L’utilisation de l’échocardiographie 3D dans la planification chirurgicale de la valve mitrale en cardiologie pédiatrique

Résumé

L’échocardiographie 3D de la valve mitrale en cardiologie pédiatrique produit des reconstructions anatomiques complètes qui contribuent à une meilleure prise en charge chirurgicale. Ici, nous décrivons un protocole d’acquisition 3D et de post-traitement de la valve mitrale en cardiologie pédiatrique.

Résumé

La maladie de la valve mitrale en cardiologie pédiatrique est complexe et peut impliquer une combinaison d’anomalies annulaires, de feuillets, de cordes tendineuses et d’anomalies musculaires papillaires. L’échocardiographie bidimensionnelle transthoracique (2DE) reste la principale technique d’imagerie diagnostique utilisée dans la planification chirurgicale pédiatrique. Cependant, étant donné que la valve mitrale est une structure tridimensionnelle (3D), l’ajout d’une échocardiographie 3D (3DE) pour mieux définir les mécanismes de sténose et/ou de régurgitation est avantageux. La technologie transthoracique 3DE s’est améliorée grâce aux progrès de la technologie des sondes et des échographes, produisant des images avec une bonne résolution spatiale et une résolution temporelle adéquate. Plus précisément, l’ajout de transducteurs 3D pédiatriques avec des fréquences plus élevées et un encombrement plus petit permet une meilleure imagerie 3DE chez les enfants. L’amélioration de l’efficacité de l’acquisition et de l’analyse 3DE permet à l’évaluation 3D de la valve mitrale d’être plus facilement intégrée par l’échographiste, le cardiologue et le chirurgien dans l’évaluation de la valve mitrale. Cette amélioration a également été rendue possible par l’optimisation du logiciel de post-traitement.

Dans cet article de méthode, nous visons à décrire l’évaluation transthoracique 3DE de la valve mitrale chez les enfants et son utilisation dans la planification chirurgicale de la valvule mitrale pédiatrique. Tout d’abord, l’évaluation 3DE commence par la sélection de la bonne sonde et l’obtention d’une vue de la valve mitrale. Ensuite, la méthode d’acquisition de données appropriée doit être sélectionnée en fonction de chaque patient. Ensuite, l’optimisation de l’ensemble de données est essentielle afin d’équilibrer correctement la résolution spatiale et temporelle. Lors du balayage en direct ou après acquisition, l’ensemble des données peut être recadré à l’aide d’outils innovants qui permettent à l’utilisateur d’obtenir rapidement un nombre infini de plans de coupe ou de reconstructions volumétriques. Le cardiologue et le chirurgien peuvent voir la valve mitrale en face ; ainsi, reconstruire avec précision sa morphologie afin d’appuyer la planification médicale ou chirurgicale. Enfin, une revue de certaines applications cliniques est proposée, montrant des exemples dans la prise en charge de la valve mitrale pédiatrique.

Introduction

L’appareil de la valve mitrale est une structure complexe composée de l’anneau de la valve mitrale, des feuillets, des chordes tendineuses et des muscles papillaires ventriculaires ^{gauches 1,2}. La valvulopathie mitrale pédiatrique consiste en un large éventail d’anomalies morphologiques associées à des anomalies cardiaques congénitales et acquises³. La description de la morphologie de la valvulopathie mitrale et de ses mécanismes sous-jacents sont des paramètres clés pour la planification chirurgicale⁴. Cela nécessite l’utilisation de modalités d’imagerie diagnostique précises. L’échocardiographie est établie comme l’une des principales techniques de diagnostic utilisées dans la maladie de la valve mitrale^{pédiatrique 5}. Plus précisément, l’échocardiographie bidimensionnelle (2D) dans la maladie de la valve mitrale pédiatrique reste la méthode de diagnostic la plus largement utilisée. Cependant, en raison de la nature de l’imagerie 2D, l’échographiste, le cardiologue et le chirurgien doivent reconstruire mentalement cette structure 3D complexe pour déterminer les mécanismes pathologiques.

Avec la capacité de produire des vues anatomiquement correctes et un nombre infini de plans de coupe, l’échocardiographie tridimensionnelle (3D) a la capacité d’améliorer l’imagerie de la valve mitrale. La valeur de l’échocardiographie 3D est démontrée dans sa capacité à fournir des informations spécifiques sur la forme et la dynamique annulaires, le prolapsus de la coquille Saint-Jacques et la zone de coaptation des folioles ^6,7. Alors que l’échocardiographie transœsophagienne 3D (TEE) s’est avérée être la modalité d’échographie la plus précise pour identifier la pathologie de la valve mitrale chez l’adulte⁸, l’échocardiographie transthoracique 3D (TTE) est plus réalisable chez les enfants en raison d’une meilleure fenêtre acoustique. La TTE 3D s’est avérée très précise pour distinguer les lésions simples de la valve mitrale complexes et la nécessité d’une intervention chirurgicale⁹. De plus, l’acquisition d’un ensemble de données volumétriques 3D permet aux chirurgiens et aux cardiologues de collaborer au post-traitement, ce qui améliore encore la planification chirurgicale.

La technologie 3D TTE n’a cessé de s’améliorer grâce aux progrès de la technologie des sondes, de la puissance de traitement des ultrasons et de l’efficacité du post-traitement. Les sondes matricielles 3D actuelles peuvent désormais acquérir un ensemble de données à un seul battement de volume complet à une fréquence d’environ 25 volumes par seconde¹⁰. Il est possible d’augmenter encore le débit volumique d’un ensemble de données à un battement au-dessus de 25 volumes par seconde en fonction du fournisseur d’échographes, de la technologie de sonde et de l’optimisation du volume. Cependant, si la méthode du volume complet ECG (sous-volumes) est utilisée, ce nombre peut plus que doubler, ce qui fournit des taux de volumes nécessaires chez les enfants. Les fréquences cardiaques plus élevées chez les enfants par rapport aux adultes nécessitent une résolution 3D temporelle plus élevée pour la précision du diagnostic. De plus, le développement d’une technologie spécifique de sonde 3D pédiatrique a permis d’obtenir une fréquence de balayage plus élevée, offrant une meilleure résolution spatiale, ce qui est crucial compte tenu de la petite taille de la valve mitrale et de son appareil¹¹. Malgré toutes ces améliorations technologiques, les vendeurs ont réussi à produire des sondes avec des empreintes adaptées à l’anatomie des petits enfants afin de maintenir une fenêtre acoustique optimale. Enfin, de nouvelles fonctionnalités de post-traitement, telles que des outils de recadrage rapide, permettent un post-traitement efficace.

Dans cet article, nous décrivons la technique d’évaluation 3D TTE de la valve mitrale chez les enfants, qui peut être appliquée à tout système d’échographie avec application 3D TTE. De plus, le post-traitement des données 3D sera examiné et son avantage dans la planification chirurgicale. Enfin, nous aborderons certaines applications cliniques de l’imagerie 3D chez les enfants et inclurons quelques exemples.

Protocole

Ce protocole suit les lignes directrices du comité d’éthique de la recherche sur l’être humain de notre établissement.

REMARQUE : Pour la mise en œuvre de ce protocole, un système d’échographie General Electric (GE) Vivid E95 ou Philips Epiq 7C est utilisé. Sur le système GE Vivid E95, l’utilisateur a le choix entre le 4Vc-D (sonde adulte) ou le 6Vc-D (sonde pédiatrique). Sur le Philips Epiq 7C, l’utilisateur a le choix entre le X5-1 (sonde adulte) ou le X7-2 (sonde pédiatrique). Voir la figure 1.

1. Configuration du patient et sélection de la sonde

1. Positionnez le patient en position de décubitus latéral gauche lorsque cela est possible. Voir la figure 1, étape A.
2. Sélectionnez la sonde matricielle 3D appropriée, pédiatrique ou adulte, en fonction de la taille du patient et de la qualité de la fenêtre d’imagerie. Chez la majorité des patients pédiatriques de moins de dix ans, une sonde à haute fréquence (pédiatrique) peut être utilisée lors de l’imagerie à partir d’une fenêtre d’imagerie parasternale en raison de la proximité de la valve mitrale. Au-delà de dix ans, l’utilisation d’une sonde pédiatrique peut être tentée, mais avec une excellente qualité d’image sur les enfants plus âgés, la sonde adulte est plus idéale. Voir la figure 1, étape B.
   REMARQUE : Si l’utilisateur n’a accès qu’à une sonde matricielle 3D adulte, pour les patients pédiatriques plus petits, augmentez la fréquence de balayage pour une résolution spatiale optimale.

2. Positionnement de la sonde et optimisation de l’image 2D

1. Appliquez une quantité généreuse de gel sur la sonde matricielle 3D sélectionnée.
   REMARQUE : La fenêtre d’imagerie optimale pour l’évaluation mitrale 3D est une vue parasternale longue allongée basse modifiée. De ce point de vue, l’appareil de la valve mitrale est à proximité de la sonde et les feuillets de la valve mitrale sont relativement perpendiculaires au faisceau d’ultrasons. De plus, une vue parasternale basse sur un grand axe permet une visualisation complète de l’ensemble de l’appareil de la valve mitrale. Voir la figure 1, étape C.
2. Pour obtenir une vue parasternale longue axe basse modifiée, positionnez la sonde sur la poitrine dans une vue d’échocardiographie parasternale grand axe standard.
   1. Faites glisser la sonde latéralement sur la poitrine jusqu’à ce que les feuillets de la valve mitrale soient plus perpendiculaires au faisceau d’ultrasons et que la fenêtre d’imagerie 2D soit optimale (cette position se situera entre la fenêtre parasternale standard et la fenêtre apicale standard).
      REMARQUE : Si le patient n’a pas une vue parasternale basse modifiée optimale, une fenêtre parasternale standard et une fenêtre apicale en combinaison permettront une visualisation complète de l’anatomie de la valve mitrale.
   2. Centrez la valve mitrale dans le secteur des ultrasons en balançant la sonde. Le balancement de la sonde implique un mouvement dans l’axe long de la sonde le long d’un point fixe tout en changeant l’angle d’insonance à partir de 90 degrés. En imagerie 3D, centrer la zone d’intérêt dans le secteur des ultrasons pour permettre un volume plus étroit et donc une meilleure résolution temporelle.

3. 3D Méthode d’acquisition de volume

1. Commencez par activer le bouton 3D sur la console d’échographie (qui peut également être étiqueté 4D par certains fournisseurs) pour entrer dans un affichage de volume complet. L’affichage du volume complet doit commencer par un volume complet en temps réel.
   REMARQUE : Le zoom 3D peut également être utilisé pour obtenir un ensemble de données 3D de la valve mitrale, mais avec sa région d’intérêt limitée, il n’est pas recommandé car l’inclusion des structures environnantes peut être importante pour la prise en charge chirurgicale.
2. Si le patient est coopératif et capable de retenir sa respiration, utilisez l’acquisition du volume complet à déclenchement ECG (voir Figure 1, étape E). Choisissez le nombre de sous-volumes (battements de cœur) à utiliser pour l’acquisition ; sur la plupart des systèmes d’échographie, le nombre de sous-volumes peut être réglé entre 2 et 6 (voir Figure 1, étape H). Le nombre plus élevé de sous-volumes utilisés lors de l’acquisition se traduira par un taux de volume plus élevé (résolution temporelle accrue), mais peut entraîner des artefacts de points liés à la respiration ou au mouvement lorsque les sous-volumes sont assemblés.
3. Si le patient n’est pas coopératif ou incapable de retenir sa respiration, l’acquisition du volume complet en 3D en temps réel éliminera le risque d’artefacts de « points de suture » (voir Figure 1, étape F). Cependant, la résolution temporelle réduite n’est pas idéale chez les enfants et obligera l’utilisateur à sacrifier la taille du volume (région d’intérêt) ou la résolution spatiale pour compenser (les deux abordés à l’étape suivante).

4. 3D l’optimisation du volume (voir Figure 1, étape G)

1. Optimisez la taille totale du volume pour inclure tous les anneaux de la valve mitrale, les cordes, les muscles papillaires et la valve aortique si possible.
   REMARQUE : Avec l’acquisition par grille ECG, un plus grand volume de données peut être acquis en raison d’une augmentation du débit de volume obtenue via des sous-volumes.
   1. Un volume de données plus petit sera nécessaire pour l’acquisition en temps réel, afin de maintenir une fréquence d’images raisonnable. Pour ce faire, il faut rétrécir le plan d’élévation et imager dans un petit axe parasternal pour permettre une visualisation complète des feuillets et de l’anneau de la valve mitrale (voir figure 2).
2. Optimiser le rapport signal/bruit 3D (qualité des images) en augmentant la densité de la raie ultrasonore lorsque cela est possible. Une augmentation de la densité des lignes d’échographie entraînera une diminution du débit volumique. La terminologie de cette fonction varie d’un fournisseur à l’autre. Sur l’échographe GE Vivid E95, optimisez la densité de ligne à l’aide du bouton Frame Rate . Sur l’échographe Philips Epiq 7C, optimisez la densité des lignes à l’aide du bouton de l’écran tactile Qualité d’image .
   1. Avec l’acquisition par porte ECG, augmentez la densité de la ligne de volume 3D car l’utilisation de sous-volumes maintiendra un bon taux de volume.
   2. Avec l’acquisition en temps réel, équilibrez la densité de la ligne de volume 3D avec un taux de volume acceptable pour la fréquence cardiaque du patient.
3. Réglez les paramètres de gain 3D plus élevés que les paramètres de gain 2D pour minimiser la chute dans les feuillets de la valve mitrale. Le gain peut être diminué pendant le post-traitement pour optimiser davantage l’image recadrée si nécessaire.

5. Stockage de l’acquisition 3D du volume complet (voir Figure 1, étape I)

1. Si vous utilisez l’acquisition par ECG, demandez au patient de retenir sa respiration et de rester immobile. Activez ensuite le nombre de sous-volumes (battements de cœur) sélectionnés. Attendez au moins le nombre de battements sélectionné avant d’appuyer sur Store (plus il y a de sous-volumes sélectionnés, plus le processus de stockage est long)
   1. Assurez-vous qu’il n’y a pas d’artefacts de « point » et que la valve mitrale entière est visible dans le volume 3D avant de stocker le volume final.
2. Si vous utilisez l’acquisition en temps réel, stockez le volume final une fois l’optimisation terminée.

Acquisition Doppler couleur 6. 3D

1. Obtenez séparément une acquisition de volume 3D Doppler couleur en ajoutant un Doppler couleur et en suivant les étapes 3 à 5 du protocole. Optimisez la taille de la boîte Doppler couleur aussi étroite que possible tout en incluant l’ensemble de l’anneau de la valve mitrale. Réglez l’échelle de vitesse couleur Doppler entre 60 et 80 cm/s.
2. Utilisez l’acquisition par grille ECG pour maintenir une cadence de volume adéquate. Suivez l’étape 5.1 pour stocker le volume Doppler couleur 3D.
   REMARQUE : L’ajout d’un Doppler couleur à un volume 3D réduit considérablement la résolution temporelle, ce qui rend difficile sa faisabilité chez les enfants.

7. Post-traitement et recadrage de la valve mitrale

REMARQUE : Le post-traitement et le recadrage de la valve mitrale peuvent être effectués directement sur le système d’échographie pour des résultats immédiats. Cependant, il existe également des logiciels GE (EchoPAC) et Philips (QLAB) dédiés qui fournissent les mêmes fonctions à partir d’une station de révision. De plus, TomTec fournit un logiciel universel pour le post-traitement et le recadrage des ensembles de données 3D des deux fournisseurs.

1. Chargez le volume 3D stocké de la valve mitrale dans un affichage multiplan à 3 panneaux (plan latéral 2D, plan d’élévation 2D et reconstruction 3D) et activez l’outil de recadrage rapide. L’outil de recadrage rapide nécessite deux clics et permet à l’utilisateur de recadrer dans n’importe quel plan.
   REMARQUE : Différents fournisseurs auront une terminologie variable pour l’outil de recadrage rapide. Sur l’échographe GE Vivid E95, cet outil de recadrage est étiqueté « 2 Click Crop ». Sur l’échographe Philips Epiq 7C, cet outil de recadrage est étiqueté « Quick Vue ».
2. Pour obtenir une vue en face de la valve mitrale à partir de l’oreillette gauche (vue du chirurgien), suivez les étapes ci-dessous (voir Figure 3, étape E).
   1. En travaillant à partir du plan latéral 2D (grand axe parasternal bas dans ce protocole), positionnez le premier curser dans l’oreillette gauche, juste au-dessus de l’anneau mitral. Une fois la première position définie, faites glisser le curseur sur la valve mitrale vers le côté ventriculaire et alignez la ligne de coupe parallèlement à l’anneau de la valve mitrale. Positionnez le deuxième curseur dans le ventricule gauche, en vous assurant que les feuillets de la valve mitrale sont capturés dans vos lignes de culture, et réglez ce point (voir Figure 3 étape B).
   2. L’orientation d’affichage recommandée pour la valve mitrale en face est antérieure jusqu’๲. À l’aide de la boule de commande, faites pivoter la valve mitrale 3D pour positionner la valve aortique en haut de l’écran.
3. Pour obtenir une vue en face de la valve mitrale à partir du ventricule gauche, il suffit de retourner l’image recadrée de l’étape précédente de 180 degrés (sur certains systèmes de fournisseurs, il existe une fonction de recadrage inversé qui le fait rapidement) (voir Figure 3, étape F).
   1. Recadrez le volume Doppler 3D couleur de la valve mitrale dans le même sens que à l’étape 7.3.
4. Obtenez une vue de l’appareil subvalvaire mitral, y compris les chordes tendineuses et les muscles papillaires.
   1. En travaillant à partir du plan latéral 2D (grand axe parasternal bas dans ce protocole), positionnez le premier coureur au milieu du ventricule gauche. Une fois la première position définie, faites glisser le curseur vers la paroi postérieure du ventricule gauche et alignez les lignes de coupe parallèlement à l’axe long du ventricule gauche. Placez le deuxième curseur sous la paroi postérieure et réglez ce point (voir Figure 4).
5. Optimisez les paramètres de gain et de compression 3D.
   1. Optimisez les paramètres de gain 3D à son réglage le plus bas tout en maintenant une chute minimale ou nulle du feuillet de la valve mitrale.
   2. Optimisez les paramètres de compression 3D pour inclure une gamme plus large ou plus étroite de nuances de couleurs. La compression 3D peut améliorer la perception de la profondeur 3D. Sur le système Philips Epiq 7, le réglage de la compression 3D s’effectue en tournant le bouton de compression . Sur le système GE Vivid E95, le réglage de la compression 3D s’effectue en tournant le bouton de gain du mode actif .
6. Stockez les vues 3D optimisées et recadrées de la valve mitrale sous forme de clips de boucle cine séparés.

Résultats

Un ensemble de données 3D de bonne qualité de la valve mitrale en échocardiographie pédiatrique aura un taux de volume optimal qui convient à l’évaluation du mouvement des feuillets et une excellente résolution spatiale qui utilise une résolution axiale supérieure. Pour évaluer le succès de l’acquisition par porte de l’ECG 3D, déterminez d’abord si un artefact significatif est présent. En l’absence d’artefact et si l’acquisition a été faite à l’aide d’un...

Discussion

Pour l’opérateur/échographiste, l’échocardiographie 3D se heurte souvent à plusieurs défis. Tout d’abord, par nature, il existe des variations significatives dans la taille du patient, la fréquence cardiaque et la coopération lors d’un examen d’échocardiographie pédiatrique. Ces paramètres rendent difficile l’existence de protocoles spécifiques à la 3D et rendent donc l’opérateur d’acquisition 3D dépendant. Souvent, la formation des échographistes est princ...

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
4Vc-D probe	General Electric		Ultraspound probe (GE)
6Vc-D probe	General Electric		Ultraspound probe (GE)
Epiq 7C	Philips		Ultrasound system
Vivid E95	General Electric		Ultrasound system
X5-1	Philips		Ultraspound probe (Philips)
X7-2	Philips		Ultraspound probe (Philips)