Revue Scanner cardiaque dans l`imagerie non invasive des artères

Revue
Scanner cardiaque dans
l’imagerie non invasive
des artères coronaires
Jean-Louis Sablayrolles , Nawwar Al Attar, Patrick Nataf
Centre cardiologique du Nord, 32-36, rue des Moulins-Gémeaux, 93207 Saint-Denis Cedex,
France
<[email protected]>
Résumé
L’évolution des techniques d’imagerie cardiaque incite à développer une technique d’angio-
graphie coronaire non invasive, reproductible et fiable. Le scanner cardiaque, par ses avancées
technologiques, est la technique qui à l’heure actuelle suscite le plus d’intérêt. Les scanners
multibarrettes permettent, en une seule acquisition volumique de 20 secondes synchronisée
sur l’ECG avec injection intraveineuse de produit de contraste iodé, une étude bidimension-
nelle (2D) et tridimensionelle (3D) des structures cardiaques et des artères coronaires. Les
inconvénients principaux de la technique sont l’absence de clichés dynamiques et l’exposition
aux rayons X. La grande spécificité et la sensibilité du scanner coronaire font de cet examen un
excellent outil diagnostique et, à terme, un candidat au remplacement potentiel des procédu-
res invasives diagnostiques. Il devrait pouvoir réduire la morbidité et la mortalité ainsi que le
coût de l’angiographie coronaire conventionnelle. En outre, il a comme avantage une
meilleure résolution spatiale pour l’exploration des vaisseaux examinés.
Mots clés : tomodensitométrie, angioscanner, coronaires
Abstract. Non-invasive coronary CT angiography
Recent trends in computed tomography (CT) scanner technology have opened new frontiers in
the field of non-invasive coronary angiography. Given the relatively important number of
negative invasive angiographies performed each year, eliminating the risks inherent to this
procedure by non-invasive methods greatly would contribute to diminishing the risk. After
injection of contrast, the procedure is performed under short apnea and triggered by electro-
cardiographic (ECG) recording that provides a multitude of possible image reconstructions ;
i.e., volume rendering, virtual angioscopy, and three-dimensional (3D) reconstruction of the
heart and coronary vessels. Besides evaluating coronary artery atherosclerosis, computed
tomography angiography (CTA) allowed the diagnosis of coronary aneurysm and exact
localization of postoperative false aneurysm. The main disadvantages of the technique are the
absence of dynamic films and exposure to radiation. The increased accuracy and sensitivity of
noninvasive coronary angiography make it an excellent diagnostic tool and a probable
replacement to diagnostic invasive procedures. It should reduce the morbidity and mortality as
well as the cost of conventional coronary angiography. Furthermore, it has the added benefit of
offering better spatial resolution of the examined vessels.
Key words: CT scanner, coronary arteries, heart morphology
Les maladies cardiovasculaires sont
depuis plusieurs années, dans les
pays occidentaux, la première cause
de mortalité. L’évolution des techni-
ques d’imagerie cardiaque incite à dé-
velopper une technique reproducti-
ble, fiable, non invasive, et apportant
le maximum d’informations pour le
clinicien. L’étude des artères coronai-
res en IRM cardiaque est encore au
stade de développement, et cette tech-
nique ne doit pas être négligée dans le
futur (voir article de J. Garot,
p. 148–57).
m
t
c
Tirés à part : J.-L. Sablayrolles
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Le scanner cardiaque, par ces avancées technologi-
ques, est la technique qui à l’heure actuelle suscite le plus
d’intérêt. Les scanners multibarrettes actuels permettent,
en une seule acquisition volumique de 20 secondes syn-
chronisée sur l’ECG avec injection intraveineuse de pro-
duit de contraste iodé, une étude bidimensionnelle (2D) et
tridimensionelle (3D) des structures cardiaques et des
artères coronaires.
La principale indication est l’évaluation des cardiopa-
thies ischémiques. Cette imagerie doit permettre à la fois
l’étude des coronaires à la recherche d’occlusion ou de
sténose et l’étude du myocarde à la recherche d’un reten-
tissement fonctionnel (perfusion-contraction). La même
acquisition permet une étude fine des différentes structu-
res cardiaques et des vaisseaux du médiastin.
Techniques d’acquisition
La préparation du patient est identique à celle d’un
examen standard. Le patient est à jeun, sous oxy-
génothérapie pour mieux supporter l’apnée, avec une voie
veineuse brachiale (18 G). Des électrodes sont posées sur
le thorax. Plus la fréquence cardiaque est basse, meilleure
est la qualité de l’image. C’est pourquoi l’utilisation des
bêtabloquants est utile en dehors des contre-indications
habituelles. L’examen pour le patient est rapide (environ
10 minutes), en ambulatoire. Il n’y a pas de contre-
indication. Les précautions habituelles sont prises comme
pour toute injection de produit de contraste iodé.
Les paramètres de l’acquisition seront un compromis
entre l’apnée d’environ 10 secondes pour le scanner à
64 barrettes, le volume à explorer (entre 12 et 15 cm), une
résolution spatiale (coupes submillimétriques) et en den-
sité optimale (120 Kv, 600 mA) et une résolution
temporelle < 250 msec pour éviter les artefacts cinétiques
(le cœur est une structure mobile) grâce à une rotation du
tube de 400 msec et une synchronisation à l’ECG. Le pitch
(espacement entre les pixels sur un moniteur) est < 1. La
synchronisation rétrospective est la plus utilisée.
Les paramètres d’injection varient suivant les équipes
(injection mono- ou biphasique, pulsée...). En moyenne,
100 à 120 mL de produit de contraste iodé à 350 mg/L par
voie intraveineuse sont injectés avec une seringue auto-
matique à un débit de3à5mL/sec.
Ce type d’acquisition est plus irradiant qu’un scanner
standard. Plusieurs techniques permettent de réduire les
doses d’irradiation, en particulier en modulant les mA en
fonction de l’ECG. Concrètement, la dose d’irradiation
varie en fonction de la phase du cycle R-R, une dose
maximale en diastole de 65 à 85 % du cycle et une dose
minimale pour les autres phases.
Parmi les facteurs responsables de la qualité de
l’image, la synchronisation à l’ECG est le paramètre essen-
tiel. Un défaut de synchronisation provoque des artefacts
cinétiques en bande qui dégradent l’image.
Notre étude sur 167 patients a montré en définissant
4 niveaux de qualité d’image que la probabilité d’un
examen de qualité optimale décroît avec la fréquence
cardiaque (tableau 1) et surtout avec les variations du
rythme en cours d’acquisition. En effet, quelle que soit la
fréquence, un rythme régulier donne un examen de qua-
lité dans plus de 90 % des cas. Pour une variation de plus
de 10 battements par minute, le nombre chute à 67 %.
L’acquisition synchronisée sur l’ECG permet de re-
construire les images cardiaques aux différentes phases du
cycle cardiaque. La meilleure phase pour les artères coro-
naires est la diastole (entre 70 et 80 % du cycle). En effet,
c’est la phase de l’immobilité complète des structures
cardiaques et du meilleur remplissage des coronaires. Il
est souvent nécessaire de reconstruire plusieurs phases à
la recherche de la meilleure sans artefacts cinétiques,
variable chez chaque patient et pour chaque artère coro-
naire. Ainsi, dans notre étude sur 100 patients, dans 83 %
des cas, les meilleures phases pour étudier l’artère coro-
naire gauche sont en diastole entre 70 et 80 % du cycle
R-R.
Pour l’artère coronaire droite, dans 25 % des cas, les
meilleures phases sont en systole entre 30 et 40 % du
cycle, d’autant plus que la fréquence cardiaque est supé-
rieure à 75 bpm (série personnelle du CCN).
Traitements d’image
Pour des raisons anatomiques, les coupes axiales sont
insuffisantes pour analyser les différentes structures cardia-
ques, en particulier les artères coronaires. Des logiciels de
reconstruction fiables et rapides ont été développés pour
extraire l’information. Grâce à l’acquisition volumique du
Liste des abréviations
2D : bidimensionnel
3D : tridimensionnel
ECG : électrocardiogramme
IRM : imagerie par résonance magnétique
IVA : artère interventriculaire antérieure
mA : milliampère
MIP : maximum intensity projection
MPR : multiplanar rendering
MPVR : multiplanar volume rendering
VR:volume rendering
Tableau 1.Proportion d’un bon niveau de qualité d’image
en fonction de la fréquence cardiaque
(expérience du Centre cardiologique du Nord)
Rythme (bpm) < 60 60-70 70-80 80-90 > 90
% Excellent ou bon 94,5 87,5 67,7 65 70
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scanner spiralé et à un voxel isotropique (volume pixel,
pixel de volume, la plus petite partie en forme de boîte qui
peut être distinguée d’une image tridimensionnelle), il est
possible de reconstruire les images en 3D ou en 2D quel
que soit le plan de l’espace, avec une résolution spatiale
identique aux coupes axiales de base.
Pour les artères coronaires, plusieurs logiciels sont
utilisés :
–l’imagerie en 3D :volume rendering (figure 1) et MIP
(figure 2) avec effacement automatique des structures en-
vironnantes et des cavités opacifiées. Cette imagerie 3D
donne une véritable cartographie du réseau coronaire par
rapport aux autres structures cardiaques et les vaisseaux
médiastinaux. Elle permet de localiser les lésions coronai-
res, de diagnostiquer précisément une occlusion ou un
anévrisme ou des pontages coronaires. Un mode ciné des
différentes projections peut être réalisé dans n’importe
quel axe. Ces deux techniques 3D ont chacune des avan-
tages et des inconvénients : le MIP visualise la lumière de
l’artère et les calcifications pariétales. Le volume rende-
ring est plus utilisé pour préciser la topographie de chaque
artère et leur rapport aux structures avoisinantes ;
–l’imagerie en 2D : MPVR et MPR, en particulier
curviligne dans le grand et petit axe du vaisseau. On utilise
des logiciels d’identification automatique de la lumière
vasculaire de chaque branche des coronaires. Grâce aux
coupes 2D, on étudie la lumière, les parois (plaque molle,
calcifications, stent...) et les espaces périvasculaires. Les
coupes 2D sont indispensables pour l’étude et la quantifi-
cation des sténoses, l’étude de la plaque athéromateuse et
de la lumière intrastent ;
–l’endoscopie virtuelle est une vue endoluminale de
la paroi de l’artère. Ce logiciel peut être utilisé dans les
anomalies d’implantation, contrôle des bifurcations ou
des stents (figure 3).
Pour l’étude des structures cardiaques telles que le
ventricule gauche, on utilise l’imagerie en 2D aux inci-
dences habituelles : coupes petit axe, 2 cavités, 4 cavités.
Les reconstructions aux différentes phases du cycle cardia-
que permettent une étude cinétique et fonctionnelle du
ventricule gauche. À la différence de l’échocardiographie
et de l’IRM, ces reconstructions sont réalisées a posteriori
lors du traitement d’image et non en cours d’acquisition
grâce à l’acquisition volumique.
La qualité d’image, avec une bonne dissociation
cavité-myocarde, permet une quantification automatique
des volumes, de la fraction d’éjection, de la masse myo-
cardique globale ou segmentaire, de la perfusion et du
volume de la lésion.
Applications cliniques
La principale application de cette technique est l’éva-
luation des cardiopathies ischémiques grâce à l’étude des
coronaires en coronarographie à la recherche d’une oc-
clusion ou d’une sténose, et l’étude du myocarde.
Cette étude est morphologique mais aussi fonction-
nelle. Elle doit préciser si l’atteinte myocardique est réver-
sible (ischémie) ou irréversible (nécrose) et si le territoire
concerné peut être revascularisé avec un bénéfice fonc-
tionnel.
Pour l’étude des artères coronaires, la coronarographie
est la technique d’imagerie de référence pour mettre en
évidence la distribution et les anomalies de la lumière des
artères coronaires. Le principal avantage de cette techni-
que est sa haute résolution spatiale et temporelle. Néan-
moins, elle présente un certain nombre de limitations :
–son caractère invasif avec une morbimortalité voi-
sine de 5 pour mille,
–son imagerie bidimensionnelle qui ne visualise que
la lumière artérielle.
Il en résulte une sous-estimation à la fois du degré de
sténose et de l’extension de la maladie. En effet, la plaque
d’athérome reste longtemps purement intrapariétale avant
de subir un remodelage qui peut conduire tardivement à
une sténose réduisant le calibre de la lumière artérielle.
Bien que la valeur prédictive positive de la coronaro-
graphie soit élevée, une coronarographie normale ne per-
met pas d’exclure un athérome coronaire. Ceci est
d’autant plus important qu’une plaque d’athérome d’athé-
Figure 1.Image 3D en volume rendering des artères coronaires
droite et gauche.
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rome peu ou pas sténosante peut se compliquer d’un
syndrome coronaire aigu et présente un risque de rupture
au moins égal à celui d’une plaque très sténosante. Ces
limitations de la coronarographie laissent la place pour
une technique d’imagerie non invasive permettant d’étu-
dier la paroi artérielle et la plaque athéromateuse.
Pour l’étude du myocarde, l’échocardiographie au
repos, à l’effort et sous stress pharmacologique (dobuta-
mine) évalue les territoires sains, infarcis et ischémiques
en étudiant la dynamique des anomalies de la contractilité
segmentaire ventriculaire gauche. Elle définit la topogra-
phie les zones d’akinésie, de dyskinésie ou d’hypokinésie
et recherche une réserve contractile (en cas d’anomalies
de la contractilité au repos) et des zones d’ischémie.
L’échocardiographie de repos détecte les complications
mécaniques de l’infarctus. La scintigraphie myocardique
de perfusion au repos, à l’effort et éventuellement sous
stress pharmacologique, détecte des zones ischémiques
en rapport avec une sténose coronaire aortique.
Les avantages et les inconvénients de ces explorations
de routine permettent aux techniques d’imagerie en coupe
non invasive les plus récentes, l’IRM et le scanner, de
trouver leur place dans l’évaluation des cardiopathies
ischémiques. En effet, en plus d’un fort potentiel évolutif,
12
34
Figure 2.Artère coronaire gauche en maximal intensity projection avec effacement automatique des cavités cardiaques. 1: de face ; 2:de
profil ; 3:spider view ou incidence « araignée » ; 4: oblique antérieur gauche et inclinaison crânio-caudale.
Cut OFF
AOR
L
S
P
R
I
A
Figure 3.Anomalie d’implantation : les ostia de l’artère coronaire
droite et gauche naissent dans le sinus gauche.
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l’imagerie en coupe peut, en un seul examen et en ambu-
latoire, étudier l’anatomie coronaire et les conséquences
d’une lésion coronaire (viabilité, perfusion, ischémie).
Étude des artères coronaires
C’est l’indication majeure du scanner cardiaque qui
visualise en routine la lumière et la paroi des artères
coronaires. Progressivement, les indications se précisent.
Les études les plus récentes sur les scanners 16 coupes
confirment l’intérêt clinique du scanner dans l’exploration
des coronaires [1-9] (tableau 2).
Anomalies congénitales
Les indications du scanner cardiaque sont les anoma-
lies coronaires congénitales et les variations importantes
de l’anatomie des coronaires : nombre, topographie, ori-
gine et distribution des artères. Les anomalies majeures
sont présentes chez environ1à2%despatients [1, 4, 8].
Elles sont isolées ou associées à des cardiopathies congé-
nitales. Elles peuvent être à l’origine d’ischémie myocar-
dique mais aussi de mort subite, comme les fistules ou
certaines anomalies d’implantation coronaire.
Anomalies d’implantation
Les anomalies qui peuvent être responsables d’isché-
mie myocardique sont des artères aberrantes cheminant
entre le tronc de l’artère pulmonaire et l’aorte :
–naissance de la coronaire gauche dans l’artère pul-
monaire,
–naissance de la coronaire gauche ou du sinus de
Valsalva droit ou de la coronaire droite,
–naissance de la coronaire droite ou du sinus de
Valsalva gauche ou de la coronaire gauche,
–naissance de l’IVA du sinus droit,
–naissance de la circonflexe de la coronaire droite ou
du sinus droit.
Le scanner visualise la naissance aberrante des artères
coronaires et précise leur trajet et leur rapport avec les
autres structures cardiaques, en particulier le tronc de
l’artère pulmonaire, en coronarographie conventionnelle
(figure 4).
Fistules
Les fistules des artères coronaires sont de loin les
anomalies les plus fréquentes (figure 5). Environ la moitié
proviennent de la coronaire droite, les autres de l’IVA ou
de la circonflexe, mais il existe de multiples origines. Elles
se drainent dans le ventricule droit (41 %), l’oreillette
droite (26 %), l’artère pulmonaire (17 %), le ventricule
gauche (3 %) ou la veine cave supérieure (1 %). Le shunt
gauche-droit est le plus fréquent (> 90 %). Asymptomati-
ques dans 50 % des cas, elles peuvent être responsables
d’un accident ischémique, d’une endocardite, d’une in-
suffisance cardiaque ou d’une rupture sur fistule anévris-
male [1].
Ponts intramyocardiques
Les ponts intramyocardiques ne sont pas toujours faci-
les à mettre en évidence (figure 6). Les reconstructions 2D
dans l’axe de l’artère ou en petit axe montrent la portion de
l’artère ayant un trajet intramyocardique. En mode ciné,
on trouve les modifications de calibre et le rétrécissement
de l’artère en systole au moment de la contraction. Ces
ponts se situent sur l’IVA [1].
Étude des lésions du tronc commun
Les lésions, en particulier ostiales, sont souvent mas-
quées ou difficiles à dégager à la coronarographie (et plus
généralement, toutes les régions aveugles de cette techni-
que). En coronarographie, les sténoses proximales du
tronc commun sont les plus difficiles à apprécier du fait du
cathétérisme sélectif des premiers centimètres du tronc
commun. Le diagnostic est souvent posé par la chute
importante des pressions lors du cathétérisme sélectif et la
sténose est plus souvent suggérée que visualisée lors du
retrait du cathéter. Le scanner confirme la sténose : topo-
graphie (par rapport à l’ostium et à la bifurcation de l’IVA
et de la circonflexe), quantification, nature de la plaque
(figure 7). Il précise la longueur du tronc commun et guide
la décision thérapeutique (traitement endoluminal avec
stent ou traitement chirurgical par pontage). Le scanner est
également indiqué dans la surveillance des sténoses inter-
médiaires ou après traitement endovasculaire : position
du stent, perméabilité.
Tableau 2.Études récentes sur les scanners multicoupes dans l’exploration des coronaires
Auteurs [références] N Pts Sensibilité % Spécificité % VPP % VPN % Segments non vus %
Nieman [1] 35 77 97 81 97 27
Achenbach [2] 64 85 76 59 98 32
Gerber [3] 25 82 96 73 97 30
Knez [4] 44 78 98 85 96 6
Kopp [5] 102 93 97 81 99 0-30
Giesler [6] 100 91 89 66 98 29
Nieman [7] 59 95 86 80 97 -
Ropers [8] 77 92 93 79 97 -
Dewey [9] 34 88 91 88 95 -
VPP : valeur prédictive positive ; VPN : valeur prédictive négative.
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