Imagerie cardio-vasculaire : ultrasonographie, radiologie vasculaire

Imagerie cardio-vasculaire :
ultrasonographie, radiologie
vasculaire diagnostique et
interventionnelle, angioscanner,
angio-RM.
Pr Hélène Vernhet Kovacsik
CHU Montpellier
Plan
• Imagerie vasculaire
– Diagnostique
• Echo doppler
• Angiographie non invasive
Angioscanner
AngioMR
Applications
– Invasive
• Interventionnelle
• Imagerie cardiaque diagnostique
–
–
–
–
–
1. Principes d’acquisition scanner et IRM
2. Scanner cardiaque
3. IRM cardiaque
4. Radioanatomie
5. Applications
Imagerie vasculaire diagnostique
1. Echo-doppler
• Les ultrasons
– Imagerie échographique:
• « morphologique »
– Imagerie doppler:
• « fonctionnelle »
–
–
–
–
Continu
Pulsé
Couleur
Energie…
Imagerie temps réel+++
US: principe physique
• Envoi d’une onde
ultrasonore et analyse
du signal réfléchi
– Onde élastique
responsables d’un
phénomène magnétique
de vibrations matérielles.
– Fréquences utilisées en
médecine: 0,5 à 20 MHz
– Vitesse de propagation:
C ² = E/ρ
• E et ρ : élasticité et densité
du milieu
• La sonde:
– Effet piezo-électrique:
transforme l’impulsion
électrique en onde US et
inversement
• Modes d’acquisition
– Mode A (amplitude)
• Visualisation 1D de
l’amplitude du signal recueilli
en fonction de la profondeur
– Mode B (brillance)
• Luminosité du point en
fonction de l’amplitude de
l’écho (image US)
– Mode TM (temps mouvement)
• Variation de la position et de
la brillance des échos en
fonction du temps
Doppler
• Δf=fr-fe = 2feVcosθ/c
– Doppler continu:
• Le fx incident résulte de la
sommation de tous les flux
rencontrés
– Doppler pulsé:
• Focalisation sur le Vx à
étudier
– Doppler couleur
• Rouge=se rapproche de la
sonde
• Bleu: s ’éloigne
Application aux vaisseaux
Echographie vasculaire
1er temps de tout examen doppler
Etude de la morphologie:
- Diamètres des vaisseaux : ex anévrysmes
- Paroi: ex plaques d’athérome
Doppler
Etude fonctionnelle du flux dans les vaisseaux
Recherche de thrombose
Quantification des retrécissements = sténoses
Sténose d’une artère iliaque
2. Angiographie non invasive
angioscanner et angioMR
• Imagerie du vaisseau
– Contenu
– Paroi
– Ce qu’il y a autour
• Imagerie « différée »
• Reconstructions multi-plan
et volumiques des images
Scanner « hélicoidal » ou spiralé
• Technologie
–
–
–
–
Slip « ring »
Générateur embarqué
Multidétecteurs
Technique « hélicoïdale »: la
table avance pendant
l’acquisition
• Acquisition volumique
• Reconstruction de coupes
axiales
– D’épaisseur choisie
– Dans le plan choisi
– Notion de « pitch »
2.1. Scanner Hélicoïdal
Les scanners « multidétecteurs »
Le “pitch”
Pas de la spirale
Pitch
Définition :
Ratio vitesse de déplacement de
la table par rotation du tube (d)
sur la largeur de la collimation des
RX (S)
P = d / MS
M =nombre de coupes acquises
simultanément
L’angioscanner
• Injection d’un produit de contraste iodé pour augmenter la
densité du sang dans les vaisseaux
• Couplage de l’injection et de l’acquisition du volume en
scanner
– Au temps artériel pulmonaire
– temps aortique (systémique)
– Temps veineux
Acquisition
Pourquoi injecter un produite de
contraste?
Les différents temps d’opacification
Tps artériel
pulmonaire
Tps artériel
systémique
Tps retour
Veineux systémique
(1 mn)
Tps tardif
La réalisation pratique
•
•
•
•
•
•
Patient « couché »
Anneau ouvert
Immobilité
Perfusion (si injection)
Bras au dessus de la tête
Réalisation de 2
radiographies de repérage
pour positionner les
volumes à étudier
De la radiographie… à la tomodensitométrie: les
échelles de densités
• L’air: c’est très négatif (<1000)
• La graisse: c’est encore négatif
• Les liquides et les tissus: 0-100
UH
• L’os, le calcium, les produits de
contraste iodés: >100
Voir ces différences de densites: adapter les
fenêtres de visualisation des images
Fenêtre
« vasculaire »
Fenêtre
« médiastinale »
Fenêtre
Parenchymateuse
pulmonaire
Les résultats en imagerie
•
•
•
•
•
La lumière: hautes densités >100UH après injection
La paroi: densité tissulaire
La graisse dans les tissus autour
Les calcifications (dans la paroi artérielle)
Les os
Aorte
Membres inférieurs
Artères rénales
Comment examine t’on le volume
étudié?
MIP MPVR
Les reconstructions « vasculaires »
•
•
MIP
Curviligne et selon la technique de
la « center line » (mode ruban)
Imagerie angiographique « like » (luminogramme)
• MIP (maximum
Intensity
Projection)
• Surfaciques
(SSD) dont
– Navigation
endovasculaire
Angioscanner
• Bonne résolution spatiale: 300µ
– Mesures précises
• Pas d’étude dynamique *
– *perfusion possible mais très irradiante
• Vaisseaux calcifies:
- C’est un avantage pour explorer les gros
vaisseaux (aorte) : on les voit!
- C’est un inconvénient pour étudier les petits vx
de moins de 3 mm: volume partiel
2.2. IRM
• Imagerie des protons situés dans un
champ magnétique
– Transmission d’énargie par
impulsions Rf: excitation des protons
– Restitution de l’énergie de relaxation
longitudinale (T1) et transversale (t2)
• Séquences morphologiques
reposant sur l’étude des temps de
relaxation T1 et T2
• Autres séquences dynamiques
– Ciné
– De flux (imagerie de la phase)
• Acquisitions multiplan
IRM: séquences morphologiques
IRM: séquences de flux
Imagerie fonctionnelle
• Ce qui se
déplace se
déphase dans
le temps:
}
– Vide de signal
– Contraste avec Ciné
les spins des
tissus
stationnaires
– Mesure des
déphasages
Contraste
des spins
}
de phase
L’angioMR
• Injection d’un produit de
contraste (chélate de
gadolinium) qui permet de
diminuer les temps de
relaxation du sang et donc
d’augmenter le signal (très
blanc) et crée un contraste
entre lumière et « le reste » :
• Obtention d’un luminogramme :
vue angiographique par
reconstruction en mode MIP
• Limitée par une résolution
spatiale de l’ordre du mm
• Possibilité d’acquisitions
dynamiques
• On ne voit pas les calcifications
Application d l’angioscanner et de
l’angioMR des vaisseaux
• Etude des anomalies des gros vaisseaux (aorte,
artères pulmonaires, arteres des membres)
– Anévrysmes (Dilatations)
– Sténoses (retrécissements par de l’athérome, de
l’inflammation)
– Anomalies de la paroi: dissections, dysplasies
• Bilan pré-thérapeutiques de la chirurgie des
vaisseaux ou de tumeurs envahissant les
vaisseaux
2. Imagerie vasculaire invasive
diagnostique et interventionnelle
• Ponction directe d’un vaisseau
après anesthésie locale
• Mise en place d’un cathéter dans la
lumière vasculaire
• Injection directement dans le
vaisseau
• Utilisation de cathéters pour:
– Délivrer des particules, des colles des
matériaux pour occlure des vaisseaux
– Déployer des ballons et des prothèses
pour dilater des vaisseaux
– Sous le contrôle « scopique »
Embolisation artérielle
Occlusion d’une communication anormale entre une atère
et une veine pulmonaire par “largage” controllé de “coils”
Dilatation artérielle
Mise en place de 2 stents pour traiter une sténose du carrefour aorto-iliaque
Imagerie « en coupes »
du cœur
le scanner, l’IRM
Imagerie cardiaque non invasive
Scanner et IRM
• 1.Spécificités liées à l’étude du cœur:
– Les mouvements respiratoires
• Imagerie en apnée (<20s)
– Les battements cardiaques
• Imagerie en fonction du cycle cardiaque
• Morphologique: quand le cœur se déforme le
moins: diastole
• dynamique: à différents moments du cycle
cardiaque
• Les reconstructions selon des plans anatomiques
propres
TDM et IRM: Comment ?
• 1 Monitorer le cycle cardiaque
– En pratique, par enregistrement de l’ECG en
continu pendant l’acquisition des images
– Soit, acquisition des images uniquement à un
moment du cycle cardiaque: la diastole
• Mode prospectif
– Soit acquisition tout le long du cycle
cardiaque mais reconstruction des images
selon la phase ou elles ont été acquises:
• Mode rétrospectif
Possibilité de d’acquérir ou de rétro-reconstruire les images à
différentes phases du cycle cardiaque
0%
....
50 % ....
90 %
25 %
70 %
Scanner et IRM coronaire et cardiaque
• Injection d’un produit de contraste pour opacifier les cavités
cardiaques et les vaisseaux (aorte, artères pulmonaires, artères
coronaires…)
– PDC « iodé » pour le scanner
– Chélates de gadolinium pour l’IRM
• Acquisition ou reconstruction des images pendant la diastole
– Avantage ‘une acquisition limitée à la diastole (prospective):
moins irradiant dans le cas du scanner+++
En IRM, la table ne se déplace pas
On active successivement des rangées
Canaux de détecteurs
L’irradiation en scanner
thoracique et cardiaque
Le rôle du “pitch”: plus le pas de l’hélice est bas, plus l’irradiation est
importante
En scanner cardiaque retrospectif, le pas est “négatif” et l’irradiation très
importante
L’irradiation
[ Andrew J Einstein, JAMA. 2007]
Scanner Coronaire et cardiaque avec gating cardiaque prospectif
Diminution des doses majeure (Jusqu’à 6 fois moindres)
Applications cliniques
TDM (mode)
IRM
Morphologie
cardiaque
+++
Res.spatiale 300µ
Mode Prospectif
- irradiant
++
Mode Prospectif
Res spatiale 1 mm
Contraste
tissulaire
Angiographie
coronaire
+
Mode Prospectif
+++
Prospectif
+++
Besoin plusieurs phases
cardiaques
Retrospectif
?
Fonction
+
Mode Retrospectif
Res temporelle 70-500 ms
+++
Res temporelle <30 ms
2. Résultats en scanner
Reconstructions des images
d’angioscanner
• Image native, reconstructions 2D (curvilignes), 3D (SSD, MIP)
Mode “ruban”
3. Résultats en IRM
• Imagerie morphologique en diastole
Etude du rehaussement tissulaire après injection de produit
de contraste
Précoce: perfusion
“tardif” : >5 mn
Il est visible en scanner (PDC “iodé”) et en IRM (PDC = chélates de gadolinium)
Il est lié à la présence d’une lésion tissulaire dans laquelle le produit diffuse
anormalement (rupture membranaire, augmentation de l’espace de diffusion)
Exemple: infarctus, fibrose, inflammation
Courtoisie de JF Paul
IRM
• Imagerie dynamique
4. Anatomie radiologique « en
coupes » du coeur
Les plans de coupes anatomiques spécifiques à
l’étude du cœur (scanner, IRM et échographie)
• Petit axe 2
cavités
• Long axe 2
cavités
• Long axe 4
cavités
Anatomie cardiaque en imagerie en coupes:
les segments
5. Principales applications
• L’étude des artères coronaires:
– Angioscanner coronaire à la
recherche de sténoses
– L’étude des lésions du myocarde
• Ischémiques: infarctus, inflammation,
fibrose: IRM essentiellement
– Etude de la fonction cardiaque:
IRM technique de référence
Objectifs généraux
• Connaître les principes physiques généraux de
l’écho-doppler, la TDM et l’IRM
• Connaître les spécificités techniques TDM et
IRM à l’application au cœur: rôle du pitch, type
de mode d’acquisition en fonction de l’ECG
– Connaître leur impact sur l’irradiation en TDM
• Citer les principales applications médicales des
différentes techniques
• Connaître les plans anatomiques principaux
utilisés en imagerie cardiaque en coupe