Relativité des normes…

La littérature est abondante sur les normes de volume et de masse ventriculaire gauche et les valeurs proposées sont variables selon les études car elles sont dépendantes de multiples facteurs :

Facteurs physiologiques :
– Taille et surface corporelle ++, de sorte qu’il vaut mieux, en pratique s’exprimer en valeur indexée
– Sexe : valeurs plus élevées chez l’homme
– Age : valeurs plus élevée entre 20 et 45 ans que après 45 ans
– Ethnie (africains > hispaniques > caucasiens > asiatiques)
– Entraînement physique : athlètes VTD + 21%, MVG +42% (Petersen, Scharhag)

Facteurs méthodologiques :
– Mesures sur des coupes grand axe (radiaires) ou petit axe (préférable) – cf: voir infra.
– Volumes et MVG avec écho de spin (BB) > GRE > SSFP
– Partage d’échos tend à sous estimer les volumes et FEVG
– avec ou sans apnée et selon que l’apnée est inspiratoire ou expiratoire
– selon que l’on exclut ou non les piliers des contours endocardiques (9,6%)

Normes proposées par la littérature

Le tableau ci-dessous résume les valeurs proposées par différents auteurs pour les index de volume télédiastolique et de masse VG, étudiés en coupes petit axe.

Les valeurs de volume éjecté (stroke volume) et de fraction d’éjection (FEVG) n’ont pas été reportées dans le tableau pour ne pas le surcharger. Le volume d’éjection systolique est de l’ordre de 50 à 60 ml/m2 chez l’homme et de l’ordre de 40 à 50 ml/m2 pour la femme. Les normes de FEVG sont uniformes entre les auteurs : N = 56 à 75 %.

Normes de la littérature pour les dimensions ventriculaires gauches

Auteur [ref]	Technique	N	IVTD (H)	N<	IVTD (F)	N<	IMVG (H)	N<	IMVG (F)	N<
Ciné écho de gradient	non SSFP
Lorentz 1999	GRE/PA	75	69.5±11.3	92	61.0±10.0	81	91.5±10.8	113	79.0±8.0	95
Standstede 2000	GRE (age<45)	18	66.0		60.0		79.0		64.0
Standstede 2000	GRE (age>45)	18	52.0		53.0		77.0		66.0
Salton 2002	GRE	142	58.0		50.0		78.0		61.0
Marcus	GRE		73.1±10.9	94.9	62.2±11.6	85.4
Alfaki 2005	GRE/PA	60	74.4±14.6	103.6	70.9±11.7	94.3	77.8±9.1	96.0	61.5±7.5	76.5
Natori 2006	GRE/PA	800	74.0±15.0	104.O	64.5±11.0	86.5	85.0±15.0	115.0	67.0±11.0	89.0
Ciné écho de gradient	SSFP
Petersen 2006	SSFP/PA	38	89.0±10.0	109.0	80.0±10.0	100.0	66.0±9.0	84	52.0±9.0	70.0
Alfakih 2005	SSFP/PA	60	82.3±14.7	111.7	77.7±10.8	99.3	64.7±9.3	83.3	52.0±7.4	66.8
Clay 2006	SSFP/PA	16	82.5±17.8	118.1			64.9±11.1	87.1
Turbo spin-écho	(black-blood)
Clay 2006	TSE BB	16	78.9±32.1	143.1			77.0±14.5	106.0

IVTD= index de volume télediastolique (ml/m2), IMVG=index de masse ventriculaire gauche en g/m2. N correspond au nombre de patients étudiés. En bleu les normes pour les homme et en rose, les normes pour les femmes. N< indique le seuil maximal de normalité, défini par la moyenne + 2 écart types (c’est à dire comportant 95% de la distribution).

Au total, on constate donc des variations considérables :

* Selon la méthode IRM utilisée (volumes VG plus grands et masse VG plus petite en SSFP qu’en écho de gradient classique)

* Et surtout entre normes échographiques et IRM (MVG normale < 120 g/M2 en écho TM vs 90 en IRM SSFP !)

Par conséquent, IL NE FAUT PAS CHERCHER A COMPARER LES RÉSULTATS ECHOGRAPHIQUES ET IRM…

Variabilité des mesures

La variabilité des mesures a été étudiée notamment par :
– Bottini (1995) qui rapporte des écarts moyens de sur la masse VG (2mesures séparées distantes) de ±8 g en IRM versus 49 g en échographie TM
– Alfakih 2004 qui rapporte un écart type des différences intra-observateur de 9.2 g en IRM vs 24 g en écho 2D

Volumes VG plus grands avec l’approche grand-axe ‘surface-longueur’

Dans notre expérience, chez 46 patients sans anomalie de contraction segmentaire, les volumes ventriculaires sont nettement plus grands en utilisant la méthode 2D à partir de coupes grand axe avec le modèle surface-longueur qu’en utilisant la volumétrie 3D basée sur une pile de coupes petit axe :

Comparaison entre les volumes VG en grand axe (surface-longueur) et en petit axe (volumétrie 3D)

N=46	VTD (ml)	VTS (ml)	VES (ml)	FEVG (%)
Petit axe	136.7±51.5	61.6±37.4	75.1±22.7	57.1±10.2
Grand axe	176.3±60.0 §	66.8±45.0 §	109.4±34.3 §	64.1±12.4 §
Flux aortique			83.2±20.6

(§ indique un p < 0.005 vs mesures petit axe).

Il convient donc d’être assez réservé quant à l’utilisation de la méthode surface-longueur en grand axe ; la méthode 3D petit axe étant vraisemblablement plus proche de la ‘vérité’ compte tenu de son assez bonne concordance avec la fluximétrie aortique pour définir le volume d’éjection systolique (83.3±23.0 ml en fluximétrie vs 78.7± 21.5 ml en volumétrie chez 146 patients étudiés dans notre centre avec r=0.87).

Normes personnalisées

Si possible, il est recommandé d’établir les normes de son propre centre. Nous avons effectué ce travail chez 44 hommes et 21 femmes (42±15 ans), en utilisant la méthode la plus habituelle qui consiste à réaliser une pile de ciné petit axe en séquence SSFP, en excluant les piliers de la mesure et en retenant les valeurs indexées. Dans ces conditions, nos normes utilisées en pratique de routine sont :

Normes de notre centre pour les dimensions ventriculaires gauches

IVTD (H)	N<	IVTD (F)	N<	IMVG (H)	N<	IMVG (F)	N<
66.0±12.3	95	61.5±13.2	90	70.2±10.8	92	64.5±11.2	88

IVTD= index de volume télédiastolique (ml/m2), IMVG=index de masse ventriculaire gauche en g/m2. En bleu les normes pour les homme et en rose, les normes pour les femmes. N< indique le seuil maximal de normalité, défini par la moyenne + 2 écart types (c’est à dire comportant 95% de la distribution).

Nota : si l’on souhaite ne retenir qu’un seul chiffre approximatif correspondant à la limite supérieure de la normale pour les index de volume et de masse VG, ce sera 90…

En pratique, nous utilisons ces normes pour établir les compte-rendus d’examen de routine, à l’aide du tableau Excel ci-dessous (téléchargeable en cliquant ici [1]) :

Dimensions de base du ventricule gauche

La manière la plus simple pour quantifier le ventricule gauche consiste – comme en échocardiographie – à mesurer en diastole, à partir d’une incidence ‘4 cavités’ :

– l’épaisseur des parois, typiquement la portion médiane du septum. L’épaisseur diastolique normale est de 10 à 11 mm. Au-delà de 12 mm on parle d’hypertrophie pariétale.

– le diamètre du ventricule gauche, en dessous des valves mitrales. Le diamètre VG est typiquement de l’ordre de 50 mm. Au-delà de 56 mm pour un patient de corpulence normale, on doit considérer qu’il existe une dilatation du VG.

Notons que la cavité VG en coupe petit axe n’est pas ronde mais est légèrement elliptique avec un diamètre vertical plus grand que le diamètre transverse (un diamètre vertical de 60 mm s’inscrit dans les limites de la normale).

		Diamètre diastolique du VG : Vertical : 53 mm Horizontal : 42 mm

Détermination des volumes ventriculaires gauches

En principe, sauf exception, un rapport d’examen IRM cardiaque ne devrait pas être rendu sans quantification des volumes ventriculaires gauches. Deux méthodes sont disponibles :

– La méthode planaire 2D ‘grand axe’ présentée ci-dessous. Elle utilise des coupes ‘grand axe’, est facile et rapide à réaliser mais son inconvénient est d’être très approximative.
– La méthode 3D, présentée page suivante, utilise une pile de coupes (généralement petit axe) couvrant la cavité ventriculaire Sa réalisation est plus contraignante au niveau de l’acquisition et du traitement des données mais elle est beaucoup plus précise.

Méthode Planaire 2D ‘grand axe’

Elle procède de coupes grand axe (verticale grand axe et/ou ‘4cavités’). Deux principes de quantification peuvent être utilisés : surface-longueur et méthode des disque de Simpson

Méthode 2D ‘surface-longueur’

La méthode surface-longueur (acronyme ALEF pour Area-Length Ejection Fraction) repose sur un modèle géométrique. Le ventricule gauche est assimilé à une ellipsoïde de révolution. Le volume de cette figure est donné par : V = (8.SA.SB) / (3.Pi.L), avec SA, SB les surface des ellipses en coupes ‘4 cavités’ et en coupe ‘vertical grand axe’ et L le grand axe.

Cette opération est effectuée en diastole (VD) et en systole (VS) pour calculer la fraction d’éjection du ventricule gauche (FEVG) : FEVG = (VD-VS)/VD (N>55-60%)

La coupe verticale grand axe est representée en rouge. La cavité VG y est assimilée à une première ellipse. La coupe ‘4cavités’ est representée en orange et la cavité VG y est assimilée à une deuxième ellipse.Pour déterminer le volume de la cavité VG, pour chacune de ces coupe, on trace le contour endocardique. Le logiciel détermine la surface et le grand axe de ce contour. A partir de ces valeurs, le volume V est calculé avec la formule ci-contre. Les surfaces SA et SB sont utilisées si deux plans de coupe grand axe perpendiculaires ont été réalisés. Si un plan de coupe seulement est disponible, on considère alors que SB=SA (technique monoplan).

Cette méthode est très pratique et sa mise en oeuvre est rapide. Une seule séquence ciné grand axe et deux tracés de contours seulement sont nécessaires (un contour en diastole et un contour en systole). Il faut toutefois insister sur le caractère très approximatif de cette estimation du volume VG. Une nette surestimation des volumes est ainsi obtenue comparativement à la méthode de référence 3D (voir infra). Le recours à cette technique facile doit donc être parcimonieux et doit rester strictement réservé aux situations où le VG présente une géométrie harmonieuse, sans déformation anévrysmale, ni anomalie de la contraction segmentaire. Cette méthode n’est donc pas adaptée aux cardiopathies ischémiques.

Mise en oeuvre de la méthode ‘surface-longueur’.Les piliers sont exclus du contours (c’est à dire qu’il sont inclus dans la cavité VG).

Méthode 2D utilisant une pile de disques selon Simpson

Une alternative à la méthode ‘surface-longueur’ consiste à recourir à la méthode des disques de Simpson à partir de coupes grand axe. Ce principe – explicité sur le graphique ci-dessous – se rapproche mieux de la réalité car il ne suppose pas que la forme du VG ressemble à une ellipse dans son grand axe. Comme pour le précédent, ce modèle peut être appliqué en monoplan ou en biplan (considérant alors des disques superposés ovales – respectant mieux la véritable géométrie du VG – et non pas des cercles ronds). Cette approche restent toutefois moins précise que la méthode 3D, basée sur une pile de coupes petit axe réellement acquises et non pas ‘calculées’ comme ici.

La méthode des disque de Simpson découpe la cavité VG en une pile de disques jointifs depuis la base jusqu’à la base. Chacune de ces pseudo-coupes, perpendiculaire au grand axe, est définie par sa surface. La surface est decrite par un cercle dans le cas monoplan et par une ellipse dans le cas bipla). La somme des ces surface élementaires multipliée par l’espace entre chaque disque correspond au volume.

Illustration de la méthode des disque (monoplan) à partir d’images échocardiographiques. Les disques sont ‘calculés’ par le logiciel de traitement, perpendiculairement au grand axe du VG.

Quelle séquence ciné utiliser ?

Depuis le début des années 2000, les séquences ciné SSFP (TE 1.1/ TR 2.5) ont supplanté les anciennes séquences en écho de gradient (FL2D) car elles sont plus rapide, le rapport signal/bruit est nettement meilleur et les contrastes entre parois et cavités cardiaques sont excellents.

Cine en écho de gradient ‘classique’. Les contrastes sont peu prononcés entre les parois myocardiques (gris) et les cavités sanguines (gris blanc).	Cine SSFP TrueFisp. Les contrastes sont plus nets entre le pool sanguin et les parois myocardique, de sorte que le tracé des contours endocardiques (manuel ou automatique) et plus facile.

Il importe toutefois d’insister sur le fait que l’aspect des structures differe significativement avec ces deux types de séquences. En effet, les parois myocardiques sont plus minces et les cavités sont plus larges en SSFP qu’en écho de gradient ‘classique’, ce qui signifie que les normes etablies avec une technique ne sont plus les même avec l’autre (voir tableaux de résultats plus loin).

Compromis à trouver pour une acquisition optimale…

L’acquisition d’une pile de coupe couvrant les volumes ventriculaires doit trouver un compromis entre des exigences contradictoires qui sont :

– résolution spatiale suffisante en terme de largeur de pixel (dans le plan) et en épaisseur de coupe (qui conditionne le nombre de coupe requises pour couvrir les cavités cardiaques). On utilise typiquement une largeur de pixel de 1,5 à 2 mm et une épaisseur de coupe de 6 à 9 mm.

– résolution temporelle entre deux images successives, suffisante pour saisir les instants où les volumes sont les plus grand (diastole) et les plus petit (systole). L’intervalle entre deux images ne doit pas dépasser 50 ms et etre si possible plus proche de 30 ms (surtout si le coeur est tachycarde).

– Nombre et durée des apnées imposées au patient. Sur les meilleurs appareils actuels, trois à 4 apnées de 15 secondes sont suffisantes pour réaliser une volumétrie cardiaque complète.

Accélération : imagerie parallèle, partage d’écho, (ciné 3D) Avenir, 4D : kt-Blast, kt-Sense (24 coupes de 3 mm/30 ms en 16s)

Faut-il faire les ciné avant ou après gadolinium ?

En séquence ciné et surtout en SSFP, l’administration de gadolinium rehausse fortement le signal myocardique, ce qui attenue donc le contraste avec les cavités sanguines (cf: illustrations ci-dessous). Les contourages endocardiques sont ainsi rendus beaucoup plus difficile après injection de gadolinium.

4 cavités avant gadolinium	4 cavités après gadolinium	Petit axe avant gadolinium	Petit axe après gadolinium

D’après ces observations, il importe donc d’effectuer – autant que possible – les acquisition ciné destinés à la volumétrie cardiaque AVANT injection de gadolinium.

Deux restrictions s’opposent toutefois à ce principe :

1) le délai de 8 à 10 mn necessaire entre l’injection de gadolinium et la réalisation des séquences de rehaussement tardif correspond juste au temps requis pour faire les ciné destinés à la volumétrie cardiaque. Ce temps est précieux lorsqu’il s’agit d’optimiser le ‘débit patient’ afin d’utiliser au mieux une plage de vacation. Pour cette raison, et sachant qu’il sera ensuite plus fastidieux de post-traiter les contours ventriculaires, cette stratégie peut se défendre.

2) les ciné SSFP (mais pas en écho de gradient ‘classique’ FL2D) sont sensibles au rapport T2/T1 et la rétention pathologique de gadolinium dans le myocarde entraine un contraste tout à fait intéressant entre myocarde sain et lésion tissulaire éventuelle sur ces séquences ciné, ce qui peut également constituer un argument pour réaliser les ciné apres injection de gadolinium.

Limites de l’appréciation échocardiographique

L’échocardiographie constitue naturellement la méthode prioritaire d’étude le la fonction VG. Sa mise en oeuvre est aisée, sans aucune contre-indication ni inconvénient, son cout est modique et la réponse apportée conduit de manière immédiate au choix de mesures thérapeutiques éclairées.

Ses limites sont de deux ordres, pour l’étude du VG et plus encore pour le ventricule droit  :

1) Champ d’exploration parfois restreint, surtout lorsque les fenêtres d’échogénicité sont mauvaises comme chez le sujet obèse ou broncho-emphysémateux. Il peut alors être difficile d’évaluer, par exemple, la contraction de la paroi latérale ou de la région apicale.

2) Capacités de quantification limitées, surtout lorsque le VG est déformé par des séquelles d’infarctus. En effet, en échocardiographie 2D, l’estimation des volumes du VG repose sur une modélisation, soit avec la méthode surface-longueur qui assimile le VG à un ellipsoïde de révolution ou par la méthode de Simpson qui considère le VG comme une pile de disques dont les diamètres correspondent au petit axe depuis la base jusqu’à la pointe. Au mieux, peut on prendre en compte des disques en ellipses dont les grand et petit axe sont determinés à partir d’incidences perpendiculaires ‘2 cavités’ et ‘4 cavités’. L’échocardiographie 3D permet de s’affranchir de ces modélisations mais n’est pas d’utilisation courante dans tous les centres.

Les imprécisions ainsi générées conduisent à une variabilité dans les résultats dont nous reparlerons plus loin.

Appréciation qualitative en IRM

L’IRM permet de résoudre ces deux problèmes, 1) en garantissant une analyse précise des contours ventriculaires à tous les niveaux de coupe (pas de limitation du champ de vue) et 2) en éliminant la nécessité de recourir à un modèle géometrique puisque l’ensemble des données 3D peut être acquis de manière exhaustive.

Notons cependant qu’une mauvaise qualité d’examen (extrasystolie abondante, patient ne pouvant pas bien tenir l’apnée) peut dégrader cet avantage. En outre, la volumétrie 3D demande une technique d’acquisition et de post-traitement plus fastidieuse que le recours à un modèle surface-longueur, de sorte qu’en pratique courante la qualité des résultats dépendra toujours des efforts et du temps consentis par l’opérateur IRM…

Avant de détailler les méthodes de quantification, notons que la bonnes qualité des ciné obtenus dans les 3 plans (vertical grand axe, 4 cavités et petit axe), autorise déja une analyse visuelle subjective de la contraction globale et segmentaire

La description des anomalies doit se faire de manière systématisée :

– par territoires : antérieur, septal, inférieur, latéral, apical.

– en zones : basale, médiane, distale.

– avec des qualifitatifs : hyper, normo, hypo, a ou dyskinétique.

Par exemple, sur l’exemple ci-contre, l’analyse visuelle objective unehypokinésie septale basale et médiane. Cette appréciation reste toutefois subjective et se limite à des adjectifs qualificatifs sur le compte rendu d’examen.

Appréciation semi-quantitative avec la classification en 17 segments

En proposant une nomenclature standardisée, la classification en 17 segments de l’ASE permet à chaque centre d’exprimer des résultats intelligibles sans ambiguité pour l’ensemble des centres qui réalisent ces examens.

Classification en 17 segment selon l’ASE. Le VG est représenté ici comme une carte polaire (ou bull’s eye), habituellement utilisée en médecine nucléaire.	Calcul d’un score semi-quantitatif sur la grille des 17 segments. En attribuant un score qualitatif à chaque segment, on peut calculer un indice global de dysfonction segmentaire (une fiche de compte rendu de ce type est disponible en cliquant ici [1])

En pratique, la plupart des centres se contentent d’indiquer une appréciation simplement qualitative de la contraction segmentaire dans le compte rendu d’examen. Des outils de quantification sont toutefois disponibles chez tous les constructeurs, dont les principes sont explicités dans une autre section ci-dessous.