Polycopi du Cours Echocardiographie Doppler

~ Échocardiographie - Doppler ~ 1
~ © 2010 DCAM ~ Université Victor Segalen Bordeaux 2 ~ France 1/6
É
Éc ch ho oc ca ar rd di io og gr ra ap ph hi ie e - - D Do op pp pl le er r
S
S. . L La af fi it tt te e, , M M. . L La af fi it tt te e, , P P. . R Ré éa an nt t, , R R. . R Ro ou ud da au ut t
C.H.U. de Bordeaux ~ Hôpital Cardiologique du Haut Lévêque Pessac ~ France
Échographie de Contraste
L’échocardiographie de contraste se caractérise par l’injection périphérique d’un agent de contraste
ultrasonore permettant au niveau cardiaque d’opacifier les cavités gauches.
Après une longue période de maturation, cette technique est devenue opérationnelle avec la mise à
disposition d’agents de contraste ultrasonores de deuxième et troisième génération. Plus stables, ces
microbulles atteignent aisément le ventricule gauche et la circulation générale en concentration
significative.
Deux applications complémentaires sont accessibles :
- l’amélioration de la visualisation de l’endocarde en échographie conventionnelle et à fortiori en
échocardiographie de stress
- et l’étude de la perfusion myocardique en complément de l’analyse fonctionnelle.
S’il n’existe plus aucun doute quant à l’intérêt pratique de la première application, avec de surcroît une
reconnaissance officielle par le biais d’une AMM, il en est différemment concernant la perfusion
myocardique, d’appréhension plus délicate et nécessitant des outils spécifiques.
Après quelques rappels sur la physique des microbulles et des techniques de rehaussement, seront
envisagés successivement les différents types d’applications cliniques de l’échocardiographie de
contraste.
B
Ba as se es s P Ph hy ys si iq qu ue es s
M
Mi ic cr ro ob bu ul ll le es s
Le rehaussement du signal vasculaire en échographie de contraste est obtenu par l’injection intra-
veineuse de microbulles de taille inférieure à 10 μm composées de d’air ou de gaz peu solubles
comme les perfluorocarbones ou sulfuroxide généralement enclavées voir encapsulées dans des
structures d’organisation plus ou moins complexes.
Pour les plus simples, comme l’Albunex ® (Mallinckrodt Medical Inc) ou le Levovist ® (Schering SA),
les bulles d’air sont enchassées dans une coque d’Albumine humaine ou de galactose respectivement.
A l’opposé, certains agents de 3ième génération sont d’une plus grande sophistication comme par
exemple la microbulle BiSphere ® (Point Biomedical Corp.) constituée de deux enveloppes
polymériques distinctes lui conférant une très grande rigidité.
Entre ces deux extrêmes, on trouve les microbulles de 2ième génération, de plus en plus utilisées
aujourd’hui, qui possèdent une enveloppe à base d’Albumine (Optison ®, PESDA) , de lipide
(Sonazoïd®), de phospholipide (Sonovue ®) ou encore de liposome (Definity®) enfermant un gaz peu
soluble (sulphurexafluoride, pefluoropropane, perfluorocarbone).
B
Ba as se es s P Ph hy ys si iq qu ue es s
I
In nt te er ra ac ct ti io on ns s M Mi ic cr ro ob bu ul ll le es s / / U Ul lt tr ra as so on ns s
Sous la pression acoustique de l’onde ultrasonore, les microbulles subissent des modifications de leur
structure à type de compression et d’expansion cycliques.
Ces variations sinusoïdales du diamètre de la bulle s’amplifient de façon remarquable sous certaines
conditions de longueur d’onde, définissant le phénomène de résonance véritable amplificateur
intrinsèque du signal réfléchi.

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A un niveau de pressions acoustiques supérieures, apparaît une oscillation asymétrique de la bulle
avec une phase d’expansion supérieure à sa compression.
Cette réponse ‘non linéaire’ génère une réflexion d’ondes acoustiques dites ‘harmoniques’, multiples
de la fréquence fondamentale d’émission.
Au stade ultime, la microbulle, élément fragile de part sa structure, se fissure et se désagrège, donnant
naissance à une nouvelle génération de bulles de plus petites tailles, soumises aux mêmes
phénomènes d’oscillation.
T
Te ec ch hn ni iq qu ue es s d de e R Re eh ha au us ss se em me en nt t
Les interactions ultrasons-bulles sont à la base des techniques proposées depuis une dizaine
d’années permettant une meilleure détection des agents de contraste.
L’imagerie d’harmonique ou d’ultraharmonique réceptionne les fréquences harmoniques de la bulle en
résonance au double ou au triple de la fréquence d’émission et permet d’éliminer en partie
l’information tissulaire.
L’imagerie intermittente n’acquière qu’une seule image par cycle cardiaque et réduit ainsi la
destruction des microbulles d’où leur plus grande concentration dans les tissus.
Le mode Power Doppler détecte plus particulièrement les modifications de structure des bulles
soumises à de hautes énergies ultrasonores. Cependant, bien que rehaussant significativement leur
signal, les microbulles restent, malgré tout, de détection délicate dans le myocarde.
Le mode Temps-Réel, révolution technologique du début des années 2000, est devenu la référence
dans le domaine de l’échographie de contraste.
Ce mode se caractérise par une émission continue à basse énergie (faible index mécanique) avec une
destruction minimale voire nulle des microbulles.
Les techniques qui autorisent une telle sensibilité dans la détection des agents de contraste se
dénomment Power Pulse Inversion, Power Modulation ou Single Phase Cancellation. Globalement,
elles sont basées sur une émission d’une ou plusieurs impulsions ultrasonores dont les morphologies
diffèrent par leur phase ou leur amplitude. Un calcul d’addition sur les spectres réceptionnés permet de
filtrer la composante échographique tissulaire pour récupérer l’information harmonique en provenance
des microbulles.
Leur visualisation est alors particulièrement améliorée avec une quasi annulation du signal tissulaire.
Ces modes permettent ainsi la détection des microbulles au sein des capillaires myocardiques,
notamment en association avec les agents de contraste de deuxième génération.
Q
Qu ua an nt ti if fi ic ca at ti io on n d de es s d dé éb bi it ts s d de e p pe er rf fu us si io on n
En échographie de contraste, en raison de la dynamique instable du traceur, les modèles
compartimentaux classiques appliqués à la quantification des débits de perfusion sont inopérants.
Des séquences d’acquisition, complexes, en mode intermittent au moyen de délais incrémentés sont
alors nécessaires pour une approche quantitative de la perfusion.
Cette technique décrite initialement par Wei et al. repose sur l’entrée et la destruction des microbulles
dans la dimension azimutale du faisceau ultrasonore.
Plus le délai entre les impulsions ultrasonores intermittentes est important, plus nombreuses sont les
microbulles à traverser l’épaisseur du faisceau et de ce fait plus intense est leur signal réfléchi.
L’augmentation progressive des délais (une image par cycle cardiaque jusqu’à une image tous les 10
ou 15 cycles) permet l’obtention d’une courbe exponentielle inversée de type y = A(1-e-bx) où A
représente le plateau de la courbe mais également le volume myocardique sanguin et b la pente de la
courbe caractéristique de la vélocité des microbulles dans les capillaires.
Le produit A.b correspond ainsi au débit myocardique.
Le mode Temps-Réel permet au delà de la restauration de l’acquisition continue, une approche facilité
de la quantification des débits de perfusion au moyen de la séquence Flash.
Cette méthode, dont le principe est celui du remplissage de coupe, applique une séquence débutée

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par une émission à haute énergie qui détruit les microbulles dans l’épaisseur du faisceau ultrasonore
suivie d’une acquisition continue à basse énergie non destructrice.
Le rehaussement du signal suit une courbe exponentielle inversée caractérisée par les paramètres
pente, b et plateau, A, dont le produit A.b correspond au débit de perfusion.
M
Mi is se e e en n œ œu uv vr re e p pr ra at ti iq qu ue e
Les 2 agents de contraste présents sur le marché Français sont le Sonovue ® (Bracco) et le Luminity
® (BMS imaging).
Avant leur utilisation, il sera vérifié leurs contre-indications comme une instabilité rythmique ou
hémodynamique, une insuffisance respiratoire sévère, un shunt droit-gauche, et le syndrome
coronarien aigu pour le Sonovue.
Les constantes fréquence cardiaque, tension artérielle et saturométrie seront enregistrées avant
injection.
Le patient sera perfusé avec un G5 via un robinet 3 voies pour une injection dans l’axe de la tubulure
et rinçage rapide.
L’agent de contraste sera injecté selon les protocoles suivants :
- Sonovue ®: bolus de 0,4 à 1 ml
- Luminity ®: bolus de 0,5 à 1 ml (après dilution 1/10)
Pour des applications spécifiques, une injection en continu sera possible :
- au moyen d’une seringue dédiée pour le Sonovue ® (1 ml/mn)
- après dilution dans un soluté de G5 (1 ml/mn)
A
Ap pp pl li ic ca at ti io on ns s c cl li in ni iq qu ue es s
La première indication des agents de contraste encadrée par une AMM en échocardiographie est
l’amélioration de la détection de l’endocarde.
Trois cibles diagnostiques sont dès lors circonscrites :
- l’évaluation des volumes cardiaques,
- l’échographie de stress,
- et l’identification de masses intracardiaques.
É
Év va al lu ua at ti io on n d
de es s v vo ol lu um me es s c ca ar rd di ia aq qu ue es s
L’évaluation des volumes cardiaques et le calcul de la fraction d’éjection sont des paramètres
indispensables à la gestion des patients cardiaques. En raison d’une reproductibilité insuffisante,
l’échocardiographie n’est toujours pas considérée comme méthode de référence pour l’obtention de
ces paramètres au dépend des techniques isotopiques ou surtout IRM.
S’il n’existe pas d’indication à l’utilisation systématique des agents de contraste pour l’évaluation des
volumes ventriculaires gauches, les études publiées rapportent cependant une meilleure précision des
mesures associées à une reproductibilité identique à l’IRM.
La faisabilité de l’examen et l’obtention d’images de contraste facilement exploitables sont
particulièrement satisfaisantes, notamment depuis l’apparition des agents de contraste de deuxième
génération et des nouvelles techniques de rehaussement dont le mode Temps-Réel.
Sur un plan pratique, un seul flacon d’agent de contraste est nécessaire pour l’injection de plusieurs
bolus permettant l’opacification et l’enregistrement de plusieurs cycles cardiaques dans les différentes
incidences nécessaires au calcul des volumes télésystolique et télédiastolique du ventricule gauche.
Les modes échographiques dédiés dérivent du mode Temps-Réel avec une émission acoustique
d’énergie intermédiaire (index mécanique entre 0.6 et 0.8) ce qui permet un excellent contraste entre
la cavité opacifié et le myocarde qui reste peu échogène dans cette modalité.

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Ap pp pl li ic ca at ti io on ns s c cl li in ni iq qu ue es s
É
Év va al lu ua at ti io on n d de es s v vo ol lu um me es s c ca ar rd di ia aq qu ue es s
Les nouvelles modalités d’imagerie comme le triplan ou le mode 3D/4D bénéficient également de
l’injection de contraste en raison d’une qualité d’image inférieure au mode bidimensionnel classique.
Utilisant une émission acoustique démultipliée, la destruction des microbulles est plus importante d’où
la nécessité d’injection de plus grandes quantités d’agent de contraste pour parvenir à une
opacification complète du ventricule gauche.
É
Éc ch ho oc ca ar rd di io og gr ra ap
ph hi ie e d de e S St tr re es ss s
La place du contraste en échocardiographie de stress se trouve dans le même cadre que l’évaluation
des volumes cardiaques. Les patients présentant une fenêtre ultrasonore correcte ne bénéficieront pas
de l’injection de contraste et ces derniers sont de nos jours majoritaires de part l’avènement de
l’imagerie d’harmonique tissulaire.
Cependant, chez environ 10 à 20% des patients, la précision diagnostique de l’échographie de stress
sera insuffisante en raison d’une mauvaise fenêtre acoustique.
Dans ces situations, l’utilisation des agents de contraste permet une nette amélioration de la
visualisation de l’endocarde, et par conséquent des chiffres de sensibilité et de spécificité de l’examen,
de la fiabilité et de la reproductibilité de l’interprétation particulièrement pour les non experts.
L’interprétation des images de stress contraste s’effectue sur le mouvement de l’endocarde et sur
l’épaississement pariétal parfaitement identifié.
Voici quelques exemples d’échographie de stress avec agent de contraste.
Ici, une vue apicale des 4 cavités et un profil normal ’évolution de la cinétique segmentaire au cours
du stress.
Dans cet exemple, toujours en incidence apicale des 4 cavités, une dégradation de la contraction
apicale devenant hypokinétique avec rebond tardokinétique signant une ischémie de la zone.
Sur cette séquence, on peut observer une anomalie de contraction segmentaire survenue au pic en
zone latérale, perdurant jusqu’en phase de récupération.
A
An no om ma al li ie es s i in nt tr ra ac ca ar rd di ia aq qu ue es s
L’échographie de contraste possède également un intérêt dans le diagnostic des masses
intracardiaques.
L’outil contraste permet tout d’abord l’élimination des images artefactuelles chez les patients ayant une
mauvaise fenêtre ultrasonore réduisant le nombre de faux positifs, notamment en zone akinétique.
Le diagnostic positif de thrombus est de même facilité par la mise en évidence d’une masse ‘en
négatif’ ne prenant pas le contraste dont la mesure est suffisamment précise pour le suivi de
l’évolution sous traitement.
De façon plus rare, il sera diagnostiqué une tumeur intra-cavitaire avec la possibilité de prise de
contraste reflétant un certain degré de perfusion (angiosarcome).
Les diagnostics de fissuration, de faux-anévrisme pariétal dans un contexte de cardiopathie
ischémique seront de même accessibles en échographie de contraste.
Enfin, certains proposent l’échographie de contraste comme aide au diagnostic de non compaction.
P
Pe er rf fu us si io on n m my yo oc ca ar rd di
iq qu ue e
Deux applications potentielles de l’échographie de contraste peuvent être envisagées dans le domaine
de la perfusion myocardique : le diagnostic des sténoses coronaires d’une part, et le péri-infarctus
d’autre part. Dans ces deux situations, il est fondamental de souligner la cible principale de
l’échographie de contraste myocardique, à savoir la microvascularisation.

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L’intégralité du volume sanguin, porteur des traceurs ultrasonores, se distribue entre artères,
artérioles, capillaires, veinules et veines coronaires avec une forte prédominance pour le compartiment
capillaire (90%). Ainsi, il s’agit principalement d’une imagerie des microvaisseaux et uniquement
intravasculaire.
L’application de l’outil de quantification des débits de perfusion sur les modèles expérimentaux a
permis de mieux comprendre la physiopathologie microcirculatoire. Des phénomènes de ‘recrutement’
et ‘dérecrutement’ capillaire par ouverture ou fermeture de ces derniers ont été identifié comme
éléments régulateurs des échanges métaboliques mais également à l’origine des ‘défects’ de
perfusion observés en cas de sténose coronaire.
Diagnostic de sténoses coronaires
Le diagnostic non invasif de sténose coronaire s’appuie généralement soit sur la scintigraphie
myocardique qui apprécie les conséquences perfusionnelles des lésions coronaires, soit sur
l’échographie de stress qui se focalise sur l’impact fonctionnel de ces mêmes sténoses.
Ces deux méthodes nécessitent une étape pharmacologique qui permet d’apprécier une diminution du
débit coronaire en situation d’hypérémie pour des sténoses de 50 à 60% de diamètre, contre 90 à 95
% au repos. Moyennant cela, les sensibilités et spécificités de ces examens sont de l’ordre de 70 à
80% selon les études.
L’échographie de contraste grâce aux nouveaux modes de rehaussement permet de façon
comparable à la scintigraphie la mise en évidence d’anomalies de perfusion en cas de sténose
coronaire. Les agents de stress utilisés (inotrope positif ou vasodilateur) sont sensiblement d’efficacité
équivalente, mais les anomalies de perfusion surviennent de façon plus précoce que les anomalies de
contraction.
Sur un plan pratique, l’obtention des images de perfusion s’effectue préférentiellement par infusion
continue d’agent de contraste en associant une séquence Flash pour chaque incidence.
Il est à noter que la visualisation des défects de perfusion sur ces séquences de remplissage
nécessite un degré d’expérience non négligeable et peut dans certains cas porter à discussion.
L’anomalie de perfusion sera traquée sur les images post Flash précoces avant la remontée complète
du signal dans la coupe.
- sur cette séquence, un défect en zone laterale est identifié.
- ici, le défect est localisée sur le segment apico-latéral ;
- enfin, cette enregistrement permet d’identifier une anomalie de perfusion sous-endocardique au
niveau infero-septal basal et médian
Afin de faciliter cette phase d’interprétation, les images paramétriques permettent une analyse
quantitative instantanée des débits de perfusion loco-régionaux en synthétisant sur une image unique
toutes les informations recueillies à partir d’une séquence complète de remplissage. Les zones
colorées en vert indiquent des débits de perfusion homogènes comparativement aux zones colorées
en rouge caractérisées par des débits de perfusion abaissée.
Les perspectives à moyen terme placent volontiers l’échographie de contraste myocardique dans le
diagnostic de sténose coronaire comme complément et non concurrent de l’échographie de stress
conventionnelle permettant d’augmenter la fiabilité de cet examen en cumulant l’analyse de fonction
aux informations de perfusion.
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Pe er rf fu us si io on n m my yo oc ca ar rd di iq qu ue e
Syndrome coronarien aigu
Depuis les travaux d’Ito, il apparaît évident que dans le cadre du syndrome coronarien aigu, le
traitement de la lésion épicardique n’est pas suffisant à la restauration d’une perfusion myocardique ad
integrum.
La réouverture d’une coronaire par geste interventionnel ou par fibrinolyse est associée à des
phénomènes inflammatoires et d’embolisation distale dans environ 30% des cas qui réduisent
significativement la perfusion myocardique dans la zone à risque et par conséquent les chances de