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Explorations-Imagerie

16 oct 2017

L’imagerie de flux 4D (ou 4D flow) - Une nouvelle technique d’évaluation des flux en IRM cardiaque

Jean-Fançois PAUL, Service de radiologie, Institut Mutualiste Montsouris, Paris

Depuis les années 1980, l’imagerie par résonance magnétique (IRM) se développe peu à peu en cardiologie. Cette technique est devenue maintenant l’imagerie de référence pour l’évaluation des fonctions ventriculaires droite et gauche, en raison d’une très bonne résolution temporelle et d’une résolution spatiale suffisante pour analyser de façon précise les variations des volumes ventriculaires au cours du cycle cardiaque.

L’étude des flux cardiaques par l’imagerie en contraste de phase en 2D s’est révélée également performante, avec une validation solide dans la littérature en comparaison aux autres techniques, en particulier l’écho-Doppler cardiaque. L’IRM de flux 2D permet notamment de calculer la vitesse du flux sanguin en chaque point du cœur et des gros vaisseaux, de façon reproductible.   Le flux 2D   Cette technique d’IRM de flux 2D, même si elle est bien validée, reste cependant assez contraignante pour le médecin qui doit précisément définir les plans d’acquisition lors de l’examen, pour pouvoir mesurer un flux a un endroit d’intérêt particulier. Elle requiert donc une bonne expérience de l’opérateur et d’une bonne connaissance anatomique, notamment dans les cas complexes, comme les cardiopathies congénitales, dans lesquelles les structures cardiaques peuvent être difficiles à identifier dans l’espace. En cas de flux complexes notamment, les mesures IRM peuvent être faussées par les turbulences qui perturbent la quantification d’un flux traversant un plan de coupe. Ces turbulences ne sont pas faciles à détecter en imagerie 2D. L’inconvénient majeur de cette technique 2D est qu’elle ne permet pas de correction a posteriori si les acquisitions initiales sont incorrectes. C’est pourquoi en pratique cette technique est limitée à des centres expérimentés en IRM cardiaque.   Le flux 4D   L’IRM 4D flow repose sur la même mesure physique que l’IRM 2D (technique de contraste de phase permettant de mesurer la vitesse des protons circulants) : elle offre en plus la possibilité d’acquérir les images dans toutes les dimensions de l’espace. L’acquisition est réalisée en une seule séquence d’une dizaine de minutes en respiration libre sur l’ensemble du thorax. L’analyse des flux se fait a posteriori, sur n’importe quel point du volume, à distance de l’acquisition. Le médecin n’a plus besoin d’être présent lors de l’acquisition pour définir un plan anatomique comme pour la technique 2D. Un post-traitement informatique puissant permet l’analyse des flux (direction et vitesse) dans un volume 3D avec un codage couleur des vitesses permettant une analyse visuelle globale de l’ensemble des flux intrathoraciques. Toute la complexité des flux intracardiaques peut être donc balayée du regard très rapidement en utilisant un logiciel dédié, avec des images souvent spectaculaires. L’analyse qualitative est aisée, d’appréciation immédiate. Les images de sténose ou de fuite sont en effet souvent évidentes à la simple visualisation. Au-delà de cette analyse purement qualitative, il est possible de positionner une région d’intérêt pour calculer n’importe quel flux intra- ou extracardiaque, de façon précise. Cette évolution majeure de l’imagerie de flux en fait un nouvel outil prometteur, déjà opérationnel en pratique quotidienne dans notre centre.   Quelles applications actuelles ?   Les principales applications sont les valvulopathies cardiaques, les anomalies congénitales, et les pathologies aortiques. Concernant les valvulopathies, l’étude des fuites valvulaires est une application prometteuse : l’insuffisance aortique (figure 1) ou l’insuffisance mitrale (figure 2) sont des indications quand l’échographie cardiaque, examen de première intention, n’est pas totalement concluante (par exemple en cas de fenêtre acoustique médiocre) ou lorsque les différents critères d’analyse de l’écho-Doppler sont discordants. L’évaluation échographique des fuites en échocardiographie est en effet multiparamétrique, et dépend fortement de l’expérience de l’observateur. La quantification de la fuite en IRM 4D Flow apparaît robuste et crédible dans notre expérience, et est utilisée en seconde intention lorsque l’écho-Doppler est douteux. Figure 1. Fuite aortique sévère excentrée visualisée par une large régurgitation le long de la valve mitrale. Figure 2. Fuite mitrale sévère associée à une dilatation de l’oreillette gauche. Les lignes de flux régurgitant dessinent un flux circulaire (vortex) circulant autour de l’oreillette gauche. Pour les pathologies congénitales de l’adulte, la détection et la quantification des shunts intracardiaques bénéficient pleinement de cette technologie. Il est probable que l’imagerie 4D flow devienne la référence pour l’exploration des anomalies congénitales, qui associent des anomalies anatomiques et des anomalies de flux, avec parfois des cas très complexes. Cette technique est très utile, en particulier dans le suivi des CIA (figure 3), des CIV et pour le suivi au long cours des cardiopathies congénitales opérées. L’analyse des flux aortiques est également prometteuse : il est en effet possible d’apprécier des flux turbulents associés à des dilatations aortiques (figure 4), ou bien des jets excentrés liés à une anomalie valvulaire aortique comme une bicuspidie, grâce aux lignes de flux générées par l’imagerie 4D flow. En particulier, on peut identifier un flux à haute vitesse et excentré venant heurter la paroi aortique localement, ce qui pourrait être un facteur favorisant une dissection par cisaillement chronique de la paroi artérielle. Cette nouvelle possibilité d’analyse ouvre ainsi des voies de recherche nouvelles et prometteuses pour affiner le risque de dissection ou de rupture chez un patient présentant une dilatation de l’aorte. Figure 3. CIA de type ostium secundum : les lignes de flux mettent en évidence le flux anormal à travers la CIA au centre de l’image. L’analyse du flux juste au niveau la CIA permet une quantification précise du shunt (ici : 2,4 l/min), corroboré par la différence des flux pulmonaire et aortique. Figure 4. L’IRM 4D flow montre un flux turbulent anormal (vortex) chez un patient une aorte ascendante très dilatée (60 mm). En pratique   L’imagerie de flux 4D est une technique très récente qui permet une appréciation robuste et précise des flux cardiaques et des gros vaisseaux en IRM. Elle devrait se répandre rapidement dans les centres spécialisés en imagerie cardiaque en se plaçant comme un examen de seconde intention après l’échographie transthoracique.

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