Dimanche 30 avril 2017
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Cartographie de flux

Un article de IRM Cardiaque par Neteditions .

<--Méthodes pour les valves Valves/Méthode/Fluximétrie IRM Pathologie mitrale-->


CARTOGRAPHIE DES FLUX

Les méthodes de cartographie des flux (fluximétrie IRM) sont à l'IRM ce que le doppler est à l'échographie.

Les principes de cette méthode sont détaillés dans le chapitre sur les bases physiques. Ces séquences permettent de coder la phase du signal proportionnellement à la vitesse d'écoulement du flux sanguin. C'est à dire que sur l'image de phase reconstruite (qu'il n'est pas habituel de regarder, car on considère en général la reconstruction en module et non pas en phase), la tonalité dans l'image sera sombre lorsque le flux s'écoule dans une direction et en clair lorsque l'écoulement se fait dans le sens opposé.

Ce principe étant appliqué à une séquence ciné, la série d'image permet ainsi d'apprécier visuellement la distribution topographique et la cinétique du flux. L'encodage en vitesse peut se faire perpendiculairement au plan de coupe 'through plane' ou dans le sens du plan de coupe 'in plane'.

Mesure du flux perpendiculairement au plan de coupe

La mesure du flux perpendiculairement au plan de coupe permet de quantifier le débit dans une région d'intérêt donnée avec une exactitude et une reproductibilité très satisfaisantes [1]. L'intégrale du flux dans une région d'intérêt donnée correspond au débit sanguin durant le cycle cardiaque. Le rapport des flux antégrade et rétrograde permet de quantifier ainsi les régurgitations valvulaires.

Image:reperes_ao.jpg Image:Flux_Ao2.jpg
Coupes de repérage utilisées pour positionner un plan de coupe perpendiculairement à la racine aortique, conduisant au ciné de cartographie de flux visualisé ci-contre. A gauche : image 'Module' usuelle. A droite : image 'de Phase' correspondant à la vitesse du flux encodé perpendiculairement au plan de coupe. Noter les teintes opposées entre l'aorte ascendante et descendante. Courbe du flux aortique mesuré dans la région d'intérêt (cercle rouge du ciné).

Comparaisons des débits ejectionnels droit et gauche :

La quantification du flux peut s'effectuer ainsi à travers n'importe quelle section vasculaire. Une application importante de cette méthode concerne la comparaison du débit éjectionnel droit (dans l'artère pulmonaire) versus le débit éjectionnel gauche (dans la racine aortique) comme l'illustre la figure ci-dessous.

Image:qp sur qs3.jpg A : incidences servant au repérage des plans de coupe perpendiculaires à la racine aortique (ligne du haut) et au tronc de l'artère pulmonaire (ligne du bas). B : Images systoliques 'Module'. C: Images 'de Phase' (c'est à dire de vitesse d'écoulement du sang perpendiculairement au plan de coupe). Noter l'inversion de tonalité entre l'aorte ascendante et l'aorte descendante. D : courbe du flux instantané aux différents instants du cycle, correspondant aux mesures obtenues dans les régions d'intérêt tracées par les cercles (en vert pour l'aorte ascendante et en rouge pour l'artère pulmonaire). E : intégrale des flux aortique et pulmonaire, correpondant aux débits ejectionnels (ici respectivement 49 et 44 ml par cycle cardiaque).

Mesure du flux aortique (ligne du haut) et du flux pulmonaire (ligne du bas). Les images 'Module' sont à gauche et les images 'de Phase' correspondant à la vitesse du flux perpendiculairement au plan de coupe sont à droite.


La précision de ces mesures de flux peut être considérée comme satisfaisante, avec une incertitude de l'ordre de ± 15 à 20 % (Rominger 2002 [1], Jeltsch 2008 [2]) - cf: voir section sur les CIA) - si les conditions suivantes sont réunies : 1) région d'intérêt disposée au centre de l'aimant (là où le champ est le plus homogène), 2) bonne synchronisation ECG avec un rythme cardiaque régulier, sans extrasystole (surtout en milieu d'acquisition, lorsque sont enregistrées les lignes centrales du plan de Fourier), 3) Flux réellement perpendiculaire au plan de coupe (cf: erreur similaires à celle du doppler si le flux est incliné), 4) choix d'une vitesse d'aliasing assez proche mais restant toujours inférieur à la vitesse maximale du flux sanguin.

Encodage des vitesses aligné dans le plan de coupe

Il est également possible d'assigner le gradient de codage en vitesse DANS le plan de coupe (et non pas perpendiculairement au plan de coupe comme précédemment) ; soit selon la direction X, soit selon la direction Y. Les images de phase (correspondant à la vitesse) montrent alors les lignes de flux sous forme de zones claires ou sombres, ce qui permet d'identifier des jets rapides et de cartographier les anomalies éventuelles de flux ; en particulier en cas de valvulopathie ou en cas de jet de shunt intracardiaque comme par exemple les CIA.

Codage en vitesse selon la direction cranio-caudale. VCI et aorte ascendante en clair, aorte descendante en sombre Exemple de mise en évidence d'un jet pathologique de CIA grâce à la cartographie de flux 'in plane'. Aucun jet anormal n'est identifié sur l'image module du ciné SSFP présentée à gauche. La cartographie de flux révèle cependant un net jet de shunt gauche-droite lié à une CIA ostium secundum (colonne sombre). Le codage en vitesse est ici à +/-1 m/s en antéro-postérieur sur ces coupes 4 cavités (au milieu) et sagittale oblique (à droite).
Image Module Phase codage droite-gauche Phase codage antéro-postérieur

Le choix de la direction d'encodage est critique pour identifier un flux. Dans cet exemple, le jet de shunt de cette CIA ostium secundum dirigé de l'arrière vers l'avant est totalement méconnu si l'encodage en vitesse est assigné selon la direction droite - gauche (ciné du milieu), tandis que le jet (et sa largeur à l'origine qui traduit la largeur du defect) est bien visualisé si l'encodage en vitesse est appliqué selon la direction antéro-postérieure (ciné de droite).

Que l'encodage en flux soit effectué perpendiculairement au plan ou qu'il soit aligné dans le plan de coupe, il importe de toujours veiller à 2 points importants :
1) direction de codage du flux alignée dans la direction du flux que l'on veut analyser.
2) vitesse d'encodage conforme à la vitesse attendue du flux, sans quoi un phénomène néfaste d'aliasing risque d'apparaitre.

De nouveaux outils 3D d'analyse des lignes de flux - opérationnels en routine - ont été développés pour les appareils Philips (cf: application GTFlow de la société GyroTools Ltd. Zurich, voir brochure en ligne : [2]) et pour les appareils Siemens.

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