Chapitre 6 Traitement d’image en scanner cardiaque

Le traitement de l’image est une étape essentielle de l’examen cardiaque au scanner.

En effet, pour des raisons anatomiques, les coupes axiales sont insuffisantes pour analyser toutes les structures cardiaques, en particulier les artères coronaires. Il est dangereux de n’utiliser que les coupes axiales ou les plans orthogonaux pour l’étude des artères coronaires et la quantification des sténoses. En effet, certains segments sont mal visibles dans le plan axial ou en MPR (multiprojection reformat) standard, en particulier la portion horizontale du segment 3 de la coronaire droite, les bifurcations, les artères distales, d’autant plus que la sténose est excentrée (fig. 6.1).

Fig. 6-1 Principe du traitement d’image en scanner cardiaque.

a. Coupes axiales : acquisition volumique de 0,6 mm synchronisée à l’ECG. b. Reconstruction MI2, VRT et CT IVVS.

Le traitement d’image est indispensable pour extraire l’information nécessaire au diagnostic. Des logiciels de reconstruction spécifiques, fiables et rapides ont été développés pour extraire l’information. On utilise des stations de travail puissantes.

Grâce à l’acquisition volumique du scanner spiralé et à un voxel isotropique, il est possible de reconstruire les images en 3D ou en 2D quel que soit le plan de l’espace, avec une résolution spatiale identique aux coupes axiales de base.

Une étude complète du cœur se fait selon un protocole systématique, rigoureux, utilisant plusieurs outils de traitement d’image (tableau 6.1).

Tableau 6-1 Protocole du post-traitement en scanner cardiaque.

Étude du myocarde, cavités cardiaques et valves
1	Étude morphologique	2D MIP : 2, 3, 4 cavités et short axis VR, navigator
2	Étude cinétique (VG, valves…)	Multiphase en 2D, mode ciné-IRM
3	Étude fonctionnelle	Volumes, fraction d’éjection, masse myocardique, perfusion
Étude des artères coronaires
1	Sélection de la phase optimale	2D revue multiphasique
2	Indentification des artères coronaires droite et gauche	Imagerie 3D : VR, MIP
3	Étude des bifurcations	MIP, MPVR
4	Étude de chaque artère coronaire ; paroi, lumière	Suivi (tracking), 2D curviligne (grand et petit axe)
	Étude de la plaque	Color mapping, CT-IVUS, navigator
	Quantification des sténoses	Mesures de diamètre, surface, profil de densité

La première étape consiste à charger la totalité des phases reconstruites (au moins 10 phases) au niveau d’une console de traitement d’image puissante qui doit pouvoir traiter au moins 2000 images.

Dans un premier temps, on réalise une étude du myocarde et des cavités cardiaques ainsi que des valves. Cette étude est à la fois morphologique en coupes 2D, mais aussi cinétique pour apprécier la contraction du ventricule gauche et les mouvements des valves mitrales et aortiques.

L’étude fonctionnelle se fait avec des logiciels spécifiques en 3D. L’étude du myocarde se fait après un contourage des parois du ventricule gauche.

Pour l’étude des artères coronaires, le premier temps est la sélection de la meilleure phase où les artères coronaires sont le mieux visualisées sans artéfacts cinétiques. Cette première phase sélectionnée, l’imagerie 3D telle que le volume rendering(VR) ou le maximum intensity projection(MIP) repère les artères coronaires droite et gauche et leurs branches collatérales. On fera particulièrement attention à d’éventuelles anomalies d’implantation et aux bifurcations en orientant l’image 3D afin de bien les dégager. L’étude de la lumière et de la paroi se fait ensuite en 2D curviligne après suivi (tracking) automatique de chaque branche des artères coronaires. Cette imagerie 2D permet d’apprécier non seulement la lumière, mais aussi d’éventuelles plaques calcifiées ou molles. Sur ces coupes 2D, il sera possible de quantifier les sténoses en se servant d’outils automatiques ou manuels de mesure de diamètre, de surface ainsi que de profil de densité.

Étude des parois du ventricule gauche et des cavités cardiaques

Étude morphologique en mode 2D mono- ou multiphasique

Avec les mêmes données, le volume d’acquisition permet une excellente étude des cavités cardiaques, du myocarde, du péricarde, des valves cardiaques en mode 2D quel que soit le plan adapté à leur anatomie. Ce traitement d’image fait partie intégrante de l’étude des coronaires en scanner.

Pour l’étude des parois du ventricule gauche, les coupes sont traitées dans les plans habituels des autres techniques non invasives (l’échocardiographie et l’imagerie par résonance magnétique [IRM]). À la différence de ces techniques, au scanner, ces images 2D sont reconstruites a posteriori grâce au traitement d’image et à l’acquisition volumique et ne sont pas générées pendant l’acquisition. On utilise le logiciel MPR.

Ces plans sont :

• le grand axe ou coupe quatre cavités ;

• le grand axe vertical ou coupe deux cavités ;

• la coupe trois cavités ;

• la coupe petit axe.

Ces plans habituels sont des plans obliques définis en fonction des axes du cœur.

Axes du cœur

Le cœur a la forme d’une pyramide triangulaire à grand axe dirigé en avant, en bas et à gauche. La pointe de la pyramide est l’apex du cœur et la base est constituée par le plan des valves.

On définit ainsi, par rapport à cette pyramide basale (fig. 6.2) :

• le grand axe du cœur, qui est parallèle à l’axe de cette pyramide basale. Il passe par le milieu de la valve mitrale et la pointe du cœur. En tournant le plan sur cet axe, on obtient la coupe quatre cavités, la coupe deux cavités et la coupe trois cavités qui passe par la valve mitrale et la valve aortique ;

• le petit axe du cœur, qui est orthogonal à l’axe de cette pyramide ;

• le grand axe ou coupe quatre cavités : le grand axe passe par le milieu de la valve mitrale et la pointe du cœur. Sur la coupe sagittale, placer le plan de référence au milieu de la valve mitrale et faire pivoter la ligne jusqu’à obtenir l’apex du ventricule gauche (fig. 6.3 et 6.4) ;

• le grand axe vertical ou coupe deux cavités : à partir de la coupe quatre cavités, le plan de référence est perpendiculaire au septum et passe à la partie moyenne des valves mitrales jusqu’à l’apex du ventricule gauche (fig. 6.5 et 6.6) ;

• la coupe trois cavités : sur une vue en petit axe, le curseur est placé au milieu de la valve mitrale. On oriente ensuite le plan pour retrouver le milieu de la valve aortique sur la vue oblique (fig. 6.7 et 6.8) ;

• la coupe petit axe : le petit axe est orthogonal au grand axe (fig. 6.9 et 6.10).

Fig. 6-2 Sur une coupe quatre cavités : en rouge, le grand axe du cœur et en jaune, le petit axe du cœur.

Fig. 6-3 Plan de référence de la coupe quatre cavités.

Fig. 6-4 Coupe quatre cavités en 2D et VR.

Fig. 6-5 Plan de référence de la coupe deux cavités.

Fig. 6-6 Coupe deux cavités en 2D et VR.

Fig. 6-7 Plan de référence de la coupe trois cavités.

Fig. 6-8 Coupe trois cavités en 2D et VR.

Fig. 6-9 Plan de référence de la coupe petit axe.

Fig. 6-10 Coupe petit axe en 2D et VR.

À partir de ces plans, il est possible de pratiquer des mesures de longueur, de diamètre, d’épaisseur, et d’analyser la structure du myocarde.

Étude cinétique et fonctionnelle du ventricule gauche

L’étude 2D multiphase va permettre l’étude morphologique et cinétique des cavités, de la paroi du ventricule gauche et des valves en mode ciné-IRM dans les plans identiques à ceux de l’échocardiographie (fig. 6.11). On apprécie la viabilité myocardique et les lésions d’ischémie ou de nécrose du myocarde. Il est possible d’apprécier des zones d’hypokinésie, de dyskinésie et d’akinésie en mode ciné-IRM.

Fig. 6-11 Coupes deux cavités en systole et en diastole.

Grâce à des logiciels spécifiques tels que CardiQ Function™, on quantifie les volumes diastolique et systolique ainsi que la fraction d’éjection selon une technique 3D.

L’étude fonctionnelle comporte plusieurs étapes :

• la détection automatique des contours endocardique et épicardique du ventricule gauche en coupes petit axe : ce contourage automatique peut être modifié manuellement. La détection automatique des contours endocardiques est facilitée par la différence de densité entre les cavités opacifiées et le myocarde. En revanche, la détection automatique des contours épicardiques est moins facile et peut nécessiter des modifications manuelles (fig. 6.12) ;

• le calcul des volumes systolique et diastolique pour le ventricule gauche, la fraction d’éjection et la masse myocardique, sont mesurés automatiquement en mode 3D et sont en cours de validation clinique par rapport aux techniques plus conventionnelles. Ces mêmes calculs sont aussi utilisés pour le ventricule droit (fig. 6.13 et 6.14).

Fig. 6-12 Contourage automatique de l’épicarde et de l’endocarde en diastole (0 %) et systole (30 %).

Fig. 6-13 Contourage automatique de l’endocarde.

Segmentation 3D de la cavité du VG en systole et diastole.

Fig. 6-14 Après segmentation de la cavité du VG, calcul automatique des volumes de toutes les phases du cycle cardiaque.

Sélection automatique de la systole et de la diastole : fraction d’éjection.

Étude de la paroi myocardique

Pour l’étude segmentaire de l’épaisseur et de la cinétique de la paroi du ventricule gauche, on utilise comme paramètres : l’épaisseur en diastole et en systole, l’épaississement et la cinétique de la paroi sous forme de représentation graphique en « bull’s eye » comme en scintigraphie (fig. 6.15 et 6.16).

Fig. 6-15 Bull’s eye de l’épaisseur pariétale à 0 % (a) et à 30 % (b).

Fig. 6-16 Bull’s eye de la paroi myocardique cinétique (a) ; épaississement (b).

L’étude de la perfusion myocardique est encore en cours de développement. De nouveaux logiciels sont en cours d’élaboration. Toutefois, l’irradiation du patient est une limite importante à l’utilisation du scanner dans ce domaine. Ce problème résolu, on peut imaginer des logiciels comparables à ceux étudiant la perfusion cérébrale (fig. 6.17).

Fig. 6-17 Perfusion myocardique.

Rouge : normal ; bleu : hypoperfusion.

Quelques valeurs à connaître

Les tableaux 6.2 à 6.4 donnent quelques valeurs de référence réalisées en IRM, pas toujours superposables au scanner mais qui ont une valeur indicative.

Tableau 6-2 Normes en scanner cardiaque.

Épaisseur diastolique du septum IV	6–11 mm
Épaisseur diastolique de la paroi postérieure du VG	6–11 mm
Diamètre télédiastolique du VG	38–55 mm
Diamètre télésystolique du VG	27–37 mm
Diamètre télédiastolique du VD	9–26 mm
Diamètre de l’atrium gauche	28–42 mm
Épaisseur du myocarde VD	< 4 mm

Tableau 6-3 Valeurs normales : volumes et masse myocardique du ventricule gauche.

	Absolues (ml)	Normalisées BSA (ml/m²)
Homme
VTDVG	136 ± 30	69 ± 11
VTSVG	45 ± 14	23 ± 5
VEVG	92 ± 21	47 ± 8
FE	67 ± 5 %
Masse VG	178 ± 31 g	91 ± 11 g/m²
Femme
VTDVG	96 ± 23	61 ± 10
VTSVG	32 ± 9	21 ± 5
VEVG	65 ± 16	41 ± 8
FE	67 ± 5 %
Masse VG	125 ± 26 g	79 ± 8 g/m²

VTDVG : volume télédiastolique du ventricule gauche ;

VTSVG : volume télésystolique du ventricule gauche ;

VEVG : volume d’éjection ventriculaire gauche ;

FE : fraction d’éjection.

Tableau 6-4 Valeurs normales : volumes et masse myocardique du ventricule droit.

	Absolues (ml)	Normalisées BSA (ml/m²)
Homme
VTDVD	157 ± 35	80 ± 13
VTSVD	63 ± 20	32 ± 8
VEVD	95 ± 22	48 ± 8
FE	60 ± 7
Masse VD	50 ± 10 g	26 ± 5 g/m²
Femme
VTDVD	106 ± 24	67 ± 10
VTSVD	40 ± 14	26 ± 6
VEVD	66 ± 16	42 ± 8
FE	63 ± 8
Masse VD	40 ± 8 g	25 ± 4 g/m²