Chapitre 9 Color Kinetic Imaging

Introduction

L’analyse de la cinétique pariétale du ventricule gauche en routine repose sur une interprétation visuelle de l’excursion de l’endocarde et de l’épaississement myocardique en échocardiographie bidimensionnelle (2D). Cette approche hautement subjective dépend surtout de la qualité de définition, l’endocarde étant une structure fine et peu échogène, et de l’expérience de l’opérateur. Elle est soumise à une grande variabilité interobservateur.

Afin de compenser les limitations de l’échographie 2D classique, une nouvelle technique de Color Kinetic Imaging a été récemment développée par la Société Aloka (Hitachi Medical Systems). Deux produits sont, à l’heure actuelle, disponibles : le Color Kinesis (technique initialement introduite en échocardiographie par Hewlett Packard) et le KI-ASMA (Kinetic Imaging-Automated Segmental Motion Analysis) ; technique analogue d’Aloka mais perfectionnée grâce aux progrès informatiques en particulier. Ces techniques appliquant un codage couleur au déplacement de l’endocarde fournissent les informations sur l’amplitude et le rythme du déplacement systolo-diastolique de l’endocarde, en temps réel. Elles sont fondées sur le procédé technologique spécifique de « quantification acoustique » qui permet la détection automatique des contours endocardiques en temps réel, tout au cours du cycle cardiaque.

L’intérêt majeur du Color Kinetic Imaging est de faciliter l’étude de la cinétique globale et segmentaire du ventricule gauche au repos et au stress (d’effort ou pharmacologique).

Cependant, le Color Kinetic Imaging nécessite comme toute technique échocardiographique, une méthodologie rigoureuse et une courbe d’apprentissage adéquate.

Méthodologie

Le Color Kinesis/Color Kinetic Imaging est une extension de la reconnaissance automatique des contours endocardiques par la quantification acoustique.

Quantification acoustique

Le principe de la quantification acoustique est celui de la reconstruction des interfaces sang-endocarde, par analyse parallèle du signal brut de radiofréquence numérisée (Automatic Border Detection ou ABD). Cette analyse en radiofréquence du signal ultrasonore rétrodiffusé avant toute déformation électronique est obtenue grâce à un calcul de coefficient de rétrodiffusion (Intergrated Backscatter). Ce procédé sophistiqué permet de repérer la transition entre le muscle cardiaque et le sang, et de détecter l’endocarde.

La résultante du processus de la quantification acoustique aboutit à la détection automatique des contours de l’endocarde en temps réel, tant lors de la systole que de la diastole (figure 9.1).

Figure 9.1 Détection automatique du contour de l’endocarde du ventricule gauche par quantification acoustique selon la coupe 2D : grand axe (a) et Petit axe (b).

Grâce aux avancées technologiques et informatiques, la technique de quantification acoustique fournit un contour de l’endocarde en continu et permet d’obtenir une courbe de variations de surface et de volumes ventriculaires au cours du cycle cardiaque.

L’optimisation des échelles de gains (en axiale et latéral) est une étape essentielle de la technique ABD et détermine la fiabilité de la reconnaissance de l’endocarde. En fait, la définition de l’endocarde est en relation directe avec la qualité de l’imagerie, le type du capteur ultrasonore utilisé et, bien sûr, l’échogénécité du patient.

L’utilisation de l’imagerie d’harmonique améliore l’ABD en rehaussant le signal endocardique et en « noircissant » l’intérieur de la cavité cardiaque par une nette amélioration du rapport signal/bruit. En effet, les contours endocardiques sont mieux définis, les courbes surface/volume devenant plus fiables et répétitives.

La possibilité de switcher entre l’image 2D et ABD permet de s’assurer de la reconnaissance effective et nette de l’endocarde surtout dans des régions apicales et latérales considérées comme « difficiles » à explorer. Enfin, pour lever l’ambigüité de reconnaissance automatique de l’endocarde, il est nécessaire d’optimiser l’image 2D en affinant le réglage des paramètres échographiques (des gains en particulier) et d’éliminer les échos intracavitaires (faux tendons, cordages, réseau de Chiati…).

Color Kinetic Imaging (CKI)

L’imagerie de Color Kinesis/Kinetic est une modalité de quantification de la cinétique pariétale directement issue de l’ABD. Elle analyse les déplacements successifs de l’endocarde ventriculaire gauche par codage couleur des variations de la position du contour endocardique image par image tout au long de la systole et de la diastole (figure 9.2).

Figure 9.2 Color Kinetic Imaging.

Représentation du déplacement endocardique du VG en codage couleur. a. En systole. b. En diastole (coupe petit axe).

Pratiquement, l’ABD « empile » toutes les 40 ms par couches successives de couleurs différentes l’amplitude et le timing d’excursion de l’endocarde de la télédiastole à la télésystole. En effet les couleurs représentent les mouvements de l’endocarde en échelle de temps : de 0 à 300 ms, avec déclenchement fondé sur l’onde R de l’ECG.

L’échelle de couleur est utilisée avec une progression inverse en systole et en diastole. Pour le cœur normal, l’accumulation des bandes colorées est homogène au cours de la systole. Chaque pixel qui passe de l’état de sang à celui de tissu est coloré avec les tons différents pour chaque image. En diastole, Color Kinetic Imaging utilise une progression des tons opposée à celle de la systole.

Le codage couleur est superposé en temps réel sur l’image bidimensionnelle et renouvelé à chaque battement cardiaque.

En effet, le nombre de couches colorées contenues dans l’image télésystolique ou télédiastolique de la cavité cardiaque étudiée donne des informations temporelles sur le rythme du déplacement de l’endocarde. L’épaisseur totale de la bande couleur reflète l’amplitude de la cinétique de l’endocarde dans chaque territoire et dans chaque incidence.

Les limites de la technique de Color Kinetic Imaging (CKI) sont :

• la dépendance de CKI de la qualité de l’imagerie bidimensionnelle ;

• la non quantification de la contraction réelle de la paroi myocardique en CKI qui permet l’analyse exclusive du déplacement de l’endocarde ;

• la soumission du déplacement endocardique étudié en CKI aux mouvements de translation et de torsion du cœur ;

• la non application de CKI en cas de bloc de branche gauche et de septum paradoxal, situations ne reflétant pas la contraction myocardique pure.

De nouvelles techniques échographiques comme l’imagerie 3D ou de Speckle Tracking sont susceptibles de contourner certaines limitations de Color Kinetic Imaging.

Intérêt clinique

La technique de détection automatique des contours endocardiques en temps réel (ABD) par quantification acoustique complétée par un codage couleur en Color Kinesis/Color Kinetic Imaging offre la possibilité d’une analyse :

• de la fonction ventriculaire gauche régionale et globale ;

• de la fonction auriculaire gauche ;

• de la fonction régionale et globale du ventricule droit ;

• de la viabilité myocardique ;

• de l’asynchronisme cardiaque.

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