Quantification échocardiographique transthoracique 3D automatisée des cavités cardiaques gauches

Aujourd'hui, la 3DE en temps réel est un outil précieux pour l'évaluation des volumes du VG et de l'oreillette gauche (OG) ainsi que de la fraction d’éjection. De nombreuses études ont montré que la 3DE est plus précise et reproductible que la 2DE, car la mesure directe des volumes peut être réalisée sans avoir besoin de faire des hypothèses géométriques sur la forme des cavités ni de subir les limites associées aux vues raccourcies.

Malgré les avantages bien connus de la 3DE, cette modalité d’imagerie n'est pas utilisée de manière courante en pratique clinique pour diverses raisons, notamment (1) la nécessité d'une expertise spécifique à la 3DE et (2) le temps supplémentaire requis pour l'imagerie 3DE. Pour que la 3DE soit réalisée régulièrement dans la pratique clinique, il est nécessaire d’avoir une quantification automatisée afin d’éviter les interruptions ou les retards dans le flux de travail.

Philips a récemment développé HeartModel, un logiciel d’analyse entièrement automatisé en 3D-ETT qui détecte simultanément les surfaces endocardiques de l’oreillette gauche et du ventricule gauche tout au long du cycle cardiaque, en utilisant un algorithme d’analytique adaptative. Il permet une identification basée sur les connaissances de la forme et de l’orientation globales initiales, suivie d’une adaptation spécifique au patient (Figure 1). Le processus commence par l’estimation, par le programme, de l’image télédiastolique (TD) du ventricule gauche à l’aide d’une analyse du mouvement près de la crête de l’onde R. À partir de cette image, la forme générale et l’orientation sont identifiées, puis l’image télésystolique (TS) du ventricule gauche est estimée grâce à l’analyse du mouvement afin de repérer la plus petite cavité du ventricule gauche. Une fois les images en télédiastole (TD) et télésystole (TS) du VG estimées, des modèles préliminaires en TD et TS du VG et de l’oreillette gauche (OG) sont construits à partir de la surface endocardique détectée automatiquement, en conjonction avec les informations provenant d’une base de données 3D-ETT de l’OG et du VG. Cette base de données comprend une variété de formes de l’oreillette gauche (OG) et du ventricule gauche (VG) en télédiastole (TD) et télésystole (TS), obtenues à partir d’environ 1 000 examens 3D-ETT de qualité d’image variable chez des patients présentant une grande diversité de tailles et de fonctions des cavités cardiaques. Le programme fait correspondre les caractéristiques du volume VG analysé à des formes sélectionnées dans la base de données. Cette forme sélectionnée est ensuite localement adaptée au volume VG étudié à l’aide d’une série d’étapes incrémentales. Les images TD et TS sont ensuite détectées en en évaluant les volumes du VG en télédiastole et en télésystole, et en sélectionnant respectivement l'image présentant le volume maximum et minimum. L'algorithme a été conçu pour s'adapter à une variété de conditions d'imagerie, y compris les variations de perte de signal, d'artefact de paroi, de forme ventriculaire et d'orientation cardiaque par rapport à la sonde. Cependant, comme pour les mesures manuelles, un nombre minimum de segments visibles de la bordure endocardique (~14-15 sur 17 segments du VG) est nécessaire pour qu'une estimation précise du volume de la cavité soit dérivée. Enfin, lorsqu’il est exécuté sur le même ensemble de données, l’algorithme a une réponse de convergence déterministe, ce qui donne une variabilité zéro. Une fois que le modèle final a été ajusté, les contours de l’oreillette gauche (OG) et du ventricule gauche (VG) sont affichés sur des coupes 2D dérivées des ensembles de données 3DE montrant les coupes 4, 3 et 2 cavités en en TS et TD (Figure 2). Si l’utilisateur n’est pas satisfait des contours de l’OG et du VG, ils pourraient être modifiés manuellement.

Ce nouveau logiciel entièrement automatisé a récemment été validé et s’est révélé relativement précis par rapport aux mesures manuelles 3D obtenues via QLAB (3DQ)² dans une cohorte de plus de 150 patients à l'Université de Chicago. Ce logiciel prometteur a le potentiel de permettre l’intégration des mesures volumétriques 3DE du VG et de l’OG dans les flux de travail cliniques courants à travers le monde.

Dans cette étude, nous avons cherché à déterminer le potentiel de gain de temps de ce nouveau logiciel par rapport aux méthodes classiques 2DE et 3DE utilisées pour mesurer les volumes du VG et de l’OG.

L’imagerie 2D et 3D a été réalisée sur 30 patients consécutifs à l’aide d’un système EPIQ avec une sonde matricielle X5-1 (Philips, Andover, MA). La durée nécessaire à l’acquisition des données des coupes apicales quatre cavités (A4C) et coupe apicale deux cavités (A2C) du VG en 2DE, des vues A4C et A2C de l’OG en 2DE, ainsi qu’un ensemble de données 3DE du VG et de l’OG, a été enregistré. De plus, la durée requise pour la mesure des volumes du VG (télédiastole et télésystole) et de l’OG (télésystole) utilisant la méthode biplan des disques à partir des images 2DE a été enregistrée. Enfin, le temps nécessaire pour compléter l’analyse des données afin d’obtenir les volumes du VG et de l’OG à partir d’ensembles de données 3DE, en utilisant QLAB et le nouveau logiciel HeartModelA.I., a été enregistré. L’analyse HeartModel a été réalisée à la fois sur un ordinateur personnel standard et sur le système d’imagerie EPIQ, avec et sans ajustements globaux et régionaux.

Le tableau 1 présente les données concernant la durée nécessaire à l’acquisition des données et à l’analyse des données. L’acquisition d’images 3D a nécessité moins de temps que les vues 2D multiples pour les mesures de volume. De plus, l’analyse des images 3DE était significativement plus rapide que celle des images 2DE, et le temps d’analyse a été encore réduit grâce à l’utilisation du logiciel automatisé HeartModel (Figure 3). Le temps total économisé pour l’acquisition et l’analyse combinée était de 82 % en mode entièrement automatisé et de 63 % même en édition manuelle.

Pour bien comprendre le temps que HeartModel peut vous faire gagner par jour dans un laboratoire d’échocardiographie très fréquenté réalisant 50 études d’ETT par jour, nous avons multiplié le temps combiné d’acquisition et d’analyse par 50 (figure 4). Cet exemple représentatif montre que l’acquisition et l’analyse des volumes du VG et de l’oreillette gauche (OG) par 2DE prennent presque 3 heures par jour, tandis qu’elles ne prendraient que 66 minutes avec HeartModel après correction mineure et un peu plus d’une demi-heure en mode entièrement automatisé, ce qui permet à un laboratoire d’échocardiographie typique de gagner 2,5 heures chaque jour.

Plusieurs chercheurs ont démontré que la 3DE est plus précise et reproductible que la 2DE. Pour permettre l’utilisation courante de la technologie 3DE dans les laboratoires cliniques, il est nécessaire de mettre en place des méthodes automatisées qui surmontent le flux de travail chronophage imposé aujourd’hui par 3DE. Le nouveau logiciel entièrement automatisé HeartModel a été validé récemment et s’est avéré précis et reproductible comparé aux mesures manuelles 3D utilisant QLAB (3DQ). Dans cette étude, nous avons constaté que ce nouvel outil entièrement automatisé est nettement plus rapide que l’analyse 2DE et l’analyse 3DE manuelle (QLAB), et peut ainsi faciliter le dépassement du caractère lié à la durée de l’analyse 3DE qui limite actuellement son utilisation et faciliter son intégration dans le flux de travail clinique.