180° mais leur résolution temporelle équivaut à celle d’un quart de rotation, soit 83 ms. Pontage mammaire interne-IVA en VRT et MPR centré sur l’anastomose. Figure 1. Technique de segmentation temporelle. Est-il possible d’aller au-delà de ce niveau de segmentation temporelle (4/8 de tour, voire plus) ? Pour répondre il nous faut revenir à l’organe étudié : le cœur ! Ce dernier, on l’a dit, bouge dans tous les plans de l’espace, durant un cycle cardiaque, sans qu’il y ait une certitude quant à son repositionnement précis entre chaque cycle. Le gain obtenu en termes de résolution temporelle est donc minoré par la réduction de la résolution spatiale. Ces algorithmes de reconstruction sont donc très sensibles, d’une part, au niveau de fréquence cardiaque et, d’autre part, à ses éventuels changements pendant l’acquisition, rendant ainsi aléatoire la qualité du résultat obtenu. En pratique, la systole étant de durée fixe, toute accélération de la fréquence cardiaque s’effectue au détriment de la diastole, dont la durée se raccourcit. On conçoit que le risque de flou cinétique se majore dès lors que la diastole se raccourcit autour des valeurs proches de la résolution temporelle du système. Au-dessous d’une valeur de base de 65 battements par minute, il y a en général peu d’artefact de reconstruction et l’on s’affranchit généralement des artefacts de battements cardiaques, même si on ne peut néanmoins totalement les exclure. Les reconstructions peuvent être alors nécessaires dans les phases autres que celle de la mésodiastole. Une fréquence cardiaque plus rapide, > 65 battements par minute, avant l’exploration s’accompagne plus fréquemment d’artefacts liés aux mouvements du cœur. Il est néanmoins souvent possible de compenser une fréquence cardiaque élevée en choisissant la meilleure phase où les mouvements sont les moins importants pour chaque segment coronaire étudié (parfois en début de systole à 35-45 % de la révolution cardiaque…) ; mais cela reste cependant une cause de mauvaise interprétation. Pour ralentir la fréquence cardiaque, le patient peut recevoir des bêtabloquants per os dans les trois jours précédents ou 1 heure avant s’il n’y a pas de contre-indication (la plus fréquente étant l’asthme). Si la fréquence cardiaque est toujours élevée au moment de l’examen, l’injection de bêtabloquants en intraveineux (5 mg d’aténolol en 5 minutes) est effectuée et permet quasi-instantanément une réduction de la fréquence d’environ 20 %. L’acquisition se fait en apnée et en immobilité parfaite, de façon à limiter les artefacts de bouger ou respiratoires. La durée d’acquisition actuelle pour les systèmes 64 détecteurs correspondant au champ d’acquisition (s’étendant d’une zone allant de la carène bronchique au diaphragme, sous la pointe du cœur, soit une hauteur d’environ 12 cm) est actuellement inférieure à 10 secondes, durée compatible avec le maintien d’une apnée, obtenue en fin d’inspiration, en évitant le Valsalva, chez la plupart des patients. Qualité d’image et contraste Outre la résolution temporelle, facteur fondamental de l’évaluation des artères coronaires, la qualité d’image est étroitement liée à la résolution spatiale, déterminée par l’épaisseur de coupe (devenue inframillimétrique), elle-même en rapport avec la collimation. L’acquisition d’un volume sous forme de spirale donne au maximum une résolution spatiale dans l’axe Z de 50 % en dessous de l’épaisseur de la collimation, soit 0,335 mm pour une section de 0,67 mm, valeur optimale obtenue actuellement avec les 64 détecteurs. L’optimisation de la résolution spatiale s’accompagne nécessairement d’une majoration du bruit de l’image ce qui rend nécessaire une augmentation des constantes radiologiques, au travers d’une majoration des mAs et des kV. Une manière de limiter cette augmentation du bruit est donc d’améliorer le contraste intravasculaire, ce qui passe par une optimisation des paramètres d’injection du produit de contraste iodé (l’estimation du rapport signal/bruit se fait en divisant le coefficient d’atténuation dans une zone d’intérêt, à priori l’aorte thoracique, par la valeur de la déviation standard). Un rapport signal/bruit > 10 permet une bonne interprétation de l’évaluation des structures coronaires ; a contrario un rapport 7 rend difficilement interprétable les structures de petit calibre. Le scanner a l’unique avantage d’appréhender à la fois le luminogramme artériel et la paroi vasculaire, permettant ainsi une approche : • de la quantification des sténoses artérielles (figures 2A, 2B, 2C) ; Figure 2. Sténose serrée de la coronaire droite en reconstruction MPR (A), MIP (B), VRT (C) ; présentation en globe et en VRT d’une sténose circonflexe (D et E). • et de la détection des plaques athéromateuses à développement centripète, éventuellement calcifiées (remodelage positif, figure 3), • avec, en filigrane, l’accès à une possible caractérisation tissulaire, en distinguant les plaques molles (riches en lipides, dites vulnérables, à haut risque d’érosion ou de rupture), des plaques fibrolipidiques ou calcifiées (ce qui est l’un des grands Graal de la cardiologie moderne !- figures 4 A et 4 B). Figure 3. Sténose calcifiée de l’IVA. Figure 4. Sténose serrée du tronc commun de la coronaire gauche, coupe axiale (A) et dans l’axe du vaisseau (B) ; plaque molle avec attenuation à 77 UH. En pratique, il est « admis », comme valeur « optimale » de rehaussement de la lumière coronaire (sans véritable support scientifique incontestable) un seuil de 250 à 300 UH. La discussion, qui consiste à stigmatiser le « danger » d’une atténuation supérieure, sous prétexte qu‘elle puisse masquer la présence de calcifications (dont la densité avoisine 600 UH), semble purement académique. Intuitivement, si l’on considère que la mission du scanner coronaire est l’analyse de la lumière artérielle (et la détection des sténoses), on peut estimer que plus l’atténuation est élevée, meilleure sera la précision diagnostique du fait de l’amélioration de la visualisation des petits vaisseaux coronaires. Considérations basiques pour l’administration des produits de contraste iodés (PCI) en coroscanner Le principe du « bolus geometry » Le mode de rehaussement dans un vaisseau donné peut être décrit comme une courbe de variation des valeurs des coefficients d’atténuation d’une région d’intérêt située en son sein, en fonction du temps écoulé depuis le début de l’injection intraveineuse du PCI. Un bolus idéal serait carré ! La « géométrie « idéale, théorique de cette fonction («bolus geometry») apparaît comme un rectangle avec une élévation soudaine et d’emblée maximale de l’atténuation jusqu’à