Chapitre 17 Échocardiographie 4D

Introduction

L’échocardiographie 3D s’est enrichie récemment de l’imagerie temps réel 4D « One Beat » permettant de réaliser l’échographie du cœur entier en un seul battement cardiaque.

Afin de créer des images dynamiques 4D, ayant une résolution latérale, en profondeur et temporelle suffisante, une nouvelle génération de sondes a été créée : les sondes matricielles 4D. Entendons par 4D une image « anatomique » volumique 3D du cœur, temps réel, la quatrième dimension étant le temps. Étant donné l’émission et la réception temps réel, l’image obtenue est en quatre dimensions. Cette innovation technologique constitue une avancée majeure en échographie cardiaque et un outil diagnostique performant.

Méthodologie

L’imagerie échographique 4D a pu être développée grâce à la mise au point d’une sonde électronique matricielle 4D et d’un formateur de faisceau ultrasonore 4D. Ce double enjeu en échographie 4D (sonde, formateur) a été réalisé efficacement par certains constructeurs des échographes tels que Toshiba (système Artida) en exploitant les derniers progrès scientifiques et techniques en ultrasonographie.

Sonde matricielle 4D

La sonde ultrasonore 4D (figure 17.1 A) contrôle électroniquement deux rangées de cristaux céramiques permettant de créer une onde tridimensionnelle. À la réception, le signal 3D forme une image volumique du cœur, en forme de pyramide. Les sondes matricielles 4D émettent les ultrasons aux fréquences identiques aux sondes 2D, soit en imagerie cardiaque adulte aux alentours de 2,5 MHz. Selon les constructeurs de ces sondes sont également compatibles avec les harmoniques et les multifréquences.

Figure 17.1 Échocardiographie 4D.

a. Sonde matricielle 4D. b., c. Modes d’acquisition des images en 4D (Toshiba Medical Systems).

Formateur de faisceaux 4D

Le formateur de faisceaux 4D est un formateur de nouvelle génération qui doit être à la fois capable de générer mais également de traiter un nombre très conséquent des données ultrasonores. Outre le formateur spécifique de faisceau, l’électronique et l’informatique embarqués doivent être suffisamment puissants pour créer des images 4D ayant des cadences dites volumiques (cadence image du volume 4D) en rapport avec l’exigence de la dynamique cardiaque, soit de l’ordre de 15 à 20 volumes par seconde minimum.

Modes d’acquisition en 4D

L’acquisition des images cardiaques en 4D peut se faire soit au cours d’un seul cycle cardiaque, soit sur plusieurs cycles cardiaques (figure 17.1 B, C).

Mode 4D temps réel, sur un cycle cardiaque

Il est constitué d’une seule « pyramide » de données. L’acquisition se fait en temps réel : en live. Cela signifie que l’utilisateur va pouvoir bouger sa sonde, le patient peut respirer ou bouger lui-même. L’utilisateur peut changer de profondeur d’exploration ou de gain ou de tout autre paramètre en cours d’acquisition. Cette acquisition n’est pas soumise à des contraintes de rythme cardiaque.

L’acquisition peut se faire sur l’ensemble de la « largeur » et de « l’épaisseur » de la pyramide d’acquisition (paramètres d’azimut, élévation et profondeur). Selon les constructeurs, l’utilisateur peut modifier ces paramètres en cours d’acquisition pour se « concentrer » ou non sur certaines zones. En général, ce mode d’acquisition est réservé au patient en fibrillation auriculaire, ou à l’exploration de zones de tailles réduites : les oreillettes, une valve et plus rarement pour les ventricules. En effet, tout le volume acquis est soumis à des compromis concernant la qualité souhaitée, en termes de cadence volumique ou de résolution. En effet, en réduisant la résolution (on réduit le nombre de ligne et leur « écartement » dans le volume) alors on augmente la cadence volumique. Ainsi dans le même temps, par exemple une seconde, on réalise moins de lignes volumiques donc on améliore le nombre possible de volume par seconde. La cadence volumique est exprimée en volume par seconde. Lorsque le rythme cardiaque équivaut à 60 battements par minute : un battement = une seconde, alors la cadence volumique est égale à un nombre de volume par battement.

Si la fréquence cardiaque est très élevée, comme au pic de l’examen de stress ou d’effort, alors la cadence volumique n’est pas toujours suffisante dans ce mode d’acquisition Live. L’utilisateur doit alors privilégier un autre mode d’acquisition : mode « Trigger » détaillé ci-dessous.

Mode 4D « Trigger » ou acquisition sur plusieurs cycles cardiaques

Le mode Trigger permet de regrouper plusieurs acquisitions partielles pour pallier soit le déficit de résolution, soit le déficit de cadence volumique. Ce mode est généralement utilisé pour l’exploration des ventricules. Il est réalisé sur deux, quatre, six, ou sept battements consécutifs alors que certains constructeurs permettent de regrouper des cycles non consécutifs.

Lors du premier cycle, une acquisition 4D va par exemple enregistrer un quart du ventricule, puis sur le deuxième cycle le second quart et ainsi de suite jusqu’au quatrième, et afficher ensuite les quatre portions du ventricule.

Au cours de l’acquisition, il faut que le patient et la position de la sonde soient parfaitement stables et dans ce cas la reconstruction du ventricule complet sera de très bonne qualité. Sinon, il peut y avoir des défauts de cohérence entre les volumes partiels (mismatch).

Il est recommandé dans l’utilisation de ce mode de demander au patient de maintenir une apnée qui sera de quelques secondes, le temps d’acquérir les différents cycles consécutifs.

Modes d’affichage 4D

Deux modes d’affichage peuvent être réalisés en échographie cardiaque 4D : multiplan ou volumique.

Mode 4D multiplan

Il est constitué d’un affichage de plusieurs plans de coupes 2D simultanément et en temps réel (figure 17.2 A et B). Plutôt que de privilégier l’affichage de la « pyramide » tridimensionnelle, le multiplan n’affiche que certains plans de coupes 2D. L’utilisateur va alors visualiser deux, trois, cinq, ou jusqu’à neuf plans de coupes. Ces plans dec coupes ne sont pas nécessairement othogonaux. Ils peuvent être obliques, parallèles ou non et donc se situer dans n’importe quels angles à l’intérieur de la pyramide 4D.