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L'échocardiographie tridimensionnelle a trouvé une niche d'application dans trois domaines spécialisés : l'évaluation préopératoire des prolapsus mitraux, la surveillance des dilatations percutanées de valve mitrale sténotique et le monitorage des fermetures percutanées de communication interauriculaire. Les développements en cours sont l'implémentation d'un système semi-automatique de détection de l'endocarde permettant le calcul des volumes, de la fonction globale et de la fonction segmentaire du ventricule gauche utilisable par voie transthoracique. Finalement, l'arrivée prochaine des sondes matricielles générant des images tridimensionnelles en temps réel va révolutionner le monde de l'échocardiographie et ouvrir des perspectives insoupçonnées.
Les premiers pas de l'échocardiographie tridimensionnelle (3D) remontent à plus de vingt ans. La démarche initiale consistait à combiner plusieurs «contours» de structures cardiaques d'intérêt dérivés d'images échocardiographiques conventionnelles dont la position dans l'espace était connue. A l'aide d'un ordinateur, on combinait ces différentes lignes pour obtenir une représentation géométrique peu explicite sur le plan de l'imagerie, mais permettant de calculer des volumes très précisément.1,2 Ces systèmes sont restés du domaine de la recherche. L'étape suivante, qui est encore d'actualité, a consisté à combiner l'entier de plusieurs images bidimensionnelles de localisation spatiale et temporelle connues pour créer une véritable image tridimensionnelle.3 Cette approche s'est révélée relativement aisée par voie transsophagienne en utilisant la rotation d'une sonde multiplan pour acquérir un volume de données qui peut ensuite être manipulé «off-line» sur un ordinateur.4 Cette approche fournit à la fois des images reflétant bien l'anatomie et des données volumétriques précises. L'approche transthoracique reste malheureusement plus difficile en raison de la moins bonne qualité technique des images et de problèmes plus importants de stabilité lors de l'acquisition séquentielle des vues.5 Elle n'est utilisée sur le plan clinique que chez l'enfant.
A Lausanne, dans le cadre de notre programme de développement de l'échocardiographie tridimensionnelle, nous avons retenu trois domaines cliniques d'application que je vais illustrer dans la suite de cet article.
Le premier champ d'application de l'échocardiographie 3D est la valve mitrale.6 Il y a plusieurs raisons à cela. C'est une structure dont la géométrie est complexe (deux feuillets asymétriques), dont l'étanchéité dépend de nombreux facteurs (intégrité des feuillets, de l'appareil sous-valvulaire, géométrie du ventricule gauche et de l'anneau mitral) et qui ne peut être visualisée dans son entier sur une seule image bidimensionnelle. D'autre part, elle est idéalement située dans le champ d'imagerie proximal par un abord transsophagien. A Lausanne, nous nous sommes concentrés sur l'apport de cette technique dans l'évaluation précise des prolapsus mitraux. Je vais tenter d'illustrer son rôle par deux exemples cliniques récents.
Le premier patient est un confrère de 41 ans, sans antécédents notables, qui ressent en automne 2002 une légère dyspnée à l'effort. Il découvre lui-même à l'auscultation un souffle systolique qu'il ne se connaissait pas. Le cardiologue consulté découvre une insuffisance mitrale sévère sur prolapsus du feuillet postérieur avec excellente fonction ventriculaire gauche et nous l'adresse pour évaluation préopératoire. L'échocardiographie transsophagienne avec reconstruction tridimensionnelle (fig. 1a) montre un prolapsus très localisé, limité au feston moyen du feuillet postérieur. Le feuillet antérieur est indemne. L'anneau mitral est dilaté, mais sans calcifications. Cette situation se prête idéalement à une réparation de la valve et doit faire envisager une intervention précoce afin de restaurer une espérance de vie normale. C'est ce qui a été proposé, et que le patient a accepté.
Le deuxième patient est un homme de 73 ans, connu depuis dix ans pour une insuffisance mitrale sur prolapsus. Il se dit totalement asymptomatique. L'échographie transthoracique révèle une insuffisance mitrale sévère due principalement, mais pas uniquement, à un prolapsus du feuillet postérieur. L'oreillette et le ventricule gauche sont dilatés, et la fonction systolique de ce dernier est excellente. L'échographie tridimensionnelle par voie transsophagienne (fig. 1b) confirme le prolapsus du feston moyen du feuillet postérieur, mais montre également un prolapsus localisé du feuillet antérieur en regard et un prolapsus commissural antérieur. Il existe également des calcifications postérieures et latérales de l'anneau mitral. Cette valve est difficile, voire impossible à réparer. Nous avons donc opté avec le patient pour une attente des premiers symptômes avant d'envisager un remplacement valvulaire.
Ces deux exemples illustrent bien, je crois, l'intérêt de la technique dans ce domaine. En montrant sur une seule image l'entier de la valve mitrale, elle permet une approche anatomique beaucoup plus fine de la pathologie. Elle dresse ainsi un «pont» entre le cardiologue et le chirurgien cardiaque qui peut voir la valve en fonction avant son intervention. Cela lui permet de mieux planifier son geste et d'être un partenaire avec le cardiologue et le patient dans la décision opératoire.
Une autre application de cette technique à la valve mitrale est le monitorage des dilatations percutanées de valves sténotiques.7 Cette intervention est pratiquée lorsque la fuite associée est discrète, qu'il n'y a pas de calcifications des commissures ni de fusion importante des cordages. Dans notre institution, nous utilisons en principe un abord transsophagien pour guider la ponction transseptale nécessaire au passage du ballon de dilatation dans l'oreillette gauche. Il était donc naturel de procéder à une reconstruction de la valve avant et après dilatation, car la visualisation de l'orifice mitral est difficile sur les images bidimensionnelles par cette approche. Les vues tridimensionnelles soit depuis l'oreillette, ou mieux depuis le ventricule, nous permettent de bien visualiser la fusion des commissures avant l'intervention et les effets des inflations successives du ballon sur l'ouverture de celles-ci (fig. 2). Elle autorise une évaluation précise du résultat immédiat8 et s'est révélée une aide utile dans la décision d'arrêter la procédure. Elle démontre également le mécanisme des fuites induites par le geste, en particulier les ruptures de cordages marginaux.
Finalement la dernière application clinique de routine de l'échocardiographie tridimensionnelle dans notre service est la surveillance pendant l'intervention des fermetures de communications interauriculaires. Là aussi, l'approche transsophagienne est requise pour guider la procédure. L'adjonction du tridimensionnel se révèle indispensable pour évaluer la géométrie et la taille exacte de la communication9 qui peut être visualisée depuis l'oreillette droite ou gauche (fig. 3a). En effet, l'approche bidimensionnelle sous-estime notoirement le grand axe du défect et ne permet pas de guider utilement le choix de la taille du système de fermeture. Dans notre expérience, la longueur du grand axe sur les reconstructions tridimensionnelles correspond bien au diamètre «étiré» de la communication mesuré par un ballon gonflé au travers qui sert de référence pour le choix de la taille du système de fermeture. Enfin cette technique permet de vé-rifier la bonne position du système implanté (fig. 3b) et de mieux comprendre les défauts partiels d'occlusion dus par exemple à la bascule d'un bras du disque gauche dans l'oreillette droite (fig. 4).
Un des intérêts majeurs de l'échocardiographie tridimensionnelle à côté de l'imagerie est la possibilité de quantifier les volumes des cavités cardiaques sans avoir recourt à des assomptions géométriques comme en échographie conventionnelle.10,11 Ce potentiel s'est heurté jusqu'à maintenant à la difficulté de développer un algorithme de détection automatique de l'endocarde robuste et fiable. Un nouveau système proposé actuellement par la maison «Tomtec» semble prometteur. Il consiste à acquérir par une fenêtre apicale huit à dix cycles cardiaques séparés par une rotation approximative de 30 à 40 degrés. Leur position spatiale exacte est déterminée par un système magnétique. Sur chaque cycle, une ellipse suivant à peu près les bords de l'endocarde est positionnée manuellement en fin de diastole et fin de systole. Le système va ensuite rechercher lui-même l'endocarde et le traque pendant tout le cycle cardiaque sur les différentes vues. Une interpolation circulaire permet de joindre les lignes entre elles et d'obtenir une visualisation graphique des changements de formes de la cavité ventriculaire gauche pendant le cycle cardiaque. Peuvent alors être dérivés des paramètres de fonction globale, tels que volume télédiastolique, télésystolique et fraction d'éjection et des paramètres de fonction segmentaire. C'est cette dernière implémentation qui est très novatrice. Le ventricule gauche est séparé en seize segments selon les propositions de l'American Society of Echocardiography (ASE). Les variations de volume d'une pyramide ayant pour base le segment choisi et sommet le centre du ventricule sont alors suivies durant le cycle cardiaque. Il en résulte seize courbes qui peuvent être superposées et comparées, offrant une évaluation chiffrée de la cinétique segmentaire (fig. 5). Ce système est encore en cours de validation mais semble prometteur.
Le dernier développement qui représente le rêve de tous ceux qui ont été impliqués dans les débuts de cette technologie est l'arrivée prochaine de l'échocardiographie tridimensionnelle en temps réel. Ceci a été possible grâce à la construction de sondes matricielles qui permettent de générer d'emblée un volume de données échographiques. Cette approche n'est pas nouvelle à proprement parler puisque cette voie a été explorée depuis plus de vingt ans par l'équipe du Pr Kisslo à l'Université de Duke.12 Ce qui est proprement stupéfiant, c'est le petit miracle technologique que représente la sonde actuelle développée par Philipps, puisqu'elle contient plus de 3000 cristaux, tous connectés individuellement. La qualité d'image ainsi obtenue rivalise avec le meilleur bidimensionnel actuel, et toutes les fonctions telles que seconde harmonique, Doppler, Doppler pulsé et Doppler couleur vont être progressivement implémentées. Les progrès récents de l'informatique ont également rendu possible la présentation en temps réel sur l'écran de la machine d'images tridimensionnelles obtenues par rendu des surfaces. Ceci, en plus de révolutionner notre approche de l'examen échocardiographique de routine, ouvre des voies nouvelles, comme la possibilité de réaliser des interventions intracardiaques à cur battant sous contrôle échographique.13
L'échocardiographie tridimensionnelle par voie transsophagienne a trouvé des applications cliniques limitées dans l'évaluation préopératoire des prolapsus mitraux, le monitorage des dilatations percutanées de sténose mitrale et la fermeture percutanée des communications interauriculaires. Son avantage décisif comparé à l'échographie conventionnelle réside dans la possibilité de visualiser l'entier de structures anatomiques complexes telles que la valve mitrale ou de pathologies prenant des formes très variables comme les communications interauriculaires.
Les principaux développements en cours sont le perfectionnement de systèmes de détection semi-automatique de l'endocarde ouvrant la voie à une quantification précise et plus aisée des volumes et de la fonction ventriculaire gauches. Cette approche offre également la possibilité nouvelle d'une étude fine de la cinétique segmentaire en générant des courbes de variations de volume pour chacun des seize segments proposés par l'ASE.
Finalement le grand bond qui se profile est la commercialisation prochaine de machines échographiques utilisant des sondes matricielles permettant la génération d'images tridimensionnelles en temps réel.