Surface valvulaire aortique en échocardiographie transthoracique versus scanner : quels facteurs influencent les différences de mesures?

Surface valvulaire aortique en échocardiographie transthoracique versus scanner : quels facteurs influencent les différences de mesures? Clément De Vecchi 1, Jérôme Caudron 1, 3, Nathalie Pirot 1, Valentin Lefebvre 1, 3, Claire Werquin 1, Fabrice Bauer 2, 3, Hélène Eltchaninoff 2, 3, Jean-Nicolas Dacher 1, 3 1 Service de Radiologie; 2 Service de Cardiologie; CHU de Rouen, France 3 INSERM U644; Université de Rouen, France Contact: jerome.caudron@chu-rouen.fr

Généralités Rappels: Méthodes de mesure de la surface valvulaire aortique ETT ETO TDM IRM Cathétérisme cardiaque gauche Phénomène de recouvrement de pression Objectifs de l étude Matériels et méthodes: Echographie TDM Résultats Discussion Conclusion

Le rétrécissement aortique (RA) est la pathologie valvulaire la plus fréquente en Europe et en Amérique du nord, principalement représentée par le RA calcifié dégénératif touchant 2 à 7 % de la population de plus de 65 ans. L indication chirurgicale du remplacement valvulaire aortique est soumise à l évolution de la symptomatologie mais également à la mesure de la surface valvulaire aortique (Svao). Le RA est défini comme serré par des critères échographiques: Svao <1 cm 2 et/ou Svao <0,6 cm 2 /m 2 de surface corporelle Et/ou gradient trans-valvulaire >40 mmhg Et/ou vitesse du jet aortique >4m/s Actuellement, l échocardiographie transthoracique (ETT) est la méthode non invasive de référence afin d estimer la Svao à l aide de l équation de continuité. Vahanian A, Baumgartner H, Bax J et al. Eur Heart J 2007;28:230 68

Le scanner cardiaque multimodalités permet d effectuer directement cette mesure par planimétrie. (1) L étude de la littérature rapporte des différences de mesure entre ces deux méthodes avec une tendance à la sous-estimation de la Svao en échographie par rapport au scanner. (2) Notre objectif était d étudier l influence de deux facteurs préalablement identifiés comme étant à l origine de cette sousestimation: La mesure de la surface de la chambre de chasse VG Le phénomène de recouvrement de pression 1.Abbara S, Pena AJ, Maurovich-Horvat P, et al. AJR Am J Roentgenol 2007;188:356 60. 2. Halpern EJ, Mallya R, Sewell M, Shulman M, Zwas DR. AJR Am J Roentgenol 2009;192:1668 73.

Ao asc OG VD VG Angioscanner cardiaque Coupe 3 cavités Chambre de chasse du VG Valve aortique Valve mitrale VG: ventricule gauche VD: ventricule droit OG: oreillette gauche Ao asc: Aorte ascendante Ao desc: Aorte descendante 1 Ao desc

ETT La Svao en échographie est déduite de l équation de continuité: Scc ITV cc = Svao ITV vao Où ITV vao et ITV cc sont les intégrales temps-vitesse des flux sanguin mesurées en doppler continu au niveau de la sténose aortique (ITV vao ) et en Doppler pulsé au niveau de la chambre de chasse (ITV cc ) Où Scc est la surface de la chambre de chasse estimée selon la formule π (D/2) 2, D correspondant au diamètre de la chambre de chasse mesuré sous l anneau aortique sur une coupe parasternale long axe, en considérant que Scc est circulaire et reste constante pendant la durée de la systole Equivalent à: Scc V cc = Svao V vao Où V cc et V vao sont les vitesses maximales des flux sanguins mesurées respectivement au niveau de la chambre de chasse et de la valve aortique Otto CM, Pearlman AS, Comess KA, Reamer RP, Janko CL, Huntsman LL. J Am Coll Cardiol 1986;7: 509 17.

Doppler pulsé CCVG Doppler continu transvalvulaire ETT: coupe parasternale long axe Diamètre de la chambre de chasse Equation de continuité: Schéma et principe Baumgartner H et al. Eur J Echocardiogr 2009;10:1-25

Limites de l équation de continuité: Faible échogénicité du patient Opérateur dépendant Nécessité d un bon alignement entre le jet étudié et le faisceau d ultrasons Mauvais positionnement de l échantillon doppler dans la chambre de chasse Difficultés de mesure du diamètre sous-aortique Caractère ellipsoïde et non circulaire de la chambre de chasse Bas débit cardiaque Phénomène de recouvrement de pression Autres méthodes de mesure en ETT Planimétrie: difficulté de reproductibilité des mesures, calcifications des cusps à l origine d artefacts ETT 3D: en développement Chambers JB. Eur J Echocardiogr 2009;10:i11-9.

ETO Meilleure visualisation de la valve Affranchissement de la fenêtre acoustique Limites: Invasif Compliance du patient Planimétrie: difficulté de reproductibilité des mesures ETO 3D: en développement mais difficultés de reproductibilité des différents plans de mesure

TDM Planimétrie manuelle de la valve aortique dans le plan de l anneau aortique À l aide de logiciels de reconstruction multiplanaire En systole (30-40% de l espace RR) Limites: Exposition aux radiations Contre-indications (allergie aux produits de contraste iodés, insuffisance rénale ) Troubles du rythme cardiaque Résolution temporelle limitée Artefact de «blooming» lié au calcifications à l origine de surestimation de la sténose

IRM Planimétrie manuelle de la valve aortique dans le plan de l anneau aortique Identique au TDM avec résolution temporelle bien meilleure et résolution spatiale moindre Pas d artefacts liés aux calcifications Equation de continuité Séquences en contraste de phase Identique à l ETT avec une résolution temporelle moindre et des vélocités maximales parfois difficiles à appréhender Pouleur AC, le Polain de Waroux JB, Pasquet A et al..j Magn Reson Imaging. 2007 Dec; 26(6):1436-43.

Cathétérisme cardiaque gauche «gold standard» Repose sur la mise en évidence d un gradient de pression Calcul de la surface orificielle selon la formule de Gorlin Flux Ao systolique Svao= K x (ΔP (VG-Ao) ) (K=44,5 pour l orifice aortique) Limites: Invasif Présence d une fuite aortique «Explorations hémodynamiques invasives. Profils hémodynamiques des valvulopathies et des shunts» Pr H.Eltchaninoff, service de cardiologie, CHU Rouen, France.

1. Rahimtoola SH. J Am Coll Cardiol Img 2010;3:563-6. 2. Garcia D, Dumesnil JG, Durand LG, Kadem L, Pibarot P. J Am Coll Cardiol. 2003; 41:435-42.

Etudier: l influence du phénomène de recouvrement de pression à l origine d une sous-estimation de la surface valvulaire aortique (1) l influence de la mesure de la surface de la chambre de chasse dont l aspect ellipsoïde et non circulaire semble à l origine d une sousestimation de la surface valvulaire aortique par la formule de l équation de continuité (2) (1) Bahlmann E, Cramariuc D, Gerdts E, et al. J Am Coll Cardiol Img 2010;3:555 62. (2) Doddamani S, Grushko MJ, Makaryus AN, et al. Demonstration of left ventricular outflow tract eccentricity by 64-slice multi-detector CT. Int J Cardiovasc Imaging. 2009; 25:175-81.

Etude rétrospective monocentrique 49 patients Critères d inclusion: Patients adressés pour bilan avant implantation d une valve aortique par voie percutanée (TAVI) Entre juillet 2010 et juillet 2011 RA serré à l ETT et/ou au cathétérisme Symptomatique Ne pouvant être opéré par chirurgie conventionnelle Critères de non-inclusion: TDM non interprétable ETT non réalisée dans notre centre ETT incomplète Valvuloplastie dans l intervalle entre la réalisation de l ETT et du TDM Antécédent de valvuloplastie Délai entre ETT et TDM > 90 jours

Analyse: Reconstruction des phases de 0% à 90%, tous les 10% de l espace RR Transfert des données sur une console de post-traitement (Advantage Workstation 4.4, General Electric) Analyse à l aide d un logiciel dédié (CardIQ X-Press, General Electric), de façon consensuelle par un radiologue sénior et un radiologue junior expérimentés, en aveugle des données cliniques et ETT Données recueillies: A l aide d outils de reconstruction multiplanaire Chambre de chasse (mesures réalisées immédiatement sous la racine d insertion des cusps aortiques): diamètres minimum (Dmin) et maximum (Dmax), surface (Scc), périmètre Calcul de l index d excentricité de la chambre de chasse selon la formule: 1- (Dmin / Dmax) Planimétrie de l orifice valvulaire aortique (Svao TDM ), en systole (30-40% de l espace RR)

(1) Delgado V, Ng AC, van de Vaire NR. Eur Heart J 2010 (2) Caudron J, Fares J, Hauville C. Am J Cardiol 2011

Plans de reformatage oblique parallèles à l anneau aortique permettant d obtenir une vue axiale oblique de la chambre de chasse.

Diamètres minimum et maximum de la chambre de chasse Surface de la chambre de chasse Surface ellipsoïde (et non circulaire) de la chambre de chasse

Calcifications Grade II Calcifications Grade III Exemples de planimétrie valvulaire aortique chez des patients présentant un RA dégénératif calcifié

Jonction sino-tubulaire Sinus de Valsalva Plans de reformatage oblique Mesure des diamètres de l aorte ascendante Portion tubulaire ascendante

La pression recouvrée a été calculée selon la formule précédemment citée: À l aide des mesures échographiques seules PR ETT En considérant lors du calcul, la surface aortique calculée à partir des diamètres TDM mesurés au niveau des sinus, de la jonction sino-tubulaire et de la portion tubulaire ascendante: PR TDM SIN, PR TDM JST, PR TDM TUB Calcul de la Svao corr à l aide des données TDM aux différents étages aortiques (avec Sao = π (Diam./2) 2 ) Calcul de la Svao corr à l aide des données échographiques: Svao ETT/PR

Les variables quantitatives sont exprimées en moyenne ± écarttype, les variables qualitatives en nombre et fréquence. Les moyennes des variables quantitatives ont été comparées entre elles par des T-Test bilatéraux. Nous avons utilisé le coefficient de corrélation de Pearson pour évaluer la corrélation entre les différentes mesures de Svao. Enfin, pour étudier la variabilité entre les différentes méthodes de mesure de la Svao, nous avons utilisé la méthode de Bland et Altman, dispensée sous forme de graphiques du même nom (erreur moyenne avec intervalle de confiance à 95%) et le coefficient de variabilité (écart type de la moyenne des 2 méthodes de mesure/ moyenne des 2 méthodes de mesure). L ensemble des analyses statistiques et des graphiques associés a été réalisé avec le logiciel MedCalc pour Windows, version 9.5.0.0 (MedCalc Software, Mariakerke, Belgium).

Moyenne Minimum Maximum Svao (cm 2 ) 0,66 ± 0,15 0,35 1,15 ITV vao 102 ± 22,61 63 146 ITV cc 20,82 ± 5,66 11 31,4 Diamètre CC (cm) 2,02 ± 0,17 1,7 2,5 Surface CC (cm 2 ) 3,21 ± 0,55 2,27 4,91 Vmax vao (cm/sec) 4,27 ± 0,61 3,13 5,78 Vmax cc (cm/sec) 0,9 ± 0,21 0,41 1,35 Diamètre Ao JST (mm) 3,5 ± 0,34 2,7 4,0 FEVG (%) 62,98 ± 13,93 24 80 Gradient Ao max. (mmhg) 76,59 ± 23,61 39 140 Gradient Ao moy.(mmhg) 48,24 ± 15,16 23 88 Coexistence d une IM chez 20 % des patients (n=10); d une IA chez 20 % des patients ( n= 10)

Moyenne Minimum Maximum Svao (cm 2 ) 0,87± 0,17 0,50 1,20 Diamètre min. CC (cm) 2,00±0,23 1,60 2,50 Diamètre max. CC (cm) 2,63±0,24 2,10 3,00 Périmètre CC (cm) 7,45±0,66 6,30 9,00 Surface CC (cm 2 ) 4,07±0,73 2,80 6,00 Index d excentricité CC 0,24±0,06 0,10 0,41 Diamètres aortiques (cm) Sinus 3,16±0,28 2,6 3,8 JST 2,85±0,27 2,4 3,6 Tube 3,25±0,39 2,6 4,5 Grade de Willmann I II III IV Patients n=0 (0%) n=2 (4%) n=18 (37%) n=29 (59%)

Les résultats concernant les index d excentricité mesurés en TDM confirment le caractère non circulaire, ellipsoïde, de la chambre de chasse. En effet: Il existe une différence significative entre la Scc mesurée en échographie et la planimétrie TDM de la chambre de chasse avec une nette sous estimation de la surface de la CC du VG en ETT par rapport au TDM (3,21 ± 0,55 cm 2 vs. 4,07±0,73 cm 2, p<0,0001). Avec une erreur moyenne et un coefficient de variabilité élevés. 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 +1.96 SD 1,82 Graphique de Bland Altman Erreur moyenne= 0,86 cm 2 (-0,10; 1,82) Mean Coefficient de variabilité = 13% 0,86 0,0-0,5 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 Moyenne Surface CC TDM et Surface CC ETT (cm2) -1.96 SD -0,10

Surface CC TDM calcul Surface CC TDM mesur ée/ellipse ée - Par ailleurs, l utilisation de la formule de calcul de surface d une ellipse aux Dmax et Dmin mesurés en TDM (S=π.Dmin.Dmax/4) confirme le caractère elliptique de la CC. En effet: On trouve une surface moyenne de la CC très proche de celle obtenue par planimétrie TDM de la CC: 4,15 ± 0,79 cm 2 vs. 4,07 ± 0,73 cm 2 (p=0,60). Avec une erreur moyenne et un coefficient de variabilité faibles 0,6 0,4 0,2 0,0-0,2-0,4-0,6 +1.96 SD 0,39 Mean -0,08-1.96 SD -0,55 Graphique de Bland Altman Erreur moyenne= -0,08 cm 2 (-0,55;0,39) Coefficient de variabilité = 5,8% -0,8-1,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 Moyenne Surface CC TDM mesurée et Surface CC TDM calculée/ellipse

Moyenne Minimum Maximum Svao corrigée (cm 2 ) PR ETT (mmhg) 10,21 ± 3,26 5,42 20,67 0,71 ± 0,18 PRTDM SIN 14,57±4,60 7,29 27,49 0,72 ± 0,19 (mmhg) PRTDM JST 17,45 ± 5,46 8,15 30,90 0,74 ± 0,19 (mmhg) PRTDM TUB (mmhg) 14,13±4,82 5,3 25,95 0,72 ± 0,18 Le phénomène de recouvrement de pression est maximum au niveau de la jonction tubulaire, portion la plus étroite de l aorte thoracique ascendante La surface valvulaire aortique corrigée aux différents niveaux augmente mais reste très significativement inférieure à la planimétrie TDM à tous les étages (Svao TDM = 0,87± 0,17 cm 2, p<0,001)

La corrélation brute des mesures de surfaces valvulaires aortiques retrouvées en ETT et TDM apparaît donc modérée (R=0,622; p<0,001), avec une sous-estimation constante de la Svao ETT (0,66 ± 0,15 cm 2 ) par rapport à la Svao TDM (0,87±0,15 cm 2 ). Après correction de la surface de la chambre de chasse dans l équation de continuité, on note une corrélation accrue (R= 0,704; p<0,001) entre Svao TDM et Svao ETT/CC (0,86±0,2 cm 2 ). De plus, les graphiques de Bland Altman montrent une erreur moyenne minime concernant ces données, calculée à 0,02 cm 2, alors qu elle était estimée à 0,21 cm 2 sur les données brutes. On ne retrouve pas d amélioration significative du coefficient de corrélation entre Svao TDM et Svao ETT/PR (R= 0,606; p< 0,001), il existe cependant une diminution de l erreur moyenne par rapport aux données brutes, estimée selon le graphique de Bland Altman à 0,16 cm 2.

Le caractère non circulaire mais ellipsoïde de la chambre de chasse a été confirmé dans cette étude. Or, la mesure de la surface de la chambre de chasse est déterminante lors du calcul de la Svao par l équation de continuité. Le fait de considérer celle-ci circulaire est donc à l origine d une sousestimation constante de la Svao ETT par rapport à la Svao TDM et explique les différences de mesure souvent constatée au quotidien. Ce constat pourrait avoir une implication dans l indication de remplacement valvulaire aortique. En effet, cette décision repose en partie sur la mesure de la Svao. Avec une erreur moyenne Svao ETT vs Svao TDM estimée à 0,21 cm 2, certains RA considérés échographiquement serrés pourraient se révéler en fait supérieurs à 1cm 2. On pourrait par ailleurs imaginer un facteur correctif en ETT prenant en compte le caractère ellipsoïde de la CC du VG pour le calcul de la Svao par l équation de continuité. Néanmoins, de nombreux autres critères sont pris en compte lors de cette décision notamment échographiques (gradient trans-valvulaire, vitesse du jet aortique) et cliniques.

Notre étude a uniquement porté sur des patients porteurs d un RA serré symptomatique, contrairement aux autres études sur le sujet qui avaient inclus également des patients ayant des RA peu serrés ou pas de RA (1). Or c est dans le sous groupe des patients porteurs de RA serré symptomatique que la mesure de la Svao a une forte implication sur la prise en charge. Aucune étude n a évalué l effet du phénomène de recouvrement de pression pour expliquer les différences de Svao entre ETT et TDM. Nous n avons pas mis en évidence d augmentation de la corrélation entre Svao TDM et Svao ETT/PR, mais une diminution modérée de l erreur moyenne. Le phénomène de recouvrement de pression est inversement proportionnel au diamètre de l aorte: Plus l aorte est «étroite», plus il est proportionnellement important. Or, les diamètres aortiques retrouvées dans cette étude en TDM étaient souvent élargis du fait du RA, ce qui limite l effet relatif du phénomène de recouvrement de pression dans cette population. 1. Utsunomiya et al; AJR Am J Roentgen 2011

Etude monocentrique ayant inclus un nombre limité de patients Néanmoins il s agit d une des cohortes ayant inclus le plus de patients avec un RA serré parmi les études sur le sujet Etude rétrospective Exclusion de 61/110 (55%) des patients qui présentaient un critère de non-inclusion Afin d homogénéiser au maximum la cohorte Par ailleurs les examens ETT et TDM ont été réalisés et interprétés par les mêmes opérateurs très expérimentés ETT et scanner n ont pas été réalisés le même jour Mais exclusion des patients ayant un délai>90j entre les 2 examens Faible progression du RA entre les 2 examens dans un délai <90j ETT réalisées dans 25 cas avant le TDM et dans 24 cas après Les données concernant le cathétérisme cardiaque n ont pas été recueillies Une minorité de patients avait bénéficié d une exploration dans notre centre, rendant l exploitation de ces données difficile.

La mesure de la surface de la chambre de chasse du VG est à l origine d une sous-estimation constante de la surface valvulaire aortique calculée en ETT à l aide de l équation de continuité par rapport à la planimétrie TDM. Ceci s explique en grande partie par le caractère elliptique et non circulaire de la chambre de chasse. Le phénomène de recouvrement de pression semble peu impliqué dans la sous estimation de la surface valvulaire aortique en ETT par rapport aux mesures TDM chez les patients porteurs d un RA serré.

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Concernant la chambre de chasse: Réponses B, C et D Concernant la Svao: Réponses B et C Concernant les différentes méthodes de mesure: Réponses C et D

Surface valvulaire aortique en échocardiographie transthoracique versus scanner : quels facteurs influencent les différences de mesures? Clément De Vecchi 1, Jérôme Caudron 1, 3, Nathalie Pirot 1, Valentin Lefebvre 1, 3, Claire Werquin 1, Fabrice Bauer 2, 3, Hélène Eltchaninoff 2, 3, Jean-Nicolas Dacher 1, 3 1 Service de Radiologie; 2 Service de Cardiologie; CHU de Rouen, France 3 INSERM U644; Université de Rouen, France Contact: jerome.caudron@chu-rouen.fr