Article publié dans la revue « Journal de Gynécologie Obstétrique et Biologie de

108 J.Duanetal. d’angiographieDoppler3D.L’objectifdecetterevueétaitderéaliserunétatdeslieuxdes applicationsactuellesetfuturespourlaquantificationdelavascularisationutéroplacentaire. Nousrapportonsetdiscutonslesprincipauxrésultatsdelalittératuresurl’évaluationdela vas-cularisationutéroplacentaireencasdegrossessesphysiologiquesetdedysfonctionsvasculaires placentairestellesquelaPEetleRCIU.

©2014ElsevierMassonSAS.Tousdroitsréservés.

KEYWORDS 3DpowerDoppler; Angiography; Vascularindices; Utero-placental vascularization

Summary Theplacentaldysfunction,whichseemstobecausedbyadefectoftrophoblastic invasionandimpaireduterinevascularremodelingsincethefirsttrimester,isresponsibleina non-exclusivewayforthechronicplacentalhypoxia,resultingsecondarilyintheintra-uterine growthrestriction(IUGR)and/orpre-eclampsia(PE).Thequalityofutero-placentalvasculature isessentialforaproperfetaldevelopmentandasuccessfulprogressofpregnancy.However, theinvivoassessmentofplacentalvascularizationwithnon-invasivemethodsiscomplicatedby thesmallsizeofplacentalterminalvesselanditscomplexarchitecture.Moreover,imagingwith contrastagentisnotrecommendedtopregnantwomen.Untilrecently,thefetalandmaternal vascularizationcouldonlybeevaluatedthroughpulseDopplerofuterinearteriesduring pre-gnancy,whichhaslittleclinicalvalueforutero-placentalvascularizationdefectsassessment. Recently,anon-invasivestudy,withoutuseofcontrastagentforvasculatureevaluationofan organofinteresthasbecomepossiblebythedevelopmentof3DDopplerangiographytechnique. Theobjectiveofthisreviewwastomakeaninventoryofitscurrentandfutureapplicationsfor utero-placentalvasculaturequantification.Themainfindingsoftheliteratureonthe assess-mentofutero-placentalvascularizationinphysiologicalsituationandmajorplacentalvascular dysfunctionpathologiessuchasPEandIUGRwerewidelydiscussed.

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Introduction

Leplacentahumainestunorganeautonomeetéphémère indispensableaudéveloppementdufœtus.Laplacentation humaineprésentelaparticularitéd’êtrehémochorialeavec un phénomèned’invasionmajeure dutrophoblastedans ladécidueetlemyomètreenpremièrepartie de gros-sesse[1].Cephénomèned’invasionpermetl’établissement d’uncontactdirectentretrophoblasteetsangmaternel. Enregarddelazoned’insertionplacentaire,unsystème transitoiredeshuntvasculairemyométrials’établit[2].Le déroulementdelagrossesseestdirectementdépendantde laqualitédelavascularisationutéroplacentaire.

Lesdéfautsdeperfusionplacentairecompliquent4à7% desgrossesses.Ilspeuvententraînerunretardde crois-sance intra-utérin(RCIU) et/ou unepré-éclampsie (PE), deuxcomplicationsresponsablesde20à30%delamorbidité etdelamortalitépré-etpérinatale[3].

L’étudedelavascularisationutéroplacentaire,tanten recherchecliniquequefondamentale,ajusqu’iciététrès limitéeenraisondel’impossibilitéd’évaluerdirectement invivolaperfusionauseinduplacentaetdumyomètre.Il esteneffetimpossible,pourdesraisonséthiquesévidentes, d’utiliserlestechniquesd’imageriefonctionnelle habituel-lementdisponibles:scannerinjecté,IRMfonctionnelle,PET scan.

Jusque récemment, la vascularisation maternelle et fœtale ne pouvait êtreétudiée en cours de grossesse queparDopplerpulséenmode2D.Cetteapproche pré-sentedesdésavantagesmajeurs:lesfluxsanguinscirculants perpendiculairement àl’axe du faisceau ultrasonorene peuvent pasêtreétudiéset latechniqueprésenteune

sensibilitémédiocrepourl’étudedesfluxlents.Parailleurs, ladéfinitionspatialedecetexamenimposeden’étudier quedesvaisseauxdegroscalibres.L’artèreutérine, prin-cipalvaisseauafférent del’unitéutéroplacentaire,n’est quepartiellementlerefletdel’hémodynamiqueréellede l’organeconcerné.L’étudeduspectredel’artèreutérine n’aqu’unefaiblevaleurcliniquepourl’étudededéfautsde vascularisationutéroplacentaire[4].

Récemment, l’étude noninvasive etsansproduit de contrastedelavascularisationd’unorganed’intérêtaété renduepossibleparl’essordelatechniqued’angiographie Doppler3D.L’acquisitiondusignalDopplerdansunvolume ouunorganed’intérêtpeutêtreréaliséeàpartirdusignal DopplercouleuroudusignalDopplerénergie.Cedernier al’avantageparrapportauDopplercouleurd’êtrebasé surl’étudedel’amplitudedusignal,etdoncd’êtrepeu dépendantdel’angled’insonation,moinssensibleaux phé-nomènesdedistractionoud’aliasingetdoncplussensible pourdétecterlesfluxdetrèsfaiblevélocitéetlespetits vaisseaux.Deplus,ilestpossible dequantifierlesignal Dopplerénergiedansunvolumeouorganed’intérêt.Cette technique, basée surle calculdu taux de voxels (uni-tésdevolume)contenantdusignalDoppleretl’intensité du signalDopplerénergieparvoxel, offreune nouvelle approchede quantification dusignalvasculaire dansun organed’intérêt.Cetteméthodedequantificationa mon-tréunebonnereproductibilitéintra-etinter-observateuret lesdonnéesrécentesvontdanslesensd’unintérêt poten-tiellementmajeurpourl’étudefonctionnelleduplacenta

[5].

Cetterevue apourbutd’exposerl’étenduedes pos-sibilités qu’offre aujourd’hui l’angiographie Doppler 3D

AngiographieDoppler3Dplacentaire:applicationsactuellesetàvenir 109 appliquéeàl’évaluationdelavascularisation

utéroplacen-taire.

Principesdel’angiographieDoppler3D Lesprincipesphysiquesdel’échographie3Dreposentsur ceuxdel’échographie2D.Levolumeacquispeutensuite êtreretravaillésecondairements’ilaétéstocké.La tech-niqued’imagerie3Denniveauxdegrispeutêtreassociée aumodeDopplerénergie.LelogicielVOCAL®(VirtualOrgan ComputerAnalysis,GeneralElectrics, Velizy,France),le pluscourammentutilisé,permetl’analyseduvolumeacquis et des paramètres Doppler dans l’organe ou une par-tiedel’organeétudiéparlamiseenœuvredebiopsies virtuelles(découpageautomatique,semi-automatiqueou manuel).

Enpratique,unefoislevolumeacquis,lelogicielpermet dechoisir une région d’intérêt(ROI) en définissantses contours,decalculersonvolumeetd’analyser automati-quementlescaractéristiquesultrasonographiquesdutissuà l’intérieurducontourdéfini.Lechoixduvolumed’intérêt peutêtreeffectuéenplac¸ant uneouplusieurs sphères dansl’organeétudiépourobtenirleséchantillons repré-sentatifs,techniquesimpleetrapidemaisnepermettant quel’obtentiondevolumespartiels[6—9](Fig.1A),oupar lasegmentationmanuellequiestpluslongueàréaliser maisplusprécisecarpermettantundécoupagesuivantles limitesexactesdel’organeoudelazoneàétudier[10]

(Fig.1B).Lelogicielcalculelenombredevoxelsdecouleur etlenombredevoxelsenniveaudegris,etdétermine l’intensitédegrisetdesignalDopplerénergie.Lerésultat estrenduenniveauxdegris(meangrey[MG])etsousla formede 3indicespourlesparamètresDoppler(Fig.2): VascularizationIndex(VI):pourcentagedevoxelscolorés quireflèteladensitédesvaisseauxdansunvolumeétudié; FlowIndex(FI):l’intensitédecesvoxelsestcotéede1 à100,selonl’intensitédesfluxsanguins; Vascularization-FlowIndex(VFI):produitdesdeuxprécédentsreprésentant laperfusiondutissu.

QuellequesoitlaméthodeutiliséepourdéfinirlaROI, la reproductibilité de cette technique estélevée. Les

coefficientsdecorrélationintra-classesonthabituellement supérieursà0,85pourlestroisindicesavecl’utilisation delasegmentationparsphères[11],supérieursà0,93en intra-observateur età0,97eninter-observateur avecla méthodedesegmentationmanuelle[5].

Limitestechniques

Leproblèmeprincipalposéparcettetechniqueestqu’à vas-cularisationconstanted’unerégiond’intérêt,lesindices Doppler3D,VI,FIetVFIsontdépendants dedifférents paramètres techniques ou physiologiques. Certains fac-teurs influenc¸ant lavariabilité de ces indices ont été étudiés in vitro [12—14]: les VI et FI sont tousdeux corrélésàl’intensitéduflux etlenombredevaisseaux (p<0,05, analyse de régression), mais les valeurs cal-culées sont également dépendantes, à débit constant, de ladistance entrela sonde et le volume étudié et de l’hématocrite,lorsquelesvariationssonttrès impor-tantes.

Lacorrélationentrecesindicesetlefluxréelde perfu-sionplacentaireaétéévaluéeparnotregroupesurmodèle debrebis:uneplushautecorrélationaétéobservéepourles VIetVFIencomparaisonavecleFI(VI:r=0,81,p<0,0001; VFI:r=0,75,p<0,0001;FI:r=0,53,p<0,0001)[15].Les VIetVFIétaientparcontreplusinfluencésqueleFIparla profondeurdutissud’intérêt.

L’influencedesréglagesdelamachinesurlesindices Doppler3Destàsoulignerégalement:cesontlesréglages dugainDopplerénergie,delapulserepetitionfrequency

(PRF)etduwallmotionfilter(WMF)quisemblentavoirle plusd’impact.Lesparamètresayantuneinfluencesurle niveaudegrisoulaqualitéd’imageetparconséquentsur lavitessedebalayageontégalementunimpactpotentiel surlesindicesrendusàdébitéquivalent.

Àréglagesconstants, ilestadmis queles caractéris-tiquesmaternelles(notammentl’indicedemassecorporelle [IMC]), lapositionetlaprofondeur duplacentapeuvent avoir une influence sur la quantification des indices Doppler 3D, essentiellementen raison des phénomènes d’atténuation.Ilarécemmentétéproposéd’ajusterleGain

Figure1 Différentesméthodesdesegmentationplacentaireàl’aidedulogicielVOCAL®.A.Biopsievirtuelleparsegmentation sphérique.B.Segmentationmanuelle.Imageplacentaireau1ertrimestreenmodeDopplerénergie3D.

DifferentplacentalsegmentationmethodsbyusingVOCAL®software.A.Virtualbiopsybysphericalsegmentation.B.Manual segmentation.Placentalimagesarefrom1sttrimesterin3DpowerDopplermode.

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Figure2 Définitionduvolumed’intérêtpartrac¸agemanueletrésultatsdelaquantificationdelavascularisationparlelogiciel VOCAL®.Aprèsletrac¸age,unvolumeestautomatiquementreconstruitparlelogiciel,etlesVI,FI,VFIsontcalculésetprésentés sousformed’histogramme.

The volumeof interest wasdefinedby manual segmentation. After tracing, avolume wasautomatically reconstructed by VOCAL® software. Thequantitative vascularization results(VI, FI, and VFI) werethen calculated and presentedas histogram.

Dopplerenutilisant chaquepatientecomme sonpropre standard deréglages.Cetteapproche,ditedusub-noise gain,consisteàréglerlegainàlavaleurmaximale per-mettantunexamensansartefact[16].Lescoefficientsde corrélationintra-classerapportésaveccetteapprochesont trèsélevésquecesoiteninter-ouenintra-observateur (respectivement0,96et0,98)[17].

Ilestégalementpossiblederéaliserunétalonnage indi-vidueldesmesuresDoppleràpartird’unvolumed’intérêt présentantunsignalà100%vasculaire,telquel’aorte abdo-minale.Cettetechniquepourraitpermettredesurmonter partiellementl’impactdedifférentsfacteurs(atténuation tissulaire,réglages)surlareproductibilitédesmesures réa-liséesenDoppler3D.Ainsi,lesvaleursDopplerneseraient plus quantifiées dans l’absolu, mais relativement à un indice Dopplerde 100%de signal vasculaire.Un indice ditde«fractionduvolumesanguinenmouvement»( frac-tional movingblood volume[FMBV]) a étéétudiédans ce buten imagerie Dopplerénergie 2D[18]. La possi-bilité d’utiliserdans l’avenir l’indice FMBVen imagerie 3Dreste discutée [19,20]. Cet indice n’est par ailleurs pasdisponibleaujourd’huiaveclelogicielVOCAL®.Bien que lesdifférents indicesDoppler3Dnesoientpasune mesuredirectedelavascularisationoudelaperfusionde l’organed’intérêt,ilspourraientêtreutiliséspour diffé-rencierdespopulationsdepatients(enfonctiondeleur niveauderisque parexemple)ouquantifierl’effetd’un traitement ayant un impact surlavascularisation d’un organe[21].

Doppler3Detvascularisationutéroplacentaire

Étudedelavascularisationutéroplacentaire: intérêtsdel’approchetridimensionnelle

Uneinvasiontrophoblastiqueinsuffisanteetundéfautde modificationsspécifiquesdesartèresspiraléesinduitespar lagrossesseontétédécritsparBrosensetal.en 1972 dansdeséchantillonsplacentairesissusdegrossessesavec retardcroissanceintra-utérin(RCIU)et/oupré-éclampsie (PE)[22].Malgrélesnombreusesvoiesderecherchessur l’invasiontrophoblastiqueetledéveloppementduplacenta humain,leursmécanismesderégulationsontencore contro-versés. Ces difficultés de compréhension peuvent avoir plusieurscauses[23]:lesrecherchessurplacentaexvivo neconcernentpasl’intégralitédelarégiond’intérêt,la vascularisation réelle auniveau de l’interface materno-fœtalen’étantpasévaluée;leséchantillonsplacentaires obtenusparbiopsien’étudientpasleplacentatotal,de plus lenombre de sujets étudiésest souvent restreint (y compris lesvolontaires sains); la majorité des pré-lèvements du placentasont réalisésàun stadeavancé dudéveloppementalorsquelesanomaliesde développe-mentplacentairesresponsablesdespathologiesvasculaires de la grossesse trouvent leur origine dès le premier trimestre.

L’examen échographique du placenta faitpartie des itemssystématiquementanalysésenprénatalpourobtenir

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Figure3 Valeursmoyennes,rapportéesdanslalittérature, desindicesDopplerénergie3Dduplacentaensituation physio-logiqueselonl’âgegestationnelpartrac¸agemanuel.*:valeur médiane.

Averagevalueof3DpowerDopplerindicesofphysiological pla-centaaccordingtogestationalagethatwerereportedinthe literature.*:medianvalue.

AngiographieDoppler3D:étudedumyomètre ensituationphysiologique

Endébutdegrossesse,lescellulestrophoblastiques extra-villeuses endovasculaires migrent vers la lumière des artèresspiralées,tandisquelescellulestrophoblastiques interstitielles pénètrentdanslaparoides vaisseaux.Au coursdeceprocessus,lesartèresspiraléesperdentleurs capacités contractiles car les cellules trophoblastiques viennentremplacerlescellulesmusculaireslissesdansla tunique vasculaire.Leurs lumièresrestentdonc béantes lorsd’uneinvasiondebonnequalité[36].Enéchographie, onvisualiseunvasteshuntauseindumyomètreenregard duplacentamaispasauniveaudelaparoiutérineopposée ausited’insertionplacentaire[2].

Lefluxsanguindanslelitplacentaireaétéquantifiépour lapremièrefoisparDopplerénergie3Dparl’équipedeZalud etal.en2007[32].Unezonehypoéchogènedansl’utérus àmoinsde1cmduplacentaaétéidentifiée, correspon-dantauxartèresspiralées.De14à25SA,lesindices3Dde cettezonesontencorrélationlinéaireavecl’âge gestation-nel[32].Lavascularisationdumyomètresous-placentaire aétéévaluéeparMercéetal.LesFIetVFIaugmentaient avecl’âgegestationnelselonunmodèlequadratiquede5 à12SA[28].Après28SA,leVIetleVFIdiminuaient signifi-cativementparrapportlesvaleursdu2etrimestre[5].Les valeursmoyennessurlavascularisationdulitplacentairepar

Figure4 Valeursmoyennes,rapportéesdanslalittérature, desindicesDopplerdumyomètreensituationphysiologique partrac¸agemanuel.TouteslesacquisitionsdeDopplerontété effectuéesparleVoluson®730.*:valeurmédiane.

Averagevalueof3DpowerDopplerindicesofmanually tra-cedmyometriuminphysiologicalpregnancythatreportedin theliterature.AlltheDoppleracquisitionswereperformedby Voluson®730.*:medianvalue.

trac¸agemanueldesdifférentesétudessontillustréesdans laFig.4.

AngiographieDoppler3Dutéroplacentaire: intérêtpotentielensituationpathologique

Pré-éclampsie

Chezlespatientesprésentantunepré-éclampsie,la tech-nique de «biopsie3D»montrait une chutesignificative desparamètresDoppler3DpourlesVIetVFIplacentaires dès le premier trimestre (VI: p<0,001; FI: p=0,001; VFI:p=0,002)[37],ainsiqu’unediminutiondesVI,FIet VFIplacentairesaux2eet3etrimestre(p<0,01)[7].La vascularisationplacentaireencasdePEaétéégalement évaluéeparlaméthode detrac¸agemanuel. Levolume placentaireétaitsignificativementdiminuédèslepremier trimestre(p<0,003)etjusqu’àtermechezcespatientes (p=0,002)[33,38].LeVIplacentairemontraitune réduc-tionsignificativeà12SA[39].Cettechutedestroisindices placentairesaétéobservéedèslepremiertrimestrechez les femmes développant une PE et confirmée toutau longdelagrossesse,maisn’étaitpasretrouvéechezles femmesdéveloppantunehypertensionartériellegravidique isolée[33,40].Lesvaleursdecesindicesetleursvaleurs prédictivespourlaPEsontdétailléesdansleTableau1.

114 J.Duanetal. Unediminutiondesindicesplacentaire3Dapparaîtplus

tôtquel’anomaliedel’indexdepulsatilité(IP)desartères utérines[37,39].Néanmoins,lacapacitédeprédictionde laPEparlesindices3Dplacentairesn’a pasmontrésa supérioritéparrapportàl’IPdel’artèreutérineen Dop-pler2Dsauf danslecas delaPE sévère[39]. D’après l’analysemorphométriquedesplacentasissusdePEmalgré l’adaptationpotentielledesvaisseauxfœtauxenréponseà l’hypoxémiechroniquecauséeparlaPE,lavascularisation villositairen’estpassignificativementinfluencée[41—43]. Lefluxsanguinétudiédansleplacentaestunecombinaison delavascularisationvillositaireetdufluxmaterneldans lachambreintervilleuse.L’étudesurlavascularisationdu litplacentairesituédanslemyomètresembleplus intéres-santeenconsidérantlaphysiopathologiedecettemaladie. Deplus,lacombinaisondecesparamètresenDoppler3D aveccertains biomarqueursseraitintéressanteàévaluer pouraméliorerlaprédictiondePE.

Retarddecroissanceintra-utérin

L’origineplacentaireduRCIUdoitseconcevoiràlafoissur leversantquantitatif,pardéfautdeperfusionetd’apport, etsurleversantqualitatif,paranomaliedesfonctionsde transfertsdesnutrimentsverslefœtus.Unmodèle phar-macologiquedeRCIUchezlelapingrâceàl’utilisationd’un inhibiteurdeNOaétédéveloppéparnotregroupe[44].Au 28ejourdelagestation,lesindicesdevascularisationdu pla-centa(VI,FIetVFI)étaientanalysésetdesprélèvementsen vued’analysesmorphométriquesduplacentaeffectués.Le nombredecapillairesfœtaux,demêmequelesindices Dop-pler,étaientsignificativementdiminuésdanslesplacentas issusdumodèleRCIUcomparésavecceuxdugroupetémoin (VI:2,6[1,4;6,0]vs7,6[3,5;12,6],p<0,05;FI:28,7[26,5; 31,3]vs32,9[28,3;38,1],p<0,05;VFI:0,8[0,4;1,8]vs 2,5[1,1;4,1],p<0,05).

Les indices de vascularisation placentaire chez les patientesdontlefœtusprésenteunRCIUontétéétudiéspar plusieurséquipes.Malgrélesdifférencesdanslesréglages deséchographesetdanslestechniquesdedéfinitionde laROI(segmentationmanuelleoubiopsiesphérique),une diminutiondesVIetVFIétaittoujoursobservéeencasde RCIUaux2eet3etrimestres[8,9,34].LeFIsembleraitplus spécifiquepourdiagnostiquerleRCIUsévèrecarsa dimi-nutionn’étaitobservéequ’encasdediastolenulleoude reverseflowombilicallorsduDoppler2D[9].Ladiminution desindices3Détaitmiseenévidencesoitdanslapartie péri-phériqueduplacentasoitdanssonintégralité,maisn’était pasretrouvéelorsdel’étudedesapartiecentraleencasde RCIUau2etrimestre.Unecorrélationpositiveétait confir-méeentrelesindices3DetlasévéritédeRCIU[45].Au 1ertrimestre,touslesparamètresvasculairesduplacenta mesurésparDoppler3DencasdeRCIUrestaientsimilaires avecceuxmesuréschezlestémoins[39,40,46].Uneétude concernantunepopulationayantuneconcentrationde pro-téineplasmatiqueplacentairedetypeA(PAPP-A)basse[47]

retrouvaitunvolumeplacentairesignificativementdiminué danscettepopulationparrapportauxvaleursderéférences. Lesindices3Dduplacentaétaientdiminuésuniquement encasdeRCIUprésentantunevaleuranormaledel’IPde

l’artèreutérine.Lesvaleursdecesindicessontreportées dansleTableau2.

Lesmécanismesdeladysfonctionplacentairepeuvent varierselonletypedeRCIU:uneimplicationdes comparti-mentsmaterneletfœtalpourlesRCIUd’apparitiontardive, uneimplicationducompartimentmaternelplusimportante pourleRCIUprécoce[48].Ceshypothèsessemblent expli-quer labonne valeur prédictive du Dopplerénergie 3D placentaire[34].

Intérêtdel’étudedulitplacentairemyométrialen situationpathologique

Undéfautd’invasiontrophoblastiqueetl’absencede trans-formationdesartèresspiraléessontassociésàlaPEprécoce, auRCIUetàl’avortementspontanéainsiqu’àlarupture