Lundi 1 mai 2017
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Tagging

Un article de IRM Cardiaque par Neteditions .

<--Fluximétrie vs volumétrie TAGGING Synchro_rotation-->


Image:Tag_design.jpg
Chapitre rédigé avec le concours du Dr Pierre Croisille, Laboratoire Creatis-LRMN, UMR CNRS 5220 & INSERM U630, Hôpital Cardiologique L.Pradel, Lyon


Le tagging (ou tatouage) myocardique permet, comme le speckle tracking en échographie, de mesurer les déformations myocardiques dans toutes les directions. D’importants progrès dans les séquences d’imagerie et dans le post-traitement ont rendu cette technique accessible. Il en résulte une séméiologie nouvelle décrite dans ce chapitre. L’intérêt principal des multiples indices dérivés du tagging est d’apporter des nouveaux marqueurs de dysfonction contractile, plus précoces que les paramètres fonctionnels usuels, avant que les anomalies ne deviennent perceptibles visuellement.

Concept

Le concept de tagging (que l’on peut traduire par marquage ou tatouage) a été introduit en 1988 par Zerhouni [1] et Axel [2]. Il s’agit d’appliquer des lignes ou des grilles de saturation dans le plan de coupe au moment où survient l’onde R de l’ECG (fin de la diastole mécanique), afin de pouvoir suivre la déformation de ces lignes (d’hyposignal) en systole lors de la contraction cardiaque. La persistance des motifs de tagging durant les 20 à 40 images décrivant le cycle cardiaque (résolution temporelle de l’ordre de 30 ms) permet de quantifier les déplacement myocardiques liés à la contraction et à la relaxation.

Image:sequence_tagging_730.jpg Une grille de lignes noires est appliquée sur l’image au moment du complexe QRS (image de gauche). Les images successives de la séquence ciné ensuite obtenues (toutes les 30 ms environ) montrent la déformation progressives de ces marques, en rapport avec la contraction cardiaque. En coupe petit axe on observe une incurvation centripète des lignes en systole (vers le centre de la cavité VG). En diastole, lors du retour à la position initiale on note une certaine atténuation du contraste par effacement des tags lié au T1 myocardique (fading).

Plusieurs types de séquences peuvent être utilisées pour l’application des lignes de tag (SPAMM, Dante). Ces marques d’hyposignal s’estompent progressivement durant le cycle cardiaque (fading), en fonction du temps de relaxation T1 du myocarde. Le T1 du myocarde est de l’ordre de 600 à 700 ms à 1.5 T, il est plus long à haut champ (vers 1000 ms à 3T) de sorte que les images de tagging sont meilleures à 3T. Le T1 est plus court après injection de gadolinium, raison pour laquelle il vaut mieux éviter de faire des études de tagging après injection de gadolinium.

L’analyse visuelle est possible mais l’intérêt principal de la méthode consiste à extraire des paramètres quantitatifs à partir du déplacement des lignes durant le cycle cardiaque. Ce post-traitement peut être réalisé sur l’image elle-même en détectant et en suivant les lignes (tracking) ou par méthode de flux optique qui construit de vecteurs de déplacement. Actuellement, le post-traitement est surtout réalisé de manière automatique (non opérateur dépendante) dans le plan de Fourier avec la méthode HARP (Osman 1999 [3]). Les illustrations présentées ci-dessous ont été obtenues avec le logiciel InTag élaboré par les équipes universitaires de Maastricht et de Lyon (www.creatis.insa-lyon.fr/inTag/ [4]).


Trois composantes géométriques principales du strain (déformation)

L’expression strain correspond à la déformation subie par une partie du myocarde lorsque sa forme change durant le cycle cardiaque. Le strain ou déformation segmentaire, est exprimé en pourcentage de changement de longueur deltaL d’un segment myocardique L dans une direction donnée : strain (%) = DeltaL/L. Le strain est positif en cas d’élongation et négatif en cas de raccourcissement.

Image:Principe_strain.jpg Définition du strain. Les traits rouges et verts indiquent les longueurs diastolique Ld et systolique Ls correspondant à un segment orienté ici de manière radiaire (en rouge, dirigé vers le centre du ventricule gauche) ou circonférentielle (en vert, orienté selon le périmètre du VG. Le strain à cet endroit est (Ls-Ld)/Ld. Il est de l'ordre de 10 à 40%

Plutôt que d’utiliser les ‘vecteurs propres’ du champ de déformation, on préfère se référer aux trois composantes du strain, perpendiculaires (orthogonales) entre elles et correspondant à l’orientation du ventricule gauche (VG)  : longitudinale, étudiée en coupe grand axe, radiale et circonférentielle étudiées en coupes petit axe.
1) Le strain longitudinal, négatif en systole, correspond au rapprochement base-apex.
2) Le strain radial, positif en systole, correspond au déplacement centripète vers le centre de la cavité. Il accompagne l’épaississement systolique pariétal.
3) Le strain circonférentiel, négatif en systole, est tangentiel aux parois dans le plan petit axe. Il traduit le raccourcissement circonférentiel.
Les ordres de grandeur de ces indices sont résumés dans le tableau II

Image:component3.jpg Illustration des 3 types de strain accessibles grâce aux données du tagging.

1) selon la direction longitudinale (grand axe), la déformation longitudinale correspond au raccourcissement base-pointe.

Dans le plan petit axe : 2) la déformation circonférentielle est tangente aux parois (le long du périmètre) et 3) la déformation radiale est dirigée vers le centre de la cavité VG.

Les coupes proches de l’apex présentent une rotation horaire (vue depuis l’apex) tandis que les coupes basales présentent une rotation dans le sens anti-horaire (flèches courbes Base et Apex).

Image:circonferentiel.jpg Image:longitudinal.jpg
Les déformations circonférentielles et radiales sont obtenues à partir des coupes petit axe La déformation longitudinale est obtenue à partir des coupes grand axe


Mode de représentation des paramètres de strain

Ces différentes composantes du strain peuvent être représentées sous forme de courbes (évolution selon le temps dans le cycle cardiaque), de vecteurs superposés à l’image anatomique (champ de vecteurs) ou de cartes paramétriques couleur (pour chaque instant du cycle cardiaque), comme l'illustre l'exemple ci-dessous. Il est aussi possible de représenter le déplacement global (à ne pas confondre avec le strain ou déformation).

Image:strain_circonferentiel.jpg Déformation circonférentielle correspondant au mouvement le long du périmètre (tangentiellement aux contours myocardiques) sur une coupe petit axe. L’image de gauche montre une image de tagging en systole. Au milieu est représentée l’image paramétrique du strain circonférentiel ; les teintes bleues correspondent aux déformations les plus importantes. A droite sont représentées les courbes de déformation sur six secteurs myocardiques. On constate que la déformation circonférentielle est plus intense (de l’ordre de -30%) dans les territoires antérieur et latéral. Les couches sous endocardiques présentent une déformation plus forte que les couches sous épicardiques.

L’expression la plus synthétique de ces multiples paramètre, tenant compte des normes régionales, est la représentation en z-score proposée par l’équipe de St Louis (Cupps 2010 [5]) qui consiste a représenter la surface 3D du VG avec une couleur qui exprime l’écart entre le strain composite observé et la norme établie en ce point chez des sujets témoins.

Le strain rate est la dérivée du strain (exprimé en 1/s) et correspond à la vitesse de déformation. Il est comparable à la vitesse d’éjection ou de remplissage décrit en ventriculographie isotopique (en ventriculographie isotopique, les vitesses maximales d’éjection ou de remplissage normales sont > 2.0 VTD/s).

Champ des vecteurs de déplacement

Une autre modalité de représentation du mouvement local consiste à dessiner les vecteurs de déplacement instantanés (à chaque instant du cycle cardiaque).


<--Fluximétrie vs volumétrie Synchro_rotation-->