Examen radiographique de la fonction cardiaque

Chez une personne en bonne santé, une onde d'excitation se propage dans le myocarde environ une fois par seconde: le cœur se contracte puis se relâche. La méthode la plus simple et la plus accessible pour les enregistrer est la fluoroscopie. Elle permet d'évaluer visuellement les contractions et la relaxation du cœur, ainsi que les pulsations de l'aorte et de l'artère pulmonaire. Parallèlement, en changeant la position du patient derrière l'écran, il est possible de faire ressortir les contours, c'est-à-dire de rendre toutes les sections du cœur et des vaisseaux sanguins plus visibles. Cependant, récemment, grâce au développement de l'échographie et à sa généralisation en pratique clinique, le rôle de la fluoroscopie dans l'étude de l'activité fonctionnelle du cœur a sensiblement diminué en raison de sa forte charge de radiations.

La principale méthode d’étude de la fonction contractile du muscle cardiaque est l’examen par ultrasons (échographie).

En cardiologie, plusieurs techniques d'échographie sont utilisées: l'échocardiographie unidimensionnelle (méthode M); l'échocardiographie bidimensionnelle (échographie) (méthode B); l'échocardiographie Doppler unidimensionnelle; la cartographie Doppler couleur bidimensionnelle. L'échographie duplex, qui combine échographie et Doppler, est également une méthode efficace pour étudier le cœur.

Un échocardiogramme unidimensionnel a l'apparence d'un groupe de courbes, chacune correspondant à une structure spécifique du cœur: la paroi du ventricule et de l'oreillette, le septum interauriculaire et interventriculaire, les valves, le péricarde, etc. L'amplitude de la courbe sur l'échocardiogramme indique l'amplitude des mouvements systoliques de la structure anatomique enregistrée.

L'échographie permet d'observer en temps réel les mouvements des parois et des valves cardiaques sur l'écran. Pour étudier plusieurs paramètres caractérisant la fonction cardiaque, le contour du cœur est tracé sur l'écran du moniteur sur des images figées enregistrées à l'apex de l'onde R de l'électrocardiogramme et au coude descendant de l'onde T. Un logiciel spécifique intégré à l'échographe permet de comparer et d'analyser ces deux images et d'obtenir les paramètres suivants: volumes télésystolique et télédiastolique du ventricule gauche et des oreillettes, taille de la surface ventriculaire droite, valeur de la fraction d'éjection ventriculaire, fraction de vidange auriculaire, volumes systolique et minute, et épaisseur des parois myocardiques. L'échographie permet également d'obtenir des paramètres de contractilité régionale de la paroi ventriculaire gauche, essentiels au diagnostic des maladies coronariennes et autres lésions du muscle cardiaque.

L'échographie Doppler cardiaque est principalement réalisée en mode pulsé. Elle permet non seulement d'étudier le mouvement des valvules et des parois cardiaques à chaque phase du cycle cardiaque, mais aussi de mesurer la vitesse, la direction et la nature du flux sanguin dans le volume de contrôle sélectionné. De nouvelles méthodes de Doppler ont acquis une importance particulière dans l'étude des paramètres fonctionnels cardiaques: cartographie couleur, Doppler énergétique et Doppler tissulaire. Actuellement, ces techniques d'échographie constituent les principales méthodes instrumentales d'examen des patients cardiaques, notamment en ambulatoire.

Parallèlement à l'échographie, les méthodes d'examen du cœur et des vaisseaux sanguins par radionucléides se sont récemment développées rapidement. Parmi ces méthodes, trois méritent d'être soulignées: la ventriculographie à l'équilibre (radiocardiographie dynamique), l'angiocardiographie par radionucléides et la syntigraphie de perfusion. Elles fournissent des informations importantes, parfois uniques, sur la fonction cardiaque, ne nécessitent pas de cathétérisme vasculaire et peuvent être réalisées au repos comme après des charges fonctionnelles. Cette dernière est particulièrement importante pour évaluer la capacité de réserve du muscle cardiaque.

La ventriculographie à l'équilibre est l'une des méthodes les plus courantes d'examen du cœur. Elle permet de déterminer la fonction de pompage du cœur et la nature du mouvement de ses parois. L'objectif de l'étude est généralement le ventricule gauche, mais des techniques spécifiques ont été développées pour l'étude du ventricule droit. Le principe de cette méthode consiste à enregistrer une série d'images dans la mémoire d'une gamma-caméra. Ces images sont obtenues grâce au rayonnement gamma de radiopharmaceutiques introduits dans le sang et y restant longtemps, c'est-à-dire sans diffusion à travers la paroi vasculaire. La concentration de ces radiopharmaceutiques dans le sang reste constante pendant longtemps; on parle donc couramment d'étude du pool sanguin (de l'anglais « pool » – une flaque, un bassin).

La méthode la plus simple pour créer un pool sanguin consiste à introduire de l'albumine dans le sang. Cependant, la protéine est encore dégradée dans l'organisme, et le radionucléide libéré quitte la circulation sanguine. La radioactivité sanguine diminue progressivement, ce qui réduit la précision de l'étude. Une méthode plus efficace pour créer un pool radioactif stable consiste à marquer les érythrocytes du patient. Pour ce faire, une petite quantité de pyrophosphate est d'abord injectée par voie intraveineuse – environ 0,5 mg. Il est activement absorbé par les érythrocytes. Après 30 minutes, 600 MBq de pertechnétate de 99mTc sont injectés par voie intraveineuse, qui se combinent instantanément avec le pyrophosphate absorbé par les érythrocytes. Il en résulte une forte liaison. Il est à noter que c'est la première fois que nous utilisons une technique d'étude des radionucléides dans laquelle le RFP est « préparé » dans l'organisme du patient.

Le passage du sang radioactif dans les cavités cardiaques est enregistré dans la mémoire de l'ordinateur grâce à un dispositif électronique appelé déclencheur. Il relie les informations collectées par le détecteur de la gamma-caméra aux signaux électriques de l'électrocardiographe. Après avoir collecté des informations sur 300 à 500 cycles cardiaques (après dilution complète du radiopharmaceutique dans le sang, c'est-à-dire stabilisation du pool sanguin), l'ordinateur les regroupe en une série d'images, dont les principales reflètent les phases télésystolique et télédiastolique. Plusieurs images intermédiaires du cœur sont créées simultanément tout au long du cycle cardiaque, par exemple toutes les 0,1 s.

Une telle procédure de génération d'images médicales à partir d'une grande série est nécessaire pour obtenir des statistiques de comptage suffisantes afin que les images obtenues soient d'une qualité suffisante pour l'analyse. Ceci s'applique à toute analyse, qu'elle soit visuelle ou informatique.

Dans le diagnostic des radionucléides, comme dans tous les diagnostics radiologiques, la règle principale de « qualité de fiabilité » s'applique: collecter la plus grande quantité possible d'informations (quanta, signaux électriques, cycles, images, etc.).

À l'aide d'un ordinateur, la fraction d'éjection, la vitesse de remplissage et de vidange du ventricule, ainsi que la durée de la systole et de la diastole sont calculées à partir de la courbe intégrale construite à partir des résultats de l'analyse des images cardiaques. La fraction d'éjection (FE) est déterminée par la formule suivante:

Où DO et CO sont les valeurs du taux de comptage (niveaux de radioactivité) dans les phases télédiastoliques et télésystoliques du cycle cardiaque.

La fraction d'éjection est l'un des indicateurs les plus sensibles de la fonction ventriculaire. Normalement, elle fluctue autour de 50 % pour le ventricule droit et de 60 % pour le ventricule gauche. Chez les patients victimes d'un infarctus du myocarde, la fraction d'éjection est toujours réduite proportionnellement au volume de la lésion, ce qui a une valeur pronostique connue. Cet indicateur est également réduit dans de nombreuses lésions du muscle cardiaque: cardiosclérose, myocardiopathie, myocardite, etc.

La ventriculographie d'équilibre permet de détecter des troubles limités de la contractilité du ventricule gauche: dyskinésie locale, hypokinésie, akinésie. À cette fin, l'image ventriculaire est divisée en plusieurs segments, de 8 à 40. Pour chaque segment, le mouvement de la paroi ventriculaire pendant les contractions cardiaques est étudié. La ventriculographie d'équilibre est d'une grande utilité pour détecter les patients présentant une diminution des réserves fonctionnelles du muscle cardiaque. Ces personnes constituent un groupe à haut risque de développer une insuffisance cardiaque aiguë ou un infarctus du myocarde. Cet examen est réalisé sous charge ergométrique dosée afin de détecter les zones de la paroi ventriculaire qui ne peuvent pas supporter la charge, bien qu'aucune anomalie ne soit observée à l'état calme. On parle alors d'ischémie myocardique induite par le stress.

La ventriculographie à l'équilibre permet de calculer la fraction de régurgitation, c'est-à-dire le reflux sanguin en cas de malformation cardiaque accompagnée d'insuffisance valvulaire. Un autre avantage de cette méthode est que l'étude peut être menée sur une longue période, plusieurs heures, pour étudier, par exemple, l'effet des médicaments sur l'activité cardiaque.

L'angiocardiographie radionucléide est une méthode permettant d'alterner le premier passage des produits radiopharmaceutiques à travers les cavités du cœur après leur administration intraveineuse rapide dans un petit volume (bolus).

On utilise généralement du pertechnétate de 99mTc, dont l'activité est de 4 à 6 MBq par kg de poids corporel dans un volume de 0,5 à 1,0 ml. L'étude est réalisée sur une gamma-caméra équipée d'un ordinateur haute performance. Une série d'images du cœur pendant le passage du radiopharmaceutique (15 à 20 images d'une durée maximale de 30 s) est enregistrée dans la mémoire de l'ordinateur. Ensuite, après avoir sélectionné la « zone d'intérêt » (généralement la racine du poumon ou le ventricule droit), l'intensité du rayonnement du radiopharmaceutique est analysée. Normalement, les courbes de passage du radiopharmaceutique dans les cavités cardiaques droites et pulmonaires présentent un pic élevé et abrupt. En pathologie, la courbe s'aplatit (lorsque le radiopharmaceutique est dilué dans les cavités cardiaques) ou s'allonge (lorsque le radiopharmaceutique est retenu dans la cavité).

Dans certaines cardiopathies congénitales, le sang artériel est shunté des cavités gauches vers la droite. De tels shunts (appelés shunts gauche-droite) surviennent en cas de défauts du septum cardiaque. Sur les angiocardiogrammes isotopiques, un shunt gauche-droite se manifeste par une élévation répétée de la courbe dans la « zone d'intérêt » des poumons. Dans d'autres cardiopathies congénitales, le sang veineux, non encore enrichi en oxygène, pénètre à nouveau dans la circulation systémique, contournant les poumons (shunts droite-gauche). Un signe de ce shunt sur un angiocardiogramme isotopique est l'apparition d'un pic de radioactivité dans le ventricule gauche et l'aorte avant que la radioactivité maximale ne soit enregistrée dans les poumons. Dans les cardiopathies acquises, les angiocardiogrammes permettent de déterminer le degré de régurgitation par les orifices mitral et aortique.

La scintigraphie de perfusion myocardique est principalement utilisée pour étudier le débit sanguin myocardique et, dans une certaine mesure, pour évaluer le métabolisme du muscle cardiaque. Elle est réalisée avec les médicaments ^99m T1-chlorure et ^99m Tc-sésamibi. Ces deux radiopharmaceutiques, traversant les vaisseaux alimentant le muscle cardiaque, diffusent rapidement dans le tissu musculaire environnant et participent aux processus métaboliques, simulant les ions potassium. Ainsi, l'intensité de l'accumulation de ces radiopharmaceutiques dans le muscle cardiaque reflète le volume du flux sanguin et le niveau des processus métaboliques dans le muscle cardiaque.

L'accumulation de radiopharmaceutiques dans le myocarde est rapide et atteint son maximum en 5 à 10 minutes. Cela permet de réaliser l'étude sous différentes projections. Sur les scintigraphies, une image de perfusion normale du ventricule gauche présente une ombre homogène en fer à cheval avec un défaut central correspondant à la cavité ventriculaire. Les zones ischémiques qui apparaissent lors d'un infarctus seront représentées par des zones de fixation réduite du radiopharmaceutique. La tomographie par émission monophotonique permet d'obtenir des données plus visuelles et, surtout, plus fiables dans l'étude de la perfusion myocardique. Ces dernières années, des données physiologiques intéressantes et importantes sur le fonctionnement du muscle cardiaque ont été obtenues grâce à l'utilisation de nucléides émetteurs de positons à ultra-courte durée de vie comme radiopharmaceutiques, tels que le F-DG, c'est-à-dire grâce à la tomographie par émission biphotonique. Cependant, jusqu'à présent, cela n'est possible que dans certains grands centres de recherche.

De nouvelles possibilités d'évaluation de la fonction cardiaque ont été offertes par l'amélioration de la tomodensitométrie, permettant de réaliser une série de tomographies à courtes expositions, en présence d'une injection en bolus d'une substance radio-opaque. 50 à 100 ml d'un produit de contraste non ionique (omnipaque ou ultravist) sont injectés dans la veine du coude à l'aide d'une seringue automatique. L'analyse comparative de coupes cardiaques par densitométrie permet de déterminer le mouvement du sang dans les cavités cardiaques tout au long du cycle cardiaque.

La tomodensitométrie a permis des progrès particulièrement significatifs en recherche cardiaque grâce au développement des tomographes à faisceau d'électrons. Ces appareils permettent non seulement de prendre un grand nombre d'images avec des temps d'exposition très courts, mais aussi de simuler en temps réel la dynamique des contractions cardiaques, voire de réaliser une reconstruction tridimensionnelle d'un cœur en mouvement.

L'imagerie par résonance magnétique (IRM) est une autre méthode d'étude de la fonction cardiaque qui connaît un développement tout aussi dynamique. Grâce à la forte intensité du champ magnétique et à la création d'une nouvelle génération d'ordinateurs hautes performances, il est devenu possible de collecter très rapidement les informations nécessaires à la reconstruction d'images, notamment pour analyser en temps réel les phases télésystolique et télédiastolique du cycle cardiaque.

Le médecin dispose de nombreuses méthodes radiologiques pour évaluer la fonction contractile du muscle cardiaque et le débit sanguin myocardique. Cependant, même s'il s'efforce de se limiter aux méthodes non invasives, certains patients doivent recourir à des procédures plus complexes, associées au cathétérisme vasculaire et à l'application d'un contraste artificiel aux cavités cardiaques et coronaires: ventriculo-graphie et coronarographie.

La ventriculographie est indispensable car elle offre une sensibilité et une précision supérieures à celles des autres méthodes pour évaluer la fonction ventriculaire gauche. Cela est particulièrement vrai pour identifier les troubles de la contractilité locale du ventricule gauche. Les informations sur les troubles myocardiques régionaux sont nécessaires pour déterminer la gravité de la maladie coronarienne, évaluer les indications d'interventions chirurgicales, d'angioplastie transluminale des artères coronaires et de thrombolyse en cas d'infarctus du myocarde. De plus, la ventriculographie permet une évaluation objective des résultats des tests d'effort et des examens diagnostiques de la maladie coronarienne (test de stimulation auriculaire, test sur vélo ergométrique, etc.).

Le produit radio-opaque est injecté dans un volume de 50 ml à un débit de 10 à 15 ml/s, puis filmé. Les images montrent clairement les modifications de l'ombre du produit de contraste dans la cavité ventriculaire gauche. Un examen attentif des images révèle des troubles prononcés de la contractilité myocardique: absence de mouvement pariétal dans n'importe quelle zone ou mouvements paradoxaux, c'est-à-dire un bombement au moment de la systole.

Pour identifier les troubles de contractilité moins prononcés et localisés, il est courant de procéder à une analyse séparée de 5 à 8 segments standard de la silhouette du ventricule gauche (pour une image en projection oblique antérieure droite sous un angle de 30°). La figure 111.66 montre la division du ventricule en 8 segments. Différentes méthodes ont été proposées pour évaluer la contractilité par segments. L'une d'elles consiste à tracer 60 rayons depuis le milieu de l'axe longitudinal du ventricule jusqu'aux contours de son ombre. Chaque rayon est mesuré en phase télédiastolique et, par conséquent, son degré de raccourcissement lors de la contraction ventriculaire. Ces mesures permettent un traitement informatique et un diagnostic des troubles de contractilité régionaux.

L'angiographie coronaire sélective est une méthode directe indispensable pour étudier le flux sanguin coronaire. Un cathéter inséré successivement dans l'artère coronaire gauche puis droite permet d'injecter une substance radio-opaque à l'aide d'un injecteur automatique, puis de filmer. Les images obtenues reflètent à la fois la morphologie de l'ensemble du système coronaire et la nature de la circulation sanguine dans toutes les parties du cœur.

Les indications de la coronarographie sont très larges. Premièrement, elle est indiquée dans tous les cas insuffisamment confirmés pour vérifier une cardiopathie ischémique, choisir le traitement de l'infarctus aigu du myocarde et établir le diagnostic différentiel de l'infarctus du myocarde et de la cardiomyopathie. Elle est également utilisée en association avec une biopsie cardiaque répétée, en cas de suspicion de réaction de rejet lors de la transplantation. Deuxièmement, la coronarographie est utilisée en cas de sélection professionnelle stricte, en cas de suspicion de lésion coronarienne chez les pilotes, les contrôleurs aériens, les conducteurs d'autobus et de trains interurbains, car le développement d'un infarctus aigu du myocarde chez ces professionnels constitue un danger pour les passagers et leur entourage.

L'intolérance au produit de contraste constitue une contre-indication absolue à la coronarographie. Les contre-indications relatives incluent les lésions graves des organes internes: foie, reins, etc. La coronarographie ne peut être réalisée que dans des blocs opératoires radiographiques spécialement équipés, dotés de tous les moyens nécessaires pour restaurer l'activité cardiaque. Dans certains cas, l'introduction d'un produit de contraste (qui doit être injecté plusieurs fois dans chaque artère coronaire si des tests fonctionnels sont effectués) peut s'accompagner d'une brachycardie, d'une extrasystole, et parfois d'un bloc cardiaque transverse temporaire, voire d'une fibrillation. Outre l'analyse visuelle des coronarographies, celles-ci sont traitées par ordinateur. Pour analyser les contours de l'ombre des artères, seuls les contours de l'artère sont mis en évidence à l'écran. En cas de sténose, un graphique de sténose est tracé.