Dans la routine clinique, différents examens d’imagerie classiques peuvent être effectués. Chacun d’eux permet d’observer une caractéristique du cœur bien précise, anatomique, mécanique, tissulaire, ou électrique. Dans cette section, nous présentons très succinctement les différents examens considérés dans ces travaux, ainsi que les descripteurs étudiés pour chacun.
1.4.1 Échocardiographie
L’échographie est une technique d’imagerie utilisant les ultrasons pour détecter les frontières entre des milieux d’impédances acoustiques différentes. L’échocardiographie est l’exploitation de l’échographie pour l’observation du cœur. Différents modes d’échocardiographie existent. Dans ce manuscrit, seules les échocardiographies transthoraciques 2D, acquises à travers la cage thoracique sont considérées. Une méthode dite de “speckle tracking” peut être appliquée sur ces échocardiographies, permettant de suivre des éléments texturés au cours du temps. Il s’agit de la modalité de référence pour les mesures de délai mécanique et de la fonction cardiaque [Donal et al. 2011].
1.4. Modalités considérées et descripteurs associés
Figure 1.15 – Exemple du calcul des descripteurs échocardiographiques pour un segment à partir de sa courbe de strain.
En suivant des points particuliers du myocarde, il est possible d’en reconstituer la trajectoire durant un cycle cardiaque et d’en déduire les mouvements et les déformations du myocarde. Pour chaque plan d’acquisition, le myocarde est séparé en 6 segments différents. Pour chaque segment, on relève l’évolution de sa longueur au court du temps, permettant d’extraire sa déformation relative au court du temps. On nomme cette mesure le “strain”. On appelle “pic de strain”, le maximum de strain en valeur absolue.
La figure 1.15 présente la courbe de strain obtenue pour un segment. Le cycle cardiaque étudié est délimité par les frontières a et d. La ligne b correspond à la fermeture de la valve aortique Les coordonnées c et e correspondent respectivement à l’instant du pic de strain, et à sa valeur.
On définit les descripteurs suivants :
Amplitude de strain C’est la valeur de déformation maximale du segment au cours du cycle cardiaque. Il s’agit de la valeur e, donnée en pourcent. Ce descripteur témoigne de la contractilité des tissus, et donc de leur bonne propriété mécanique.
Délai mécanique (DEM) C’est la valeur exprimée en millisecondes entre le début du cycle cardiaque et l’instant auquel le pic de strain est atteint. Sa valeur est donnée par c − a. Délai mécanique relatif Il s’agit de la valeur du descripteur précédent, rapporté en
pour-centage du cycle cardiaque. Sa valeur est donnée par c−a d−a.
Délai par rapport à la fermeture de la valve aortique (DFVAo) C’est la valeur expri-mée en millisecondes entre la fermeture de la valve aortique et l’instant auquel le pic de strain est atteint. Sa valeur est donnée par c − b. Elle peut être positive ou négative. Délai par rapport à la fermeture de la valve aortique relatif Il s’agit de la valeur du
descripteur précédent, rapporté en pourcentage du cycle cardiaque. Sa valeur est donnée par c−b
Chapitre 1 – Présentation du problème
1.4.2 Imagerie par résonance magnétique
L’imagerie par résonance magnétique (IRM) repose sur le principe de la résonance magnétique nucléaire (RMN) : des atomes d’hydrogènes orientés dans la même direction produisent un signal. Le principe est de plonger le patient dans un champ magnétique puissant, que l’on vient perturber par des champs plus faibles. Ces perturbations modifient l’orientation des atomes d’hydrogènes. Lorsque les perturbations cessent, les atomes d’hydrogènes reprennent l’orientation induite par le champ magnétique stable, en émettant un signal RMN mesurable. Le signal est mesuré au bout d’un temps donné après que les perturbations aient cessées, et est décomposé suivant deux directions, l’une colinéaire au champ magnétique dans lequel le patient est plongé, l’autre orthogonale. On appelle respectivement ces composantes les relaxations T1 (longitudinales) et relaxations T2 (transversales). Les différents tissus sont alors distingués par les différentes concentrations d’atomes d’hydrogène qui les constituent.
1.4.2.a Ciné-IRM
Les séquences Ciné-IRM sont des agrégats d’acquisitions IRM acquises à haute fréquence. Une synchronisation a posteriori sur un ECG acquis durant l’examen permet de reconstituer le cycle cardiaque, en reconstruisant les images IRM à chaque phase relevée. Cette séquence permet d’obtenir des volumes 3D ayant une bonne résolution spatiale, environ 1.5 millimètres dans la coupe avec 8 millimètres d’épaisseur de coupe, et une bonne résolution temporelle, environ 30 Hz. Bien qu’elles ne soient pas la modalité de référence pour ces mesures, les séquences Ciné-IRM permettent d’évaluer la fonction des ventricules, en termes de volume et de descripteurs mécaniques, et sont de plus en plus utilisée en clinique [Dobrovie et al. 2019].
1.4.2.b LGE-IRM
LGE est l’acronyme de Late Gadolinium Enhancement. Il s’agit d’une séquence dite de rehaussement tardif. Le principe est d’injecter au patient une dose de gadolinium, très visible à l’IRM, et d’acquérir une séquence IRM dix à quinze minutes après cette injection. Le gadolinium s’élimine rapidement dans les tissus sains, et stagne dans les tissus cicatriciels. Ainsi, les zones de fibrose sont rehaussées sur cette image.
Figure 1.16 – Schéma de présentation du mode de calcul des descripteurs LGE-IRM.
1.4. Modalités considérées et descripteurs associés
À partir de la fibrose, on extrait différents descripteurs. La figure 1.16 présente une vue schématique d’une portion de fibrose dans le myocarde, permettant de mettre en évidence les descripteurs calculés. Ces descripteurs sont :
Épaisseur du myocarde C’est la valeur exprimée en millimètres de l’épaisseur du myocarde. Sa valeur est donnée par c. C’est un descripteur jugé pertinent dans la bibliographie de l’ablation de tachycardie ventriculaire, les zones d’amincissement étant associées à des zones de trouble électrique.
Transmuralité de fibrose C’est la valeur exprimée en pourcent du ratio entre l’épaisseur de fibrose contenue dans une portion de myocarde et son épaisseur. Sa valeur est donnée par
a
c. Plus cette valeur est importante, moins la portion de myocarde est viable.
Épicardialité de fibrose C’est la valeur exprimée en pourcent du ratio entre la distance à l’endocarde de la bordure épicardique de fibrose contenue dans une portion de myocarde et son épaisseur. Sa valeur est donnée par b
c. Dans le cas d’une fibrose des suites d’un infarctus, cette valeur est égale à la transmuralité. C’est un descripteur jugé pertinent dans la bibliographie de l’ablation de tachycardie ventriculaire, car il permet d’identifier la portion de myocarde dans laquelle se trouve le foyer de tachycardie.
Distance à la fibrose Il s’agit de la distance d’un point du myocarde à la zone de fibrose la plus proche exprimée en millimètre. Cette distance est calculée à partir du maillage du VG, en cherchant la plus courte distance d’un point à une zone de fibrose en circulant sur ses arrêtes.
1.4.2.c MOLLI-IRM
Lors de l’acquisition d’une image IRM, on mesure le signal RMN à un temps donné après la fin des perturbations magnétiques. Pour les séquences MOLLI (Modified Look Locker Inversion Recovery), on acquière les signaux RMN à différents temps après la fin des perturbations magnétiques. De ces différentes images, on en déduit pour chaque voxel le temps de relaxation T1 au bout duquel 63% de la valeur du signal maximum est obtenu. On parle alors de carte de T1. Jusqu’alors, nous avons parlé de fibrose pour les tissus remplaçant les tissus nécrosés. Il s’agit d’un abus de langage, le véritable terme étant fibrose macroscopique. On l’appelle ainsi pour la distinguer de la fibrose interstitielle, qui est une fibrose qui s’insère dans le maillage des cardiomyocytes. Cette fibrose réduit la contractilité du myocarde, et peut conduire à une cardiomyopathie restrictive.
Cette fibrose, difficile à visualiser sur les séquences LGE-IRM, est identifiable à l’aide des cartes de T1. Pour cela, on procède à une comparaison voxel à voxel entre une carte de T1 avec injection de gadolinium, et sans injection de gadolinium.
1.4.3 Tomodensitométrie
La tomodensitométrie, communément appelé scanner, est une modalité basée sur la mesure de l’absorption des rayon-X par les tissus. Dans le reste du manuscrit, on se réfère à cette modalité sous son acronyme anglais CT, pour Computed Tomography. Il s’agit de la modalité avec la plus grande résolution spatiale, inférieure au millimètre dans les trois axes, faisant d’elle une modalité de référence pour la définition de l’anatomie du patient. Dans le cas où une injection de produit de contraste iodée est pratiquée, cette résolution permet l’observation des petits vaisseaux sanguins, en particulier des veines coronaires.
Chapitre 1 – Présentation du problème
Tout comme pour l’IRM, une synchronisation à un ECG permet d’acquérir un volume cardiaque à une phase spécifique. Pour reconstruire un volume à une phase spécifique, on peut soit acquérir uniquement des images correspondant à cette phase en synchronisant l’acquisition à l’ECG (reconstruction prospective), soit acquérir des images en continu, et trier les phases a posteriori pour la reconstruction (reconstruction rétrospective). Dans la routine clinique, on tâche de réduire au maximum l’exposition des patients aux rayon-X. C’est pourquoi on favorise l’IRM au scanner lorsque cela est possible, et la reconstruction prospective à la reconstruction rétrospective.