5D heart, l’imagerie intelligente pour le dépistage ?

Actuellement, le dépistage des malformations cardiaques congénitales repose essentiellement  sur l’interprétation de coupes dites de référence. Le nombre de coupes recommandées varie en fonction des pays(1,4). En France, la CNEOF recommande au 2e trimestre : une coupe « quatre cavités », une coupe de voie d’éjection gauche et une coupe type « 3 vaisseaux » avec visualisation de la bifurcation artérielle pulmonaire(5). L’utilisation du mode volumique par l’acquisition volumique du cœur en 3 dimensions sur une dizaine de secondes, appelée STIC (Spatiotemporal Image Correlation), a été proposée il y a plus d’un dizaine d’années pour l’étude du cœur fœtal(6). Les plans obtenus sont compilés par la machine pour reconstituer le volume et son mouvement en les synchronisant. Ainsi, obtenir un volume du cœur permet, en théorie, d’obtenir l’ensemble des plans de coupe habituellement recommandés pour l’examen du cœur fœtal. Cependant, l’obtention des différents plans de coupe standards à partir d’un seul volume demeurait réservée à une pratique d’experts, puisque nécessitant une fine connaissance de l’anatomie cardiaque et de la manipulation des volumes 3D(7). Son utilisation restait donc limitée au diagnostic, dans un but essentiellement pédagogique, et non à l’examen de dépistage. Récemment, de nouvelles méthodes d’examen semi-automatisé du cœur fœtal ont été proposées, comme la méthode Fetal Intelligent Navigation Echocardiography (FINE). Celle-ci permet de générer automatiquement 9 coupes de référence de dépistage d’échocardiographie fœtale à partir d’un seul STIC, et ainsi pourrait être appliquée au dépistage des cardiopathies congénitales(8). L’hypothèse L’échographie de dépistage requiert une connaissance théorique des coupes de référence, une manipulation aisée de la sonde d’échographie et enfin une analyse correcte de ces coupes (critères de qualité, aspect habituel ou non). Parmi ces prérequis, l’apprentissage de la manipulation de la sonde pour l’obtention des coupes de référence semble être une des premières difficultés rencontrées par l’échographiste « novice ». Une fois la coupe de référence obtenue, une deuxième difficulté réside dans une première phase de l’interprétation consistant à vérifier les critères de qualité de la coupe obtenue avant de l’interpréter. L’examen du cœur fœtal suit donc une approche séquentielle pendant laquelle l’échographiste suivra un processus, le plus souvent non systématisé, pour obtenir les coupes de référence recommandées et les analyser. Cette approche a donc plusieurs limites. La présentation du cœur fœtal à l’échographiste peut varier, selon la position fœtale, ce qui peut nuire à la systématisation de l’analyse et à l’obtention de coupes de bonne qualité(9,10). Cette approche séquentielle peut rendre difficile l’obtention de l’ensemble des coupes nécessaires à l’examen du cœur. A contrario, l’acquisition d’un STIC (volume en dynamique), allant de l’estomac aux troncs supra-aortiques permet en une dizaine de secondes, l’obtention de l’ensemble des plans de coupe nécessaires à l’examen du cœur. Cependant, la navigation « manuelle » dans ce volume nécessite une connaissance fine de l’anatomie cardiaque fœtale et de la manipulation volumique, dite post-traitement. La méthode FINE (Fetal Intelligent Navigation Echocardiography) ou 5D Heart correspond à une navigation « intelligente » dans le volume sans devoir procéder à un post-traitement long et difficile(8). En effet, une fois le STIC obtenu, le positionnement de repères anatomiques sur des couples présélectionnées par le logiciel permet de modéliser une reconstruction anatomique du cœur (figure 1). Ensuite, le système navigue automatiquement dans le volume, trouve et extrait les plans, puis affiche les 9 plans de référence, le rachis à 6 heures. La possibilité d’obtenir un examen du cœur fœtal de façon systématisée et simultanée permettrait donc, en théorie, une analyse plus facile, et surtout une meilleure reproductibilité des examens. Figure 1 : Étapes de reconstruction volumique du cœur fœtal par la méthode FINE (Fetal Intelligent Navigation Echocardiography). Les prérequis En réalisant un STIC, la qualité des coupes ne dépend plus de l’opérateur pour l’ensemble des coupes mais seulement de la qualité de l’acquisition du STIC. Ainsi, le prérequis à cette méthode est l’acquisition d’un STIC de la meilleure qualité possible. Ces critères sont résumés dans la figure 2. En pratique  En pratique, l’échographiste s’astreint lors de l’examen à obtenir une position fœtale avec un dos postérieur, entre 5 et 7 heures à l’image. Par une translation rapide avec la sonde de bas en haut, allant de l’estomac aux troncs supra-aortiques, l’échographiste vérifie que l’ensemble du volume d’intérêt peut être enregistré avec une bonne qualité, en vérifiant par exemple l’absence d’interposition d’un membre en regard de la zone d’intérêt. Une fois les mouvements fœtaux stabilisés, l’échographiste lance l’acquisition à partir d’une coupe quatre cavités, tout en demandant à la patiente de retenir sa respiration pendant dix secondes. L’angle d’acquisition varie en fonction de l’âge gestationnel, en général plus de 5° par rapport à l’âge gestationnel (25 à 40°). La durée de l’ensemble du processus est inférieure à 5 minutes (Vidéo 1). Vidéo 1 : Processus 5D Heart (Samsung Co) : Acquisition du STIC, application de la méthode FINE. • Une fois l’acquisition faite, une séquence ciné (ciné-loop) en coupe axiale est affichée afin de vérifier que l’acquisition est complète et qu’elle satisfait les critères de qualités cités dans la figure 2. Cette liste de critères de qualité est affichée à l’écran à côté du ciné-loop. • Puis, le logiciel demande à l’échographiste de placer une croix au centre de l’aorte abdominale sur une coupe axiale abdominale. Après le positionnement du repère, une coupe sagittale de l’aorte s’affiche afin de vérifier l’absence de mouvements fœtaux (l’aorte est rectiligne sur l’image). • Ensuite, Le logiciel propose de placer des repères sur 7 structures anatomiques (1 à 7) à partir de 4 coupes axiales automatiquement générées (figure 3). une coupe abdominale avec la visualisation de l’estomac : repérage de l’aorte (1) ; une coupe des 4 cavités : repérage de l’aorte (2), de la croix du cœur (3), positionnement de l’axe du septum interventriculaire (4) ; une coupe des 3 vaisseaux : repérage de la valve pulmonaire (5), de la veine cave supérieure (6) ; une coupe de la partie horizontale de l’aorte : repérage du milieu de l’aorte horizontale (7). Figure 3 : Positionnement des 7 repères anatomiques sur les 4 coupes affichées automatiquement par la méthode FINE (d’après Yeo et al.). • Le système modélise une anatomie « personnalisée » du cœur fœtal et génère 9 coupes standardisées affichées sur un seul écran (vidéo 2) : 3 vaisseaux, 4 cavités, 5 cavités, départ de l’aorte, court axe des gros vaisseaux, bifurcation pulmonaire, abdomen, position de l’estomac, crosse du canal artériel, crosse de l’aorte, bi-cave. Vidéo 2 : Affichage standardisé des 9 coupes cardiaques de référence après la méthode FINE (d’après Yeo et al.). • Enfin, si une des coupes n’est pas considérée comme satisfaisante, un outil permet de sélectionner une meilleure image (Virtual Intelligent Sonographer Assistance) (Vidéo 3).   Vidéo 3 : Utilisation de l’outil VIS-assistance permettant de sélectionner une autre image pour la coupe de référence. Alertes intelligentes Lors de ce processus, le positionnement des calipers peut entrainer l’affichage d’alertes automatiques : – alerte position en siège : le positionnement des calipers est en faveur d’une présentation du siège, ce qui permet à l’opérateur de se poser la question du situs. Les images sont ensuite inversées comme pour une présentation céphalique ; – alerte mouvement du rachis : lorsque le rachis passe de droite à gauche dans le volume. Le positionnement des repères anatomiques est rendu plus difficile, créant ainsi des plans moins interprétables sur les 9 coupes affichées (vidéo 4) ; – alerte position du rachis : lorsque le rachis n’est pas positionné entre 5 et 7 heures, le système recommande de ne pas utiliser le STIC. L’opérateur est informé ensuite des conséquences éventuelles : mauvaise visualisation de la valve pulmonaire, position de la veine cave supérieure et de l’aorte horizontale difficile à repérer et donc non visibles sur les 9 coupes générées (vidéo 4). Vidéo 4 : Affichage de l’alerte de position du dos fœtal. L’utilisation Comme toute nouvelle méthode d’examen, une courbe d’apprentissage est nécessaire pour la réalisation d’un STIC et l’utilisation de la méthode FINE(7,11). Récemment, Garcia et al. ont montré que la méthode FINE était réalisable dans 72,5 % (150/207) des cas(12). Dans les autres cas, pour moitié aucun STIC n’avait été réalisé en raison d’une position du rachis non comprise entre 5 et 7 h et, pour l’autre moitié, la qualité du STIC n’était pas satisfaisante (obésité). Une fois le ciné-loop considéré comme satisfaisant, les 9 coupes standard pouvaient être obtenues dans 98-100 % des cas. Il est difficile de comparer ces résultats à ceux de l’échographie 2D, qui reste peu évaluée. De Vore et al. ont montré, dans un étude sur 709 patientes lors de l’échographie de dépistage du 2e trimestre, que la coupe quatre cavités n’était pas obtenue dans 9,3 % des cas par des échographistes expérimentés(13). Tegnander et al., dans une étude portant sur 29 035 échographies du 2e trimestre, ont montré que la coupe des 4 cavités et les voies d’éjections n’étaient obtenues que dans 75 % des cas par des échographistes expérimentés (> 2 000 examens/an) et dans 36 % des cas par des échographistes moins expérimentés(14). Enfin, Jaudi et al., dans une étude randomisée incluant 5 160 images sur l’évaluation de la qualité de la coupe quatre cavités, ont rapporté un taux d’images considérées comme inadéquates entre 16 et 36 %(15). Ainsi, la méthode FINE a plusieurs avantages : – systématiser l’examen du cœur fœtal avec des prérequis stricts en termes de qualité d’image ; – systématiser l’affichage des coupes permettant une lecture plus facile ; – permettre un affichage simultané des différentes coupes ; – permettre la télémédecine. Un autre avantage, essentiel dans le cadre du dépistage, réside dans le processus même du positionnement des calipers. En effet, l’hypothèse pour la modélisation du cœur est celle d’un cœur sans malformation. Si les critères de qualité du STIC ont été respectés, l’impossibilité de placer les repères anatomiques correspond déjà à une situation de dépistage positif avant même la lecture des coupes standardisées. Par exemple, l’impossibilité de repérer la valve pulmonaire peut faire suspecter une atrésie pulmonaire. Cependant, cette méthode a aussi quelques limites : – la nécessité d’avoir une sonde 3D et de savoir réaliser un STIC, – la nécessité de conditions optimales d’examen (poids, terme, positionnement du fœtus), – l’impossibilité de réaliser des mesures sur les coupes affichées. Actuellement, une étude multicentrique FINETWORK est menée par la Wayne State University de Detroit pour évaluer les performances diagnostiques de cet outil. En conclusion Les performances du dépistage des cardiopathies congénitales par l’échographie restent faibles, principalement influencées par la grande variabilité entre observateurs. Comme pour la mesure de la clarté nucale au premier trimestre, l’amélioration du dépistage doit nécessairement passer par une meilleure systématisation des examens(16). Désormais, l’échographie 4D associée à des outils d’automatisation, comme la méthode FINE, permet cette systématisation.. Longtemps limitée à une pratique d’experts pour l’examen du cœur fœtal,  son utilisation pourrait être utilisée en dépistage. Cependant, la faisabilité et la performance diagnostique de ces nouvelles méthodes semi-automatisées restent encore à démontrer.