E.Blondiaux, G.Autret, L.Pidial, V.Fitoussi, J.Kolosnjaj-Tabi, A.Redheuil, A.Bel, P.Menasché, O.Clément

E.Blondiaux, G.Autret, L.Pidial, V.Fitoussi, J.Kolosnjaj-Tabi,
A.Redheuil, A.Bel, P.Menasché, O.Clément
Inserm U970, Equipe 2, PARCC - HEGP
• Les modèles murins (rats et souris) permettent après
chirurgie de transposer les pathologies cardiovasculaires rencontrées
chez l’homme et d’évaluer les effets de nombreuses thérapeutiques
• IRM cardiaque
- Évaluation anatomique et fonctionnelle
- Excellente résolution en contraste
- Bonne reproductibilité
Imagerie cardiaque du petit animal
•
Difficultés spécifiques rencontrées :
▪ - Petite taille du cœur
▪ - Rythme cardiaque rapide : 300-450 bpm (rat) / 400-600 (souris)

•
IRM de haut-champ (≥ 4,7 Tesla)
- Nécessaire pour obtenir un signal adapté
•
L’objectif de cette présentation est d’illustrer la mise en place d’un protocole
d’IRM cardiaque développé sur la plateforme d’imagerie du petit animal - Paris
Descartes pour l’étude d’un modèle d’ischémie myocardique chez le rat
•
Protocole devant permettre l’évaluation :
- FEVG
- Volumes télésystolique et télédiastolique
- Masse myocardique
- Détection du Fer intracellulaire
• IRM cardiaque in vivo
• Ciné IRM
• principes de la séquence
• exemples
• résultats
• Echo de gradient T2*
• principes de la séquence
• corrélations IRM/anatomopathologie
• IRM cardiaque ex vivo
• Séquences anatomiques
• Séquences de susceptibilité magnétique
• corrélations IRM/anatomopathologie
• Conclusion
IRM cardiaque in vivo

Les examens ont été réalisés sur une
IRM Bruker BioSpec 47/40
(BrukerBiospin MRI, Ettlingen, Germany)





Induction de l’anesthésie à l’isoflurane
4% puis maintenue à 1% pendant la
durée de l’examen
Température maintenue à 37°C
Position: décubitus ventral
Monitoring ECG ( 2 electrodes
cutanées placées sur les pattes de
l’animal) avec un module externe
Monitoring respiratoire (détecteur
pneumatique)

L’étude portait sur des rats nude


Âge moyen 8 semaines
Poids moyen environ 250 g

Après une induction de l’anesthésie à l’isoflurane (4%), les rats étaient
intubés et ventilés avec un mélange d’air et d’isoflurane (1-2%)

Une thoracotomie gauche était pratiquée pour exposer le coeur et
l’émergence de l’artère interventriculaire antérieure

Ligature permanente de l’artère interventriculaire antérieure (prolène
6.0)
Après des séquences de repérage, on détermine la coupe passant par le petit axe du cœur
L’axe du coeur chez le rat est plus vertical que chez l’homme
Flash ciné intragate
• Séquences en Echo de gradient T1: Fast Low Angle Shot
• Intragate: mode rétrospectif qui ne nécessite pas de gating cardiaque et
respiratoire
• Séquences pouvant être réalisées en sang blanc
• Calcul de la fraction d’éjection ventriculaire gauche et appréciation
globale de la contractilité globale et segmentaire du ventricule gauche
Bovens et al Evaluation of infarcted murine heart function: comparison of prospectively triggered with
self-gated MRI, NMR Biomed 2010
Avantages
• Signal constant au cours des différentes phases du cycle cardiaque
• Permet de s’affranchir de l’ECG qui peut être perturbé chez le petit
animal, en particulier après un infarctus
Inconvénients
• Artéfacts de flux
• Par rapport à la synchronisation prospective
- Moins bon rapport signal sur bruit
- Moins bonne résolution en contraste entre le myocarde et le sang
Heijman E et al Comparison between prospective and retrospective triggering for mouse cardiac
MRI. NMR Biomed.2007
Exemple (rat normal) : avec 5 coupes couvrant le coeur de la base à l’apex
16 phases du cycle cardiaque
IDM antérolatéral
median et apical
IDM antérolatéral étendu
avec cardiopathie dilatée
IDM antérieur
médian et apical
Détermination de la FEVG et de la masse myocardique
Contourage manuel
- endocarde (liseré rouge)
- épicarde (liseré vert)
(Logiciel MASS - Medis, Leiden, Netherlands)
Réprésentation en “oeil de boeuf” (bull’s eye) pour la segmentation du coeur en 17 segments
- au centre: la pointe du coeur
- en périphérie: la base du coeur
(Logiciel MASS - Medis, Leiden, Netherlands)
Fraction d'éjection (%)
Volume télédiastolique (ml)
Volume télésystolique (ml)
Masse (mg)
Controles
(N=8)
Ischémie
myocardique
(N=8)
Moyenne (DS*)
Moyenne (DS)
p-value†
65.5 (6.7)
354.2 (82.9)
116.5 (21.7)
347.4 (70.9)
45.7 (13.1)
497.1 (245.3)
291.7 (221.1)
351.1 (87.5)
0.002
0.25
0.002
0.92
* DS: Déviation Standard; † Mann and Whitney test
Fraction d'éjection (%)
Volume télédiastolique (ml)
Volume télésystolique (ml)
Masse (mg)
Controles
(N=8)
Ischémie
myocardique
(N=8)
Moyenne (DS*)
Moyenne (DS)
p-value†
65.5 (6.7)
354.2 (82.9)
116.5 (21.7)
347.4 (70.9)
45.7 (13.1)
497.1 (245.3)
291.7 (221.1)
351.1 (87.5)
0.002
0.25
0.002
0.92
* DS: Déviation Standard; † Mann and Whitney test

Détection des cellules marquées par des particules de Fer
en IRM in vivo

Tests préliminaires pour adaptation des paramètres de détection cellulaire
in vivo

Synchronisation cardiaque et respiratoire
Séquence écho de gradient T2*
In vivo
Variations TE/TR
Séquence écho de gradient T2*
In vivo
Les paramètres optimisés pour obtenir une détection du Fer in vivo étaient: TR= 150 ms, TE= 2,8 ms,
angle de bascule = 30°, 17 coupes, épaisseur de coupe = 1 mm, BW= 75 Hz/pixel, averages=6,
FOV=40x30 mm et matrice=256x256.
Liseré en hyposignal sous endocardique (flèche) dans la zone infarcie
Variations TE/TR
Séquence écho de gradient T2*
Visualisation d’une plage en hyposignal sous endocardique en antéro-latéral, en regard du
myocarde aminci et hypokinétique
Séquence écho de gradient T2*
Corrélation IRM-anatomopathologie
x5
x2,5
x40
Séquence écho de gradient T2*
Corrélation IRM-anatomopathologie
Fibrose
sous-épicardique
Fer intracellulaire
sous endocardique
VG
X 2,5
Séquence écho de gradient T2*
Corrélation IRM-anatomopathologie
Fer intracellulaire
sous endocardique
*
*
VG
VG
VD
VD
*: pilier de la valve mitrale, VG: ventricule gauche, VD: ventricule droit
IRM cardiaque ex vivo: cryosonde
Mise en place
• Technique de prélèvement
• Explantation cardiaque par sternotomie sous isoflurane à 4%
• Coeur plongé dans du PBS pour éviter un contact prolongé avec l’air
• Récipient fermé, en prenant soin de purger l’air
• Cryosonde
• Sonde à antenne refroidie reliée à une unité cryogénique à l’Hélium
• Permet d’augmenter la sensibilité de détection
de très faibles quantités de certaines substances
dont le Fer
TR/TE = 20/5
P
*
*
Repérage anatomique sur une séquence en pondération 3D FISP
Injection de 4 points de 0,1 ml de particules de fer (1mmol) sur coeur explanté non ischémié
(*: ventricule gauche, P: pointe du coeur)
Tests
VD
S
*
FLASH-SWI: séquence de susceptibilité magnétique
•
points d’injection des particules de Fer apparaissant en hyposignal (flèches)
•
(*: ventricule gauche, S: septum, VD: ventricule droit)
P
*
S
S
*
In vivo PA
Ex vivo HLA
FLASH-SWI:
Epaisseur myocardique normale sur un coeur non opéré
Visualisation des travées musculaires du ventricule gauche (flèches)
(*: ventricule gauche, S: septum, P: pointe du coeur)
Ex vivo PA
Corrélation IRM/anatomopathologie
*
*
x5
In vivo PA
Ex vivo PA
Ex vivo HLA
FLASH-SWI
Infarctus antérolatéral étendu
Visualisation d’une plage en hyposignal
(*) correspondant en histologie avec
coloration de Perls (têtes de flèche) à du
Fer intracellulaire dans la zone
ischémiée
x40
• Fonctionnel et morphologique
– Les paramètres cardiaques mesurés in vivo sur les séquences ciné ont
permis de mettre en évidence une différence significative de la
FEVG entre rats normaux et rats ischémiés
• Détection cellulaire
– L’imagerie cardiaque haute résolution en cryosonde présentée pour la
première fois a montré une excellente corrélation avec
l’anatomopathologie pour la détection cellulaire et la fibrose post
infarctus
• Perspectives
– Développer l’imagerie haute résolution en cryosonde in vivo