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LES EXPLORATIONS ISOTOPIQUES EN CARDIOLOGIE


Docteur Ahmad Sabbah
Professeur Jean-Pierre Bassand

Mise à jour du 28/10/2005

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GENERALITES
EXPLORATION DE LA PERFUSION ET DE LA VIABILITE MYOCARDIQUES
SCINTIGRAPHIE CAVITAIRE

Documentation multimédia
Diaporama 1
Cardiologie Nucléaire
Scintigraphie anormale
Défaut de perfusion inférieur partiellement réversible
Exploration myocardique
Scintigraphie au Thallium Normale
Infarctus inférieur :
Ischémie Antérieure -Angioplastie IVA
Quantification à l’effort Défaut de perfusion inférieur à l’effort
Séquelle de nécrose inférieure
Thallium: défect inférieur réversible
Anévrysme Apical
Scintigraphie cavitaire normale
EXPLORATION MYOCARDIQUE
Infarctus Inférieur - Extension VD
Scintigraphie pulmonaire de perfusion normale
Synchronisation des images par rapport à l'ECG
Lésion de la bifurcation IVA - Diagonale
Anévrysme Ventriculaire
Exploration myocardique
Cardiomyopathie dilatée
Scintigraphie pulmonaire de perfusion.
Scintigraphie au Technétium pathologique.
Scintigraphie normale
Scintigraphie au Technétium
Exploration myocardique
Quantification au repos Normalisation de perfusion au niveau de la paroi inférieure
Thrombus intra V.G
Scintigraphie au Thallium anormale
Scintigraphie pulmonaire de ventilation normale chez un patient ayant une embolie pulmonaire.
Synchronisation des images par rapport à l'ECG
Exploration myocardique
Fonction V.G. post-infarctus
 


GENERALITES

Les techniques d’imagerie isotopique permettent d’explorer le système cardiovasculaire de façon atraumatique et rapide grâce aux caractéristiques physico-chimiques des traceurs utilisés. Il est possible d’obtenir des informations quantitatives sur la concentration locale d’une substance dans un organe et d’en suivre l’évolution au cours du temps donc d’explorer les capacités fonctionnelles des organes et des tissus.
Les traceurs utilisés sont des radioéléments soit émetteur * (Tl201, Tc99m, In111, etc...) soit émetteur ß+ (FDG18, O15, N13).
Les techniques d’imagerie isotopique permettent
L’exploration de la perfusion et de la viabilité myocardique dans les maladies coronariennes
L’exploration de la fonction ventriculaire
L’exploration de la ventilation et de la perfusion pulmonaire
D’autres explorations plus rares : shunt droite gauche des cavités cardiaques, shunt artério-veineux, myocardites, rejet de greffe cardiaque, etc.…).

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EXPLORATION DE LA PERFUSION ET DE LA VIABILITE MYOCARDIQUES

La scintigraphie myocardique permet d’étudier la perfusion coronaire et le métabolisme du myocarde.

Le traceur utilisé doit avoir une répartition myocardique proportionnelle à celle du débit coronaire (quelle que soit la valeur de ce dernier) à l’effort et au repos.

1. Les radiotraceurs les plus utilisés sont :

1.1 – Thallium 201
C’est un cation analogue au K+, il rentre dans la cellule par l’intermédiaire du processus actif (NA+/K+/ATPase)
Il a une fraction d’extraction myocardique importante d’environ 88 % à l’état basal
Sa répartition initiale traduit celle du débit coronaire
Sa redistribution est totale entre la 2ième et la 4ième heure après injection et sa répartition est proche de celle du K+ cellulaire
Les cellules viables ont un K+ intracellulaire élevé, donc la répartition du thallium traduit la viabilité cellulaire
Sa demie vie est de 73 heures

Le Tl201 est donc un bon traceur du débit et de la viabilité myocardique

1.2 - Les produits technetiés
Les propriétés physiques sont plus intéressantes du Tc 99m sont notamment plus intéressantes que celles du Tl 201 car le Tc 99m a une demie vie d’environ 6 heures et une énergie de 140 kev (2 fois celle du Tl 201).
En pratique 2 produits technetiés sont accessibles :

La tétrafosmine marquée au Tc 99m - MyoviewTM
Ce radio traceur a une captation myocardique rapide
C’est un complexe cationique et lipophyle
Il pénètre dans la cellule par diffusion passive
Sa fraction d’extraction myocardique est d’environ 54 % mais il a une plus forte fixation myocardique que le Tc 99m MIBI
Sa fixation myocardique reflète celle du débit coronaire
Absence de redistribution

Le MyoviewTM est un traceur du débit coronaire

Le Tc 99m MIBI
(Methoxyisobutylisonitrile) - CardioliteTM

C’est un cation lipophyle
Il pénètre dans la cellule par diffusion passive
Sa fraction d’extraction myocardique est d’environ 65,5 %
Sa fonction myocardique reflète celle du débit coronaire

Le Tc 99m MIBI est un traceur du débit coronaire

1.3- 18-Fluoro-désoxy-glucose (FDG)
C’est un radioélément produit du cyclotron, émetteur *ß+ de 511 kev (radiotraceur puissant). Son emploi nécessite une gamma caméra spécialement adaptée PET (Positon Emission Tomography)
La captation et la rétention cellulaires du FDG sont linéairement corrélées à celle du glucose
Le myocarde ischémique consomme plus de glucose que d’acides gras dans l’accumulation cellulaire donc l’accumulation cellulaire du FDG traduit fidèlement l’utilisation globale du glucose.

Le FDG est un produit coûteux, réservé à l’étude de la viabilité myocardique post-infarctus

2 – Approche du débit coronaire et de la consommation d’oxygène du myocarde
Quand les artères coronaires sont normales, il existe une relation linéaire entre le débit coronaire, le travail du cœur et la consommation d’oxygène au repos et à l’effort. A l’effort, le débit coronaire est multiplié par 4 par rapport au débit de repos.
Une sténose qui réduit la valeur du débit maximal est hémodynamiquement significative. L’absence d’augmentation du flux au cours de l’effort va entraîner une ischémie myocardique.
L’approche du débit coronaire suppose qu’on puisse au cours d’une même séance analyser le débit coronaire basal et le débit coronaire maximal. Pour cela, des épreuves de sensibilisation doivent être utilisées :
Epreuve d’effort classique sur cyclo-ergomètre ou sur tapis roulant
Epreuve pharmaco-dynamique: Adénosine, Dipyridamole ou Dobutamine.


2.1 - Epreuve d’effort (EE) classique
La méthodologie est identique à une épreuve d’effort ordinaire sans injection de traceur (cf chapitre Epreuve d’Effort).
Le traceur est injecté à l’acmé de l’effort. Les images sont saisies à l’acmé de l’effort ou immédiatement après l’interruption de l’effort et au repos, 2 à 4 heures après la réalisation de l’effort.
La présence d’un Cardiologue et de tout le matériel nécessaire à une réanimation cardio-vasculaire et pulmonaire (y compris défibrillateur et chariot d’urgence) sont obligatoires.
Voie d’abord pour permettre l’injection du traceur ou d’autre médicament en cas d’urgence
Un ECG de 6 ou 12 pistes est enregistré en continu pendant l’effort.
La tension artérielle est mesurée toutes les minutes durant l’effort.
L’exercice est maintenu jusqu’à ce que le patient ait atteint une fréquence cardiaque (FC) supérieure à 85% de la fréquence maximale théorique (FMT = 220 - âge du patient) ; au-dessous de cette valeur le résultat de l’épreuve d’effort n’est pas fiable (Epreuve d’effort dite non diagnostique) et en particulier si l’EE est négative. L’idéal serai a 100%de la FMT.
La phase de récupération de l’EE est de 6 minutes (recommandation SFC).

A l’acmé de l’effort, le radiotraceur est injecté et l’épreuve se poursuit pendant une minute à la fréquence maximale atteinte .


2.2 Epreuves pharmacodynamiques

Deux techniques sont possibles :
Vasodilatation directe : Dipyridamole, Adénosine, ATP…
Vasodilatation secondaire ou augmentation des besoins en oxygène : Dobutamine.

2.2.1. Adénosine :
Sa demi-vie plasmatique très courte (d’environ 2 secondes) nécessite son administration en perfusion continue à la dose de 140mg/Kg/mn pendant 6 minutes. A cette dose, on estime que le débit coronaire augment d’un facteur 4.3 +- 1.6 en moyenne, la FC augmente de 10 à 14 battements/s et la pression artérielle diminue de 10 à 14 mm de Hg. Le radiotraceur est injecté 3 minutes après le début de la perfusion.

2.2.2 Dipyridamole :
C’est un vaso-dilatateur puissant. L’épreuve peut être associée à une épreuve d’effort classique. La dose injectée est de 0.56 à 0.85 mg/kg pendant 5 minutes. Sa demi-vie est de 30 mn. Le débit coronaire est multiplié par un facteur 4±1.3 sous Dipyridamole. Le radiotraceur est injecté à la 4ème minute après la fin de la perfusion. le radiotraceur est injecté 4 à 5 minutes après l’injection du vasodilatateur.

2.2.3 Test à la Dobutamine :
La Dobutamine est un sympathomimétique qui augmente les besoins en oxygène puisqu’il augmente la contractilité et la fréquence cardiaque. Sa demi-vie plasmatique est de 2 mn. Une perfusion de 10-20-30-40 mg/ kg/ mn est pratiquée pendant 3 minutes. Le radiotraceur est injecté lorsque la FC a atteint 85% de la FMT ou à la dose de 40mg/kg/mn et l’épreuve se poursuit pendant une minute à la fréquence maximale atteinte.

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3. Acquisition des images: Technique et Méthodes
La méthode la plus utilisée pour l’étude de la vascularisation et de la viabilité myocardique est le mode SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography). Le SPECT donne une vue du myocarde en 3D et permet, après la reconstruction, une amélioration du contraste des lésions et une suppression des superpositions des cavités ventriculaires.

Il est intéressant de noter que la tomographie SPECT permet, à l’aide d’un ordinateur, de reconstruire des coupes selon n’importe quel axe, en particulier selon les 3 axes du cœur : petit axe (coronal), grand axe (sagittal) et 4 cavités (transversal). A partir de ces coupes, l’interprétation des images peut se faire de façon visuelle et également par l’utilisation de méthodes de quantification de la fixation.

La position la plus souvent adoptée est le décubitus dorsal et beaucoup moins fréquemment le décubitus ventral.
Les images de la répartition du traceur sont obtenues à l’aide d’une gamma caméra à une ou deux tètes munie d’un collimateur basse énergie haute résolution.

Une rotation de la caméra sur 180° est généralement adoptée (de l’oblique antérieur droit 45° à l’oblique postérieur gauche 45°). Dans ces conditions, le détecteur est placé le plus près du cœur pendant le déplacement et par conséquent il y a moins d’atténuation et de diffusion du traceur.

La matrice d’acquisition est de 64*64 pixels, la taille du pixel de l’ordre de 6 mm donne une résolution suffisante pour l‘interprétation des images.

Il existe deux méthodes d’acquisition :

Le mode tomographique pas à pas, le plus répandu, le détecteur effectue des acquisitions statiques à différents angles présélectionnés. L’acquisition sur 180° est répartie en 32 images de 30 à 40 secondes chacune.

Le mode tomographique synchronisé à l’ECG (gating), à chacun des 32 pas d’acquisition, 8 images sont prises par cycle cardiaque et environ 60 cycles sommés sont nécessaires pour former une image interprétable.

Cette méthode permet, en plus de l’étude de la perfusion myocardique, de mesurer la taille de l’infarctus du myocarde ; elle permet, également l’étude de la cinétique et de l’épaississement systolique des parois et ainsi l’évaluation de fa fraction d’éjection et des volumes ventriculaires.

4. Interprétation et présentation des résultats
L’étude la perfusion myocardique nécessite une comparaison entre les coupes tomographiques de l’effort et celles du repos. Cette analyse doit se faire selon les trois axes définis précédemment :
Une scintigraphie myocardique normale à l’effort témoigne d’une perfusion myocardique normale.
Un défaut de fixation du traceur à l’effort disparaissant après réinjection au repos dans un territoire donné évoque une ischémie myocardique réversible.
Un défaut de fixation du traceur à l’effort persistant après réinjection au repos indique la présence d’une nécrose myocardique.

En cas de tomographie synchronisée au MyoviewTM ou au CardioliteTM, en plus de la perfusion myocardique, plusieurs paramètres sont à analyser :
La cinétique segmentaire
L’épaississement systolique ou non des parois hypofixantes
Les volumes ventriculaires et leur variation effort/repos
Les fractions d’éjection à l’effort et au repos
L’analyse quantitative de la perfusion

La viabilité myocardique ne peut être étudiée qu’avec la tomographie au Thallium et après redistribution tardive du traceur actuellement.

5.2 Evaluation thérapeutique :
Surveillance après angioplastie coronaire ou après pontage aorto-coronaire
Appréciation de l’efficacité d’un traitement médicamenteux.

5.3 Pronostiques :
Etude de la viabilité myocardique après infarctus du myocarde par le thallium ou le FDG
Etendue de l’infarctus du myocarde par la tomographie synchronisée

5.4 Contre indications :
Radio-traceurs : femme enceinte.
Epreuve d’effort : voir contre-indication dans le chapitre de l’EE.

6. Artefacts
Il faut chercher les artefacts sur les images brutes, leur dépistage est impératif pour éliminer les faux positifs.
Les artefacts les plus souvent rencontrés sont :
Mauvais réglage de l’appareillage : homogénéité, centre de rotation, réglage identique des 2 tètes
Déplacement du cœur vers le haut qui engendre une hypoactivité inférieure et septale
Mouvement du patient pendant l’acquisition
Atténuation du rayonnement qui est plus important avec le thallium qu’avec le technétium en raison de son énergie : Glande mammaire, graisse de la paroi latérale, présence de liquide dans la plèvre
Faux positif du à un bloc de branche gauche complet : en présence de BBGC, la scintigraphie myocardique couplée à l’épreuve d’effort objective fréquemment des défauts de perfusion indépendants de l’état anatomique des gros vaisseaux coronaires.

De même, en cas du bloc du branche gauche complet ou de rythme électron entraîné permanent (pace maker) ou en présence de préxitation paraseptale droite (syndrome de Wolf Parkinson White), les vasodilatateurs sont préférables à l’épreuve d’effort standard (recommandation de la Société française de Cardiologie) .

7. Valeur diagnostique de la méthode
L’interprétation d’une épreuve d’effort par scintigraphie myocardique doit porter à la fois sur :
L’aspect électrocardiographique observé pendant l’épreuve d’effort et l’épreuve pharmaco-dynamique,
Les images scintigraphiques.

Le recours à la scintigraphie permet d’améliorer la performance générale de l’épreuve d’effort. Toutefois, la sensibilité et la spécificité sont prises en défaut, les faux positifs et les faux négatifs s’observent dans environ 10% des cas.

Les mêmes règles qui prévalent pour l’interprétation de l’épreuve d’effort classique doivent être appliquées pour la scintigraphie myocardique. En particulier, on doit se souvenir que la valeur prédictive positive et la valeur prédictive négative varient beaucoup en fonction de la prévalence de la maladie au sein d’une population ou de la suspicion clinique chez un individu (théorème de Bayes, cf chapitre Epreuve d’Effort).

8. Arrêt des traitements : selon l’indication
Attitude à prendre vis à vis d’un traitement anti-angineux :
Evaluation diagnostique : pour mettre en évidence une ischémie myocardique potentielle, il est nécessaire d’interrompre les médicaments qui ont une action anti-angineuse (bêta bloqueur, calcium bloqueur, dérivés nitrés, etc.) quelques jours avant la scintigraphie
S’il s’agit d’un coronarien connu, n’ayant pas fait l’objet d’une revascularisation complète, chez qui l’on veut s’assurer de l’efficacité d’un traitement médical, la scintigraphie sera effectuée sous traitement.

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SCINTIGRAPHIE CAVITAIRE

La scintigraphie cavitaire occupe une place de choix parmi les méthodes non invasives pour l’exploration de la fonction ventriculaire. C’est une méthode non Opérateur dépendant qui donne accès de façon simple et répétitive aux principaux paramètres ventriculaires :
fraction d’éjection,
volumes ventriculaires,
cinétique pariétale régionale.


1. Technique
Les radio-traceurs le plus couramment utilisés sont l’albumine humaine ou les globules rouges autologues marquées par 99 mTc, administrés par une veine périphérique, formant ainsi un complexe radioactif distribuant uniquement dans le secteur vasculaire. L’étude des variations temporelles de la radioactivité dans les cavités cardiaques à l’aide d’une gamma caméra permet d’obtenir des informations quantitatives et qualitatives sur les paramètres ventriculaires. Cette étude peut être pratiquée lors du premier passage ou à l’équilibre.

1.1. Scintigraphie cavitaire au premier passage :
Le radio-traceur est injecté dans une veine périphérique sous forme d’un bolus dont l’activité volumique doit être maximale. En pratique une durée de 25 msec par image est recommandée, et une durée totale de 30 sec est suffisante pour permettre la quantification et le suivi dans le temps de l’acheminement successif du radio-traceur dans les différents compartiments à étudier (veine sous clavière, ventricule droit, artère pulmonaire, ventricule gauche). L’indication actuelle de cette méthode est la cardiopathie congénitale et en particulier la détection d’un shunt droite-gauche intra-cardiaque et extra-cardiaque, dilatation des cavités, déformation des contours et sténose artérielle.

1.2. Scintigraphie cavitaire à l’équilibre :
Après administration par une veine périphérique, le radio-traceur est dilué de façon homogène dans le pool sanguin au bout de 5 minutes. Un mauvais marquage des globules rouges ou de l’albumine humaine est à l’origine d’une activité dans les glandes salivaires, la thyroïde, l’estomac. Il entraîne une augmentation du bruit de fond et une mauvaise délimitation des images en systole et en diastole. L’acquisition des images est réalisée en mode «gated» et en mode «liste» si le patient est en arythmie.

Mode «gated» ou «synchronisée», l’onde R de l’ECG déclenche l’acquisition durant le cycle cardiaque. Un minimum de 16 images par intervalle R-R est nécessaire pour une appréciation de la cinétique des parois et la mesure de la fraction d’éjection. Une somme de plusieurs centaines de cycles cardiaques (R-R) est également nécessaire pour créer une image analysable.

L’incidence OAG 25° à 60° est adoptée, parfois avec une inclinaison caudale pour séparer au mieux les deux ventricules.

1.3 Le traitement d’image comporte plusieurs étapes :
Visualisation en mode ciné la série des images enregistrée pour vérifier la qualité du positionnement, du marquage et de la synchronisation à l’ECG.
L’analyse sectorielle du mouvement des parois ventriculaires en comparant les contours, manuellement ou automatiquement, en télésystole et en télédiastole permet l’étude de la contractilité myocardique et de la cinétique segmentaire. Mais une approche plus élaborée de l’évolution de la contractilité du myocarde repose sur l’analyse de Fourrier «images de phase et d’amplitude»
après soustraction du bruit de fond, la courbe d’évolution du volume ventriculaire au cours du cycle cardiaque est obtenue en traçant la courbe d’évolution du nombre de coups dans la région d’intérêt tracée sur les ventricules.

calcul de la fraction d’éjection : coups de télédiastole – coups de télésystole
coups de télédiastole

Valeur normale de la Fraction d’Ejection Ventricule Gauche >53 % et Fraction d’Ejection Ventricule Droit >45 %.

Calcul de volumes ventriculaires : on mesure l’activité dans l’échantillon du sang du patient prélevé dans une seringue de 5 ml et on le compare au taux de comptage mesuré au niveau ventriculaire.
L’analyse fine des variations de la radioactivité par rapport au temps permet l’étude de la fonction diastolique du ventricule gauche.

La scintigraphie cavitaire à l’équilibre est réalisable au repos et à l’effort.

2. Indications

Indications générales :
• mesures de la fraction d’éjection du ventricule gauche ou droit au repos ou à l’effort.
• évaluation de la cinétique régionale du myocarde du Ventricule Gauche ou Ventricule Droit au repos ou à l’effort

La scintigraphie cavitaire est plus spécifiquement utilisée:
• Dans le cas de maladie coronaire pour le diagnostic de l’infarctus du myocarde et de l’anévrysme ventriculaire gauche.
• Chez les patients sous chimiothérapie pour la détection des signes pré-cliniques de la cardio-toxicité,
• Dans le cas de la valvulopathie, pour estimer la fraction d’éjection,
• Dans les autres cas (insuffisance cardiaque, cardiomyopathies) pour le diagnostic et le suivi des patients,
• Diagnostic de la dysplasie arythmogène du ventricule droit et diagnostic différentiel entre celui-ci et l’infarctus myocardique du ventricule droit.



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