Système de conduction et électrocardiogramme

Technique IRM cardiaque

En premier lieu, on réalise un repérage du massif cardiaque afin de dégrossir la morphologie du coeur du patient. Les trois axes traditionnels (sagittal, axial et coronal) ne sont pas utilisés directement comme plans de référence et ce, en raison de l’obliquité du coeur. Il est primordial d’adapter les orientations des coupes d’acquisition afin d’obtenir des images diagnostiques. On utilise cependant le plan axial traditionnel afin de placer les différents axes utilisés dans un examen cardiaque. Dans l’exploration cardiaque, on utilise en général trois orientations de coupes spécifiques afin de visualiser au mieux le coeur. Les blocs de coupes sont mis en place en fonction des uns par rapport aux autres. On commence toujours par une coupe en axial au niveau du massif cardiaque afin de repérer l’orientation du septum interventriculaire. Une fois cette coupe réalisée, il est possible de placer le plan long axe du ventricule gauche (VG) qui est aussi nommé « axe 2 cavités » (2C) (Figure 13a). Ce plan long axe est sagittal oblique ; il faut donc placer les coupes parallèles au septum interventriculaire en passant par l’oreillette gauche, en traversant la valve mitrale par le milieu et les positionner sur le point le plus distal du ventricule (Dacher, 2004).

Une fois obtenu ce grand axe 2 cavités, on l’utilise pour positionner le grand axe 4 cavités (4C). Sur la coupe sagittale, on placera une bissectrice qui relie la paroi postérieure de l’oreillette gauche (OG) jusqu’à l’apex (Figure 13b). Ces coupes nous donneront le plan axial 4 cavités. Ce plan nous permet de visualiser les deux oreillettes, ainsi que les deux ventricules. On utilisera ce plan et le 2 cavités pour poser les coupes afin d’obtenir le petit axe (PA)(Figure 13d). Pour obtenir le petit axe, il est recommandé d’utiliser les deux derniers plans obtenus afin de réaliser des images de bonne qualité. Il faut donc placer les coupes perpendiculairement à la bissectrice OG-Apex mise en place sur la coupe long axe (utilisée pour obtenir l’axe 4 cavités) et vérifier que ces coupes sont bien perpendiculaires au septum interventriculaire sur l’axe 4 cavités (Figure 13c) (Dacher, 2004). On remarque donc un ordre dans le positionnement des coupes étant donné l’utilité de chacune d’entre elles. C’est pourquoi on commence généralement l’examen avec un repère axial du massif cardiaque, suivi du grand axe 2 cavités, puis du plan axial 4 cavités et finalement le PA.

Avantages et limites de la 4D

La séquence 4D possède un avantage non négligeable en IRM : il est possible de repositionner les coupes en post-acquisition et ce, sans perte de résolution. Grâce à sa résolution spatiale et sa résolution temporelle, cette séquence donne des images plus détaillées. Elle a été utilisée à des fins de recherches sur des souris. D’après les articles de Herrmann et al. (2011) et de Calkoen et al. (2014), la progression de leurs études respectives a permis d’affirmer qu’il y avait une amélioration de la visualisation et de la quantification des pathologies de flux sanguin cardiovasculaire grâce à l’utilisation d’antennes spécifiques dédiées. Cela permet également de pronostiquer certaines pathologies comme l’insuffisance cardiaque, la dissection aortique, les thrombus ou encore les anévrismes. Selon Zhong et al. (2011) et Coolen et al. (2011), le développement d’une séquence Cartographie 3D T1 permet de visualiser une altération de l’accumulation du produit de contraste entre un myocarde de souris pathologique (de type Infarctus) et un myocarde de souris non pathologique.

Cette étude a, par ailleurs, utilisé une séquence 3D ciné DENSE qui permet d’obtenir une imagerie globale d’un myocarde de souris sur un appareil 7 Tesla. La complémentarité de ces deux séquences est donc importante. Pour Bucholz et al. (2008), le développement d’une séquence 3D additionnée à un facteur temps (4D) permet de « résoudre » les limites quant à la résolution spatiale, la résolution temporelle et surtout, le temps de l’examen. Les séquences en haute résolution obtiennent aussi un meilleur rapport S/B. Cet article met l’accent sur l’amélioration de l’étude des structures et des fonctions cardiaques chez la souris. Pourtant, la reproductibilité pour l’Homme, en 2008, reste encore incertaine. Les voxels utilisés dans les protocoles pour la souris ne correspondent pas à ceux des protocoles pour l’être humain (Bucholz et al., 2008). De plus, la séquence requiert un temps d’examen relativement long, ce qui la rend moins reproductible chez l’Homme. Toutes les études de la séquence 4D ont été développées sur une IRM d’un champ magnétique de minimum 3 Tesla afin d’avoir une qualité d’image raisonnable. La séquence 3D ciné DENSE, par exemple, a été effectuée sur une IRM 7 Tesla ce qui nécessite de l’adapter à une IRM 1,5 ou 3 Tesla pour la rendre accessible à l’Homme. (Zhong et al., 2011) (Coolen et al., 2011) Et bien sûr, la nécessité d’avoir des antennes spécifiques et appropriées est obligatoire pour avoir un bon contraste, un bon rapport signal sur bruit (S/B) et une bonne résolution spatiale. (Calkoen, 2014)

Bland Altman Concrètement, il s’agit d’un outil statistique qui permet de comparer deux méthodes en évaluant la concordance entre les techniques employées. On peut l’utiliser pour comparer une nouvelle méthode de mesure à une mesure dite de référence (ici la 4D versus la 2D ciné). D’après Journois (2004), « Le principe de la méthode Bland Altman consiste à réaliser un graphe comportant en ordonnée (Y) la différence entre les valeurs obtenues par les deux techniques A et B (soit A-B) et en abscisse (X) la moyenne des valeurs obtenues par ces deux techniques, soit (A+B)/2. Cette moyenne représente une estimation acceptable au plan technique en l’absence de connaissance préalable du biais existant entre les deux séries de données. » La moyenne des différences permet d’indiquer si une des deux méthodes de mesure tend à créer des données systématiquement plus basses ou plus élevées que l’autre méthode. C’est grâce à cette moyenne des différences qu’il est possible de soulever l’existence d’un biais entre ces deux méthodes. En effet, si une des deux méthodes de mesure est définie comme la référence (ici le 2D ciné), la moyenne des différences permet de mesurer comment les valeurs des deux méthodes diffèrent généralement. Des limites de concordance (ou limites d’agrément) sont mises en place sur le graphique Bland Altman afin de visualiser la répartition des valeurs obtenues. La limite d’agrément standard mise en place correspond au biais ± 1.96 fois l’écart type des valeurs. Ce seuil permet de définir que 95% des différences sont comprises dans ces limites si toutefois la distribution suit la loi normale. Par conséquent, ce type de limite permet d’extrapoler les résultats à partir d’un échantillon raisonnable.

D’autres limites peuvent être mises en place telles que les limites d’acceptabilité. L’interprétation de ces limites est intimement liée au contexte dans lequel elles sont définies. Par exemple, elles peuvent être spécifiées selon des limites cliniques pour mieux réaliser la précision des différentes méthodes utilisées. L’intérêt de ces limites permet de mieux visualiser quels sont les différences de valeurs qui semblent acceptables. Il ne faut donc point interpréter ces limites comme étant catégoriques mais plutôt indicatives. On peut les définir selon des coefficients de variabilité c’est-à-dire des marges de valeurs maximum et minimum observées dans le cadre de la méthode de mesure choisie. référence (ici la 4D versus la 2D ciné). D’après Journois (2004), « Le principe de la méthode Bland Altman consiste à réaliser un graphe comportant en ordonnée (Y) la différence entre les valeurs obtenues par les deux techniques A et B (soit A-B) et en abscisse (X) la moyenne des valeurs obtenues par ces deux techniques, soit (A+B)/2. Cette moyenne représente une estimation acceptable au plan technique en l’absence de connaissance préalable du biais existant entre les deux séries de données. » La moyenne des différences permet d’indiquer si une des deux méthodes de mesure tend à créer des données systématiquement plus basses ou plus élevées que l’autre méthode. C’est grâce à cette moyenne des différences qu’il est possible de soulever l’existence d’un biais entre ces deux méthodes.

En effet, si une des deux méthodes de mesure est définie comme la référence (ici le 2D ciné), la moyenne des différences permet de mesurer comment les valeurs des deux méthodes diffèrent généralement. Des limites de concordance (ou limites d’agrément) sont mises en place sur le graphique Bland Altman afin de visualiser la répartition des valeurs obtenues. La limite d’agrément standard mise en place correspond au biais ± 1.96 fois l’écart type des valeurs. Ce seuil permet de définir que 95% des différences sont comprises dans ces limites si toutefois la distribution suit la loi normale. Par conséquent, ce type de limite permet d’extrapoler les résultats à partir d’un échantillon raisonnable. D’autres limites peuvent être mises en place telles que les limites d’acceptabilité. L’interprétation de ces limites est intimement liée au contexte dans lequel elles sont définies. Par exemple, elles peuvent être spécifiées selon des limites cliniques pour mieux réaliser la précision des différentes méthodes utilisées. L’intérêt de ces limites permet de mieux visualiser quels sont les différences de valeurs qui semblent acceptables. Il ne faut donc point interpréter ces limites comme étant catégoriques mais plutôt indicatives. On peut les définir selon des coefficients de variabilité c’est-à-dire des marges de valeurs maximum et minimum observées dans le cadre de la méthode de mesure choisie.

Table des matières

Résumé
Liste des figures
Liste des tableaux
Liste des équations
Introduction
I. Anatomie et physiologie cardiaque
1.1 Anatomie
1.1.1 Situation
1.1.2 Anatomie du coeur
1.2 Physiologie
1.2.1 Vascularisation
1.2.2 Système de conduction et électrocardiogramme
1.2.3 Les fonctions cardiaques
1.2.4 La fraction d’éjection
II. Les Grandes Pathologies Cardiaques
2.1 Valvulopathies
2.2 Coronaropathies
2.2.1 Infarctus du myocarde
2.2.2 Ischémie
2.3 Insuffisance cardiaque (IC)
2.4 Pathologies observables en IRM
2.4.1 Quelques indications spécifiques menant à une IRM (Didier Locca et al., 2009) :
III. Techniques en imagerie cardiaque
3.1 Différentes techniques d’imageries cardiaques
3.1.1 L’échocardiographie en 3D (Figure 8)
3.1.2 CT cardiaque (Figure 9)
3.1.3 PET cardiaque (Figure 10)
3.1.4 SPECT (Figure 11)
3.1.5 IRM cardiaque (Figure 12)
3.1.6 Tableau récapitulatif
3.2 Technique IRM cardiaque
3.2.1 Mise en place des coupes (Figure 13)
3.2.2 Solutions d’acquisition en IRM cardiaque
3.2.3 Synchronisation
3.2.4 Séquences
IV. Séquence 4D en IRM
4.1 Définition 4D
4.1.1 Rappel 3D
4.1.2 De la 3D à la 4D
4.2 Avantages et limites de la 4D
V. Segmentation et mesures cardiaques
5.1 Segmentation
5.1.1 Introduction
5.1.2 Segmentation manuelle
5.1.3 Segmentation automatique
5.2 Segmentation en IRM cardiaque
5.3 Mesures en IRM cardiaque
5.3.1 Planimétrie 2D
5.3.2 Volumétrie 3D
5.4 Variabilité
5.4.1 Variabilité inter- et intra-opérateur
5.4.2 Outils de mesure
VI. Méthodologie
6.1 Pré-étude
6.1.1 Séquence développée sur la souris
6.1.2 Méthodes d’acquisitions adaptées à l’être humain
6.2 Étude principale
6.3 Protocole d’acquisition
6.3.1 Double trigger
6.3.2 Coefficient de correction
6.3.3 Fenêtre d’acquisition
6.3.4 Vitesse d’encodage
VII. Protocole de traitement des acquisitions
7.1 Reconstructions
7.2 Comparaison images 2D ciné – 4D
7.3 Résultats des segmentations
7.3.1 ICC
7.3.2 Résultats ICC pour les séquences 4D
7.3.3 Résultats ICC pour les séquences 2D ciné
7.3.4 Bland-Altman
VIII. Discussion
8.1 Sources d’erreur
8.2 Différence entre les deux séquences
8.2.1 Résultat Bland Altman
8.2.2 Les facteurs intrinsèques
8.2.3 Les graphiques
IX. Conclusion
9.1 Discussion
9.2 Réponses aux questions de recherche
9.3 Perspective
Bibliographie
Annexes
Annexe 1. Liste des contre-indications principales à l’IRM
Annexe 2. Formulaire pré-examen
Annexe 3. Méthodologie – Acquisition
Ann.3.1 Loc (localizer)
Ann.3.2 Ciné Breathold
Ann.3.3 Ciné realtime
Ann.3.4 Flow 4D – tf3 / tf6 / tf9
Annexe 4. Méthodologie – Marche à suivre pour la segmentation en 4D flow
Annexe 5. Tableau Excel des données de segmentations

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