Imagerie cardio-vasculaire : ultrasonographie, radiologie vasculaire diagnostique et

interventionnelle, angioscanner, angio-RM.

Pr Hélène Vernhet KovacsikCHU Montpellier

Plan

• Imagerie vasculaire – Diagnostique

• Echo doppler• Angiographie non invasive

AngioscannerAngioMRApplications

– Invasive• Interventionnelle

• Imagerie cardiaque diagnostique– 1. Principes d’acquisition scanner et IRM– 2. Scanner cardiaque– 3. IRM cardiaque– 4. Radioanatomie– 5. Applications

Imagerie vasculaire diagnostique

1. Echo-doppler• Les ultrasons

– Imagerie échographique: • « morphologique »

– Imagerie doppler:• « fonctionnelle »

– Continu

– Pulsé

– Couleur– Energie…

Imagerie temps réel+++

US: principe physique

• Envoi d’une onde ultrasonore et analyse du signal réfléchi– Onde élastique

responsables d’un phénomène magnétique de vibrations matérielles.

– Fréquences utilisées en médecine: 0,5 à 20 MHz

– Vitesse de propagation: C ² = E/ρ

• E et ρ : élasticité et densitédu milieu

• La sonde:– Effet piezo-électrique:

transforme l’impulsion électrique en onde US et inversement

• Modes d’acquisition– Mode A (amplitude)

• Visualisation 1D de l’amplitude du signal recueilli en fonction de la profondeur

– Mode B (brillance)• Luminosité du point en

fonction de l’amplitude de l’écho (image US)

– Mode TM (temps mouvement)• Variation de la position et de

la brillance des échos en fonction du temps

Doppler

• Δf=fr-fe = 2feVcosθ/c– Doppler continu:

• Le fx incident résulte de la sommation de tous les flux rencontrés

– Doppler pulsé:• Focalisation sur le Vx à

étudier

– Doppler couleur• Rouge=se rapproche de la

sonde• Bleu: s ’éloigne

Application aux vaisseaux

Echographie vasculaire

1er temps de tout examen doppler

Etude de la morphologie:- Diamètres des vaisseaux : ex anévrysmes- Paroi: ex plaques d’athérome

DopplerEtude fonctionnelle du flux dans les vaisseauxRecherche de thromboseQuantification des retrécissements = sténoses

Sténose d’une artère iliaque

2. Angiographie non invasiveangioscanner et angioMR

• Imagerie du vaisseau– Contenu

– Paroi– Ce qu’il y a autour

• Imagerie « différée »

• Reconstructions multi-plan et volumiques des images

Scanner « hélicoidal » ou spiralé

• Technologie– Slip « ring »– Générateur embarqué– Multidétecteurs– Technique « hélicoïdale »: la

table avance pendant l’acquisition

• Acquisition volumique• Reconstruction de coupes

axiales– D’épaisseur choisie– Dans le plan choisi– Notion de « pitch »

2.1. Scanner Hélicoïdal

Les scanners « multi-détecteurs »

Le “pitch”Pas de la spirale

PitchDéfinition :

Ratio vitesse de déplacement de la table par rotation du tube (d)

sur la largeur de la collimation des RX (S)

P = d / MSM =nombre de coupes acquises

simultanément

L’angioscanner• Injection d’un produit de contraste iodé pour augmenter la

densité du sang dans les vaisseaux• Couplage de l’injection et de l’acquisition du volume en

scanner– Au temps artériel pulmonaire– temps aortique (systémique)– Temps veineux

Acquisition

Pourquoi injecter un produite de contraste?

Les différents temps d’opacification

Tps artérielpulmonaire

Tps artérielsystémique

Tps retour Veineux systémique(1 mn)

Tps tardif

La réalisation pratique

• Patient « couché »• Anneau ouvert• Immobilité• Perfusion (si injection)• Bras au dessus de la tête

• Réalisation de 2 radiographies de repérage pour positionner les volumes à étudier

De la radiographie… à la tomodensitométrie: les échelles de densités

• L’air: c’est très négatif (<1000)• La graisse: c’est encore négatif

• Les liquides et les tissus: 0-100 UH

• L’os, le calcium, les produits de contraste iodés: >100

Voir ces différences de densites: adapter les fenêtres de visualisation des images

Fenêtre « médiastinale »

Fenêtre « vasculaire » Fenêtre

Parenchymateusepulmonaire

Les résultats en imagerie

• La lumière: hautes densités >100UH après injection• La paroi: densité tissulaire• La graisse dans les tissus autour• Les calcifications (dans la paroi artérielle)• Les os

Aorte Membres inférieurs Artères rénales

Comment examine t’on le volume étudié?

MIP MPVR

Les reconstructions « vasculaires »

• MIP

• Curviligne et selon la technique de la « center line » (mode ruban)

• MIP (maximum Intensity Projection)

• Surfaciques (SSD) dont– Navigation

endovasculaire

Imagerie angiographique « like » (luminogramme)

Angioscanner

• Bonne résolution spatiale: 300µ– Mesures précises

• Pas d’étude dynamique *– *perfusion possible mais très irradiante

• Vaisseaux calcifies: - C’est un avantage pour explorer les gros

vaisseaux (aorte) : on les voit!- C’est un inconvénient pour étudier les petits vx

de moins de 3 mm: volume partiel

2.2. IRM• Imagerie des protons situés dans un

champ magnétique– Transmission d’énargie par

impulsions Rf: excitation des protons – Restitution de l’énergie de relaxation

longitudinale (T1) et transversale (t2)• Séquences morphologiques

reposant sur l’étude des temps de relaxation T1 et T2

• Autres séquences dynamiques– Ciné– De flux (imagerie de la phase)

• Acquisitions multiplan

IRM: séquences morphologiques

IRM: séquences de fluxImagerie fonctionnelle

• Ce qui se déplace se déphase dans le temps:– Vide de signal– Contraste avec

les spins des tissus stationnaires

– Mesure des déphasages des spins

}Ciné

}Contraste

de phase

L’angioMR

• Injection d’un produit de contraste (chélate de gadolinium) qui permet de diminuer les temps de relaxation du sang et donc d’augmenter le signal (très blanc) et crée un contraste entre lumière et « le reste » :

• Obtention d’un luminogramme : vue angiographique par reconstruction en mode MIP

• Limitée par une résolution spatiale de l’ordre du mm

• Possibilité d’acquisitions dynamiques

• On ne voit pas les calcifications

Application d l’angioscanner et de l’angioMR des vaisseaux

• Etude des anomalies des gros vaisseaux (aorte, artères pulmonaires, arteres des membres)– Anévrysmes (Dilatations)

– Sténoses (retrécissements par de l’athérome, de l’inflammation)

– Anomalies de la paroi: dissections, dysplasies

• Bilan pré-thérapeutiques de la chirurgie des vaisseaux ou de tumeurs envahissant les vaisseaux

2. Imagerie vasculaire invasivediagnostique et interventionnelle

• Ponction directe d’un vaisseau après anesthésie locale

• Mise en place d’un cathéter dans la lumière vasculaire

• Injection directement dans le vaisseau

• Utilisation de cathéters pour:– Délivrer des particules, des colles des

matériaux pour occlure des vaisseaux– Déployer des ballons et des prothèses

pour dilater des vaisseaux– Sous le contrôle « scopique »

Embolisation artérielle

Occlusion d’une communication anormale entre une at èreet une veine pulmonaire par “largage” controllé de “c oils”

Dilatation artérielle

Mise en place de 2 stents pour traiter une sténose du carrefour aorto-iliaque

Imagerie « en coupes »du cœur

le scanner, l’IRM

Imagerie cardiaque non invasiveScanner et IRM

• 1.Spécificités liées à l’étude du cœur:– Les mouvements respiratoires

• Imagerie en apnée (<20s)

– Les battements cardiaques• Imagerie en fonction du cycle cardiaque• Morphologique: quand le cœur se déforme le

moins: diastole• dynamique: à différents moments du cycle

cardiaque• Les reconstructions selon des plans anatomiques

propres

TDM et IRM: Comment ?

• 1 Monitorer le cycle cardiaque– En pratique, par enregistrement de l’ECG en

continu pendant l’acquisition des images– Soit, acquisition des images uniquement à un

moment du cycle cardiaque: la diastole• Mode prospectif

– Soit acquisition tout le long du cycle cardiaque mais reconstruction des images selon la phase ou elles ont été acquises:

• Mode rétrospectif

0 % .... 50 % .... 90 %

25 %70 %

Possibilité de d’acquérir ou de rétro-reconstruire les images àdifférentes phases du cycle cardiaque

Scanner et IRM coronaire et cardiaque• Injection d’un produit de contraste pour opacifier les cavités

cardiaques et les vaisseaux (aorte, artères pulmonaires, artères coronaires…)– PDC « iodé » pour le scanner– Chélates de gadolinium pour l’IRM

• Acquisition ou reconstruction des images pendant la diastole– Avantage ‘une acquisition limitée à la diastole (prospective):

moins irradiant dans le cas du scanner+++

En IRM, la table ne se déplace pasOn active successivement des rangées Canaux de détecteurs

L’irradiation en scanner thoracique et cardiaqueLe rôle du “pitch”: plus le pas de l’hélice est bas, plus l’irradiation estimportanteEn scanner cardiaque retrospectif, le pas est “négatif” et l’irradiation trèsimportante

L’irradiation

Scanner Coronaire et cardiaque avec gating cardiaque prospectifDiminution des doses majeure (Jusqu’à 6 fois moindres)

[ Andrew J Einstein, JAMA. 2007]

Applications cliniques

+++Res temporelle <30 ms

+Mode RetrospectifRes temporelle 70-500 ms

Fonction

?+++Besoin plusieurs phases cardiaquesRetrospectif

Angiographie coronaire

+++Prospectif

+Mode ProspectifContraste

tissulaire

++Mode Prospectif Res spatiale 1 mm

+++Res.spatiale 300µMode Prospectif- irradiant

Morphologie

cardiaque

IRMTDM (mode)

2. Résultats en scanner

Reconstructions des images d’angioscanner

• Image native, reconstructions 2D (curvilignes), 3D (SSD, MIP)

Mode “ruban”

3. Résultats en IRM

• Imagerie morphologique en diastole

Etude du rehaussement tissulaire après injection de produitde contraste

Précoce: perfusion

“tardif” : >5 mnIl est visible en scanner (PDC “iodé”) et en IRM (PDC = chélates de gadolinium)Il est lié à la présence d’une lésion tissulaire dans laquelle le produit diffuse anormalement (rupture membranaire, augmentation de l’espace de diffusion) Exemple: infarctus, fibrose, inflammation

Courtoisie de JF Paul

IRM • Imagerie dynamique

4. Anatomie radiologique « en coupes » du coeur

Les plans de coupes anatomiques spécifiques àl’étude du cœur (scanner, IRM et échographie)

• Petit axe 2 cavités

• Long axe 2 cavités

• Long axe 4 cavités

Anatomie cardiaque en imagerie en coupes:les segments

5. Principales applications

• L’étude des artères coronaires:– Angioscanner coronaire à la

recherche de sténoses– L’étude des lésions du myocarde

• Ischémiques: infarctus, inflammation, fibrose: IRM essentiellement

– Etude de la fonction cardiaque: IRM technique de référence

Objectifs généraux

• Connaître les principes physiques généraux de l’écho-doppler, la TDM et l’IRM

• Connaître les spécificités techniques TDM et IRM à l’application au cœur: rôle du pitch, type de mode d’acquisition en fonction de l’ECG – Connaître leur impact sur l’irradiation en TDM

• Citer les principales applications médicales des différentes techniques

• Connaître les plans anatomiques principaux utilisés en imagerie cardiaque en coupe