l`aide a la procedure electrophysiologique endocavitaire par fusion

L’AIDE A LA PROCEDURE
ELECTROPHYSIOLOGIQUE ENDOCAVITAIRE
PAR FUSION TRI-DIMENSIONNELLE DE LA
CARTOGRAPHIE ELECTRIQUE ET DU SCANNER
CARDIAQUE :
Avènement des procédures interventionnelles en 4
dimensions
S. TISSIER (1) , M. ANDRONACHE (2) , L. MEYER-BISCH (1),
I. MAGNIN-POULL (2), C BARBARY (1)
C. DE CHILLOU (2), D. REGENT (1)
- CHU NANCY - Brabois - 2005 - Département d’imagerie médicale (1) et de cardiologie (2) -
Introduction
Les procédures électrophysiologiques ablatives endocavitaires
prennent de plus en plus de place dans l’arsenal thérapeutique des
troubles du rythme et de la conduction cardiaque.
Les ablations par radiofréquence endocavitaire reposent sur
l’interruption électrique de voies de conduction pathologiques et/ou
la destruction de foyers déclencheurs spécifiques des troubles
traités. L’electro-physiopathologie de ces arythmies présente dans la
majorité des cas un substrat anatomique précis. Ceci nécessite une
imagerie pré-procédurale performante.
Le scanner volumique cardiaque apparaît comme la technique la plus
appropriée, d’accès facile et répondant au cahier des charges pour
les informations requises.
Introduction
Jusqu’à ce jour, les informations anatomiques délivrées par le scanner
(MPVR, Volume Rendering épicardique et endocardique (VR), analyse de
vaisseaux, etc…) n’étaient pas disponibles en direct.
La consultation de ces données pour la planification du geste endocavitaire,
malgré la qualité des post-traitements proposés ne permettait que
partiellement :
- de se représenter l’anatomie complexe des cavités cardiaques
(notamment de l’atrium gauche et de la variabilité des veines pulmonaires)
- ou l’échelle de taille des structures explorées en 3 dimensions.
L’énorme progrès qu’apporte la fusion des données tridimensionnelles des
deux modalités d’imagerie permet la navigation et l’ablation en temps
réel dans un volume scanographique référencé.
Cette technique constitue un pas décisif dans l’amélioration des conditions de
réalisation de l’ablation (meilleure efficacité et diminution des complications).
Table des matières
Généralités
Principes
Méthode de cartographie électro-anatomique
Méthode de fusion appliquée à l’ablation par RF de l’ACFA après exploration de
la distribution anatomique des veines pulmonaires et de la cavité atriale gauche
par scanner cardiaque
Rappel
Étude comparative préliminaire
Acquisition cardiaque volumique synchronisée
Préparation du volume objet
Intégration et fusion
Procédure d’ablation
Performance de la méthode de fusion TDM / cartographie
Avantages de la méthode
Autres indications
Tachycardie ventriculaire sur cicatrice d’infarctus myocardique
flutter atrial
Conclusion
Généralités
Principes
La fusion repose sur la possibilité
de référencer les deux modalités
d’imagerie tri-dimensionnelle :
1/ le scanner cardiaque
Avantages :
Résolution spatiale excellente
Informations et détails anatomiques
Facilité d’accès
Données extra cardiaques (parenchyme
Vue endocardique
externe en VR de l’atrium
gauche et des veines
pulmonaires
pulmonaire, œsophage, etc…)
Inconvénients : Irradiation certaine
Injection de produit de contraste iodé
Algorithme de synchronisation ECG non
adapté aux troubles du rythme
Généralités
Principes
2/ la cartographique électroanatomique :
- Permet de visualiser l’activité
cardiaque en temps réel : les données
électriques fonctionnelles qu’elle procure
constituent la carte de travail du
cardiologue électrophysiologiste.
- Permet de dessiner une anatomie
grossière de la cavité explorée.
Avantages :
Informations électriques essentielles à
la procédure
Inconvénients :
carte d’obtention longue
procédure)
Cartographie électro-anatomique post
procédure : vue postéro-supérieure de
l’atrium gauche et des veines pulmonaires
(alourdit le temps de
Représentation 3D imprécise
Généralités
Méthode de cartographie
electro-anatomique
- le cathéter (émetteur/récepteur) de
cartographie ou « mapping » électro-anatomique
recueille un signal électrique qui va être transformé en
information 3D par un champ électro-magnétique
(constitué de 3 aimants situés sous le patient) grâce à un
algorithme de triangulation (détermination de la
localisation précise du signal dans l’espace
électromagnétique)
Cathéter de « mapping »
- L’aspect 3D polyédrique est crée par
l’algorithme « STAR » permettant une
interpolation entre les différents
points recueillis.
- Le codage couleur dépend des temps
d’activation électrique locaux par rapport à un
électrogramme de référence.
Cartographie 3D endocardique
Méthode de fusion electro-scanographique
Rappels
L’ablation par radiofréquence (RF) de la FA est la procédure la plus couramment
réalisée dans notre centre. Son principe repose sur la destruction de foyers
déclencheurs ectopiques de l’arythmie siégeant à proximité des ostia des
veines pulmonaires (VP) [ablation spécifique] ou des voies de conduction periostiales et atriales par des lignes ablatives [ablation-deconnexion]
Cartographie post-procédure et visualisation des
lignes d’ablation-deconnexion : peri-ostiales, interostiale supérieure et mitro-pulmonaire inférieure
KT Carto
KT abation
Ablation spécifique de chaque foyer
déclencheur ostial détecté par cartographie
Le taux de succès repose sur une cartographie électrique et anatomique
parfaite puis sur la déconnexion thérapeutique complète des quatre VP ainsi que
l’absence de complications (sténose veineuse pulmonaire, fistule oeso-atriale, etc…)
La complexité et la variabilité de l’anatomie des VP ont rendu l’imagerie préprocédure indispensable. La compréhension avant la procédure de l’anatomie tridimensionnelle des VP distales et de l’atrium gauche devient alors impérative : elle
permet en outre de planifier l’ablation (choix de la taille des cathéters, axe de
cathétérisation, contre indications…).
Ostia des VP droites en
endoscopie virtuelle
Ostia des VP droites (vue
épicardique)
Ostium surnuméraire drainant le lobe moyen : l’absence de
traitement ostial conduit à la récidive de la fibrillation atriale
Méthode
Etudedecomparative
fusion electro-scanographique
préliminaire
Etude corrélative préliminaire
Objectif :
La faisabilité de cette technique de fusion repose sur
- le fait que les deux modalités peuvent modéliser la face
endocardique d’une cavité cardiaque.
- et l’hypothèse que les volumes obtenus présentent une bonne
corrélation tri-dimensionnelle dans l’espace.
Nous avons donc comparé le volume (exprimé en mL) d’une cavité
cardiaque obtenu par chacune des 2 modalités.
Matériels et méthode :
Une population de 23 patients (en arythmie complète par fibrillation atriale)
ayant chacun bénéficié des deux modalités :
âge moyen : 54,35 années
sex ratio : 1F pour 5,75 hommes
cavité explorée : atrium et auricule gauche
étude de la corrélation des volumes des deux modalités
Méthode de fusion electro-scanographique
Etude corrélative préliminaire
Technique :
1/ Scanner cardiaque réalisé selon le protocole habituel d’exploration préprocédurale d’ablation par radiofréquence de FA.
extraction automatisée de l’atrium gauche
section manuelle des veines pulmonaires à leurs ostia
mesure logicielle du volume
Mesure logicielle du volume
Section manuelle des
veines pulmonaires
2/ cartographie électrique détaillée de l’atrium gauche
(100 relevés d’activité minimum) avec calcul du volume
par intégrale.
Méthode de fusion electro-scanographique
Etude corrélative préliminaire
Volume moyen
de l’ATRIUM
GAUCHE (mL)
Volume moyen
de l’AURICULE
GAUCHE (mL)
Contribution de
l’auricule gauche
au volume de
l’AG
SCANNER
CARDIAQUE
108,86
+/- 44,31
9,59
+/- 9,61
9,23 %
CARTOGRAPHIE
ELECTRIQUE
88,77
+/- 27,37
/
/
Résultats :
Le volume scanographique apparaissait toujours supérieur à celui
mesuré en cartographie (109 mL versus 89 mL). L’auricule participe au
volume de l’atrium gauche pour 9,23% en moyenne.
Méthode de fusion electro-scanographique
Droite de corrélation
linéaire entre les
volumes des deux
modalités
Volume scanographique (mL)
Etude corrélative préliminaire
240
R2 = 0,884
190
140
90
40
40
90
140
Volume cartographique (mL)
La droite de corrélation linéaire des volumes mesurés et le
coefficient de corrélation calculé est de très bonne qualité.
190
Méthode de fusion electro-scanographique
Etude corrélative préliminaire
Discussion :
La différence de volume constatée entre les deux modalités est liée à
deux raisons principales
- le faible nombre de points réalisé dans l’auricule gauche (risque
important de perforation, risque de thrombogenèse en raison des faibles vitesses
circulatoires) à l’origine d’une exploration incomplète.
- l’accès difficile à la paroi antéro-inférieure de l’atrium gauche,
lorsque le cathéter de cartographie provient d’une ponction trans-septale
ou d’un foramen oval perméable, comme c’est habituellement le cas.
Cette zone n’est donc pas prise en compte.
Ceci concourre à la sous-estimation cartographique electro-anatomique.
Comparaison du volume cartographique par rapport au scanner en transparence :
Sous estimation cartographique du volume de l’auricule gauche et de la zone
atriale gauche antéro-inférieure
Méthode de fusion electro-scanographique
Scanner cardiaque
Protocole d’acquisition :
Topogramme
Thorax « low dose »
Injection biphasique à 3,5mL/s
Recherche systématique d’un foramen oval perméable :
- Ciné-cœur sur 20 mm d’épaisseur pendant 26 secondes en manœuvre de
Valsalva, centré sur le foramen oval.
- Retard à l’acquisition de 4 secondes.
Acquisition cardiaque principale avec gating ECG en inspiration profonde
bloquée.
Retro-reconstruction multiphasique 65% à 85% tous les 5%
Durée : 5 à 10 minutes
Méthode de fusion electro-scanographique
Préparation du volume objet
Extraction automatique du cœur gauche
Volume initial, 70-75% de la période R-R
ETAPE 1 : choix de la phase cardiaque la moins artefactée
(habituellement à 70-75% de la période R-R)
ETAPE 2 : extraction automatisée (et/ou manuelle) de l’atrium gauche
et de la proximalité des veines pulmonaires.
Méthode de fusion electro-scanographique
Préparation du volume objet
Volume 3D cardiaque final contenant
l’atrium gauche et les veines pulmonaires
Segmentation manuelle de l’atrium
Méthode de fusion electro-scanographique
Préparation du volume objet
Extraction manuelle de l’oesophage
ETAPE 3 : segmentation de l’œsophage
Le risque de fistule atrio-oesophagienne au décours de la procédure
est réduit lorsque les lignes ablatives sont effectuées à distance des
zones de contact postérieur avec l’oesophage. L’intégration de
l’oesophage à la modélisation 3D est primordiale.
ETAPE 4 : Union du volume cardiaque et oesophagien et exportation sur
CDrom
Volume final gravé contenant les informations nécessaires à l’ablation
(ATRIUM G, VP et OESOPAHGE)
Méthode de fusion electro-scanographique
Préparation du volume objet
Durée totale : 15 à 20 minutes
Méthode de fusion electro-scanographique
Integration et fusion
ETAPE 5 : Importation du volume scanographique dans le logiciel
CartoMerge (le mode de visualisation utilisé est de type rendu de surface).
ETAPE 6 : segmentation pour indexage de l’atrium gauche et de
l’œsophage en deux objets distincts (traitement facilité par la préparation du
volume scanographique). La transparence de l’un ou l’autre peut alors être
modifiée
Volume 3D importé par CARTOMERGE en SSD.
Segmentation oesophage (bleu) / atrium G (jaune)
Volume 3D cardiaque final
Méthode de fusion electro-scanographique
Integration et fusion
ETAPE 7 : mapping électro-anatomique de la cavité cible (ici l’atrium
gauche) en 100 points minimum.
VPSD
VPSG
Mapping électro-anatomique
de l’atrium gauche :
- il permet le calcul du volume atrial.
- il prépare au référencement
(acquisition des 4 VP dans l’espace)
AG
VPID
VPIG
Méthode de fusion electro-scanographique
Integration et fusion
ETAPE 8 : référencement de la cavité cible (AG) grâce à des repères
anatomiques précis et superposition des 2 volumes.
Référencement de la cavité cible (les principaux points cruciaux sont
les ostia des VP, l’auricule, la berge mitrale, etc….)
Méthode de fusion electro-scanographique
Procédure d’ablation
ETAPE 9 : L’ablation est réalisée avec déplacement en temps réel du
cathéter dans le volume référencé. Les points d’ablation sont alors placés
aux endroits clés avec la meilleure précision.
Navigation en temps réel du cathéter d’ablation aux
seins des volumes tridimensionels fusionés
Vue postérieure
Vue antérieure
Résultat après ablation : superposition des points d’ablation (
points de référencement et du volume scanographique
), des
Méthode de fusion electro-scanographique
Procédure d’ablation
Vue supérieure de l’atrium gauche :
Vue postérieure de l’atrium gauche :
Comparaison de la superposition des points
d’ablation avec l’image de mapping electroanatomique et l’image scanographique avec
œsophage en transparence :
le gain en précision pour le placement des points grâce
et après
ablation les lignes
au scanner est évident. Leavant
modèle
3D cartographique
ne ablatives du toit
inter-pulmonaire
supérieure)
permet pas d’être formel(ou
quant
à la situation exacte
des et péri-ostiale sont
large
points d’ablation, notamment placées
aux ostiaaudes
VP de l’oesophage
Méthode de fusion electro-scanographique
Résumé
TDM atrium gauche (SSD)
TDM et points de référencement
Création
Référencement
completdes
des Procédure
2 volumes
2Référencement
modalités
d’ablation et
contrôle postdes 2 volumes
procédural
Mapping électrique
fusion TDM / mapping
Méthode de fusion électro-scanographique
Performance de la méthode
A ce jour, 57 patients ont bénéficié de cette nouvelle technique.
- 80 % de ces procédures concernent l’ablation par RF de
fibrillation atriale (FA)
- pour 20% ce sont les traitements de tachychardie d’origine
infundibulaire pulmonaire, les troubles du rythme ventriculaire gauche post
cicatriciel d’infarctus ou le flutter atrial.
Le logiciel permet l’auto-évaluation (valeur sur 50 relevés) de la
qualité du référencement (surface registration)
Surface registration moyenne de 2,004mm +/- 1,451 mm
La précision moyenne de recalage des deux modèles 3D est évaluée à
2 mm. Elle est améliorée par le choix des points de référencement qui
peuvent être ou non validés par le cardiologue interventionnel.
Méthode de fusion electro-scanographique
Avantages de la méthode
Amélioration de l’efficacité :
application plus précise des points et
des lignes ablatives réalisée sur modèle
anatomique réel :
- exactement aux points théoriques :
Crête auriculopulmonaire
ostium des 4 veines pulmonaires par exemple
- accessibilité plus facile des zones instables (grâce à la navigation en
temps réel) notamment ablation de la crête entre l’auricule gauche et les
veines pulmonaires)
réduction du temps de procédure de 30% et du temps de
fluoroscopie de 40% (ce dernier passant de 20 à 12 minutes)
diminution du risque de complications:
- pas de ligne ablative supérieure en regard de l’œsophage,
- diminution du risque thrombotique par réduction de la durée du geste
- diminution du risque de sténose des veines pulmonaires
Méthode de fusion electro-scanographique
Autres Indications
Ablation d’une tachychardie ventriculaire sur IDM latéral.
Référencement d’un modèle scanographique contenant le
ventricule gauche, l’aorte ascendante et descendante.
Méthode de fusion electro-scanographique
Autres Indications
AD
AG
AD
VCI
Ablation d’un flutter atrial : modèle 3D scanographique et
cartographique de l’atrium droit, associé à un modèle
scanographique seul de l’AG et de la VCI
Conclusion
Un progrès décisif a été réalisé en matière de
traitement des troubles du rythme par voie endocavitaire.
La navigation et l’ablation en temps réel permet des
procédures plus rapides, plus précises, plus efficaces en
diminuant le risque de complications.
Il devient alors nécessaire d’améliorer les algorithmes
de synchronisation ECG dans le cadre des arythmies
cardiaques (pitch adaptatif) afin d’obtenir des volumes
non artefactés