Dans le numéro de février 1987 de l’American Journal of Roentgenology, Sechtem et al. a rapporté l’application potentielle passionnante de l’imagerie par gradient ciné-écho pour l’évaluation fonctionnelle des maladies cardiaques. Sur un scanner à résonance magnétique de 1,5 T, la technique a utilisé une séquence d’impulsions gradient-écho à commande ECG avec TR/TE, 21/12. Les informations du signal ECG et les données d’image de l’espace k ont été acquises simultanément et traitées rétrospectivement pour la reconstruction d’environ 20 images par cycle cardiaque. Maintenant largement connue sous le nom de gating rétrospectif, cette technique était nouvelle au milieu des années 1980.
En utilisant cette séquence d’impulsions, la couverture du cœur entier pouvait être obtenue via une pile de 10 à 12 acquisitions ciné axiales espacées par incréments de 10 mm. Cependant, avec une seule étape de codage de phase effectuée pendant chaque intervalle R-R, l’imagerie était nécessairement longue mais réalisable en une demi-heure. Comme les données de l’espace-k ont été acquises de manière asynchrone avec le cycle cardiaque, une interpolation rétrospective a dû être effectuée pour trier à nouveau les données acquises en positions temporelles équidistantes (images) dans le cycle cardiaque. Le traitement à ce moment-là a été effectué hors ligne et a nécessité 30 minutes supplémentaires (5 minutes par acquisition ciné pour les 5 à 6 acquisitions nécessaires à l’image des 10 à 12 emplacements). Bien que primitif par rapport aux normes actuelles, il s’agissait d’une réalisation importante au moment de l’article. L’importance du Sechtem et al. l’article est évident par les plus de 180 fois qu’il a été cité dans la littérature publiée selon une recherche de la base de données Web ISI Science Citation.
Dans une série de 14 volontaires sains et de 22 patients, Sechtem et al. décrit le potentiel de l’utilisation de l’imagerie par gradient ciné-écho pour évaluer le mouvement de la paroi régionale, la fonction ventriculaire (par exemple, la fraction d’éjection), la fonction valvulaire (pour inclure l’estimation des fractions régurgitantes) et les shunts intracardiaques — applications qui sont maintenant devenues une pratique courante pour de nombreuses cliniques de RM. La technique de gradient-écho a fourni un signal sanguin lumineux dans les chambres cardiaques pour améliorer la différenciation du myocarde au pool sanguin, ce que les auteurs ont postulé à partir de la sensibilité supérieure à l’écoulement de la séquence d’impulsions pour le sang insaturé (phénomène de temps de vol), une hypothèse qui est maintenant établie dogme. Ils ont également mis en évidence la capacité de la séquence d’impulsions ciné gradient-écho à identifier les régions d’écoulement perturbé ou turbulent comme des régions de perte de signal (i.e., jet d’écoulement) de déphasage d’écoulement intravoxel, une caractéristique qui continue d’être un outil de diagnostic principal dans le dépistage de l’insuffisance valvulaire ou de la sténose et pour confirmer la présence d’un shunt intracardiaque ou d’une sténose hémodynamiquement significative.
Les principes de base de l’imagerie cinétique du sang lumineux décrits par Sechtem et al. ont survécu à l’examen scientifique de près de 2 décennies et ont également subi plusieurs améliorations. En 1991, Atkinson et Edelman ont décrit un schéma d’acquisition de données plus efficace et plus rapide selon lequel plusieurs étapes codées en phase étaient acquises au cours de chaque battement cardiaque, notamment par la segmentation des données de l’espace-k à travers moins de cycles cardiaques. La segmentation de l’espace K réduit considérablement les temps d’acquisition de ciné, de sorte qu’une acquisition de ciné en une seule tranche peut être effectuée pendant une seule respiration. Bien que ce développement ait produit une acquisition prospective du mouvement ventriculaire cardiaque, les améliorations de l’instrumentation ont donné une véritable technique d’espace k segmenté avec interpolation rétrospective et couverture complète de l’ensemble de l’intervalle R-R.
Zerhouni et al. Young et Axel ont introduit la méthode plus avancée de marquage myocardique pour le mouvement de la paroi cardiaque en plaçant une série de bandes de saturation radiofréquence (ou balises) sur les images ciné avant l’initiation de la systole. La déformation des étiquettes au cours du cycle cardiaque, à savoir la systole, a permis d’évaluer la translation et la rotation myocardiques et les mouvements plus complexes associés à la torsion cardiaque. L’absence de déformation de l’étiquette correspondait d’ailleurs à un myocarde qui fonctionnait mal.
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Fig. 1A – homme de 68 ans souffrant d’insuffisance aortique. (Voir aussi Fig. S1E, vidéo, dans les données supplémentaires à www.ajronline.org ) Sur des images de précession libre à l’état stationnaire ciné en vue à trois chambres (systole, A; diastole précoce à tardive, B-D) un jet d’écoulement régurgitant (pointe de flèche, B) compatible avec une insuffisance aortique est observé pendant la diastole émanant de la valve aortique dans le ventricule gauche. Ao = aorte, LA = oreillette gauche, LV = ventricule gauche.
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Fig. 1B – homme de 68 ans souffrant d’insuffisance aortique. (Voir aussi Fig. S1E, vidéo, dans les données supplémentaires à www.ajronline.org ) Sur des images de précession libre à l’état stationnaire ciné en vue à trois chambres (systole, A; diastole précoce à tardive, B-D) un jet d’écoulement régurgitant (pointe de flèche, B) compatible avec une insuffisance aortique est observé pendant la diastole émanant de la valve aortique dans le ventricule gauche. Ao = aorte, LA = oreillette gauche, LV = ventricule gauche.
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Fig. 1C- homme de 68 ans souffrant d’insuffisance aortique. (Voir aussi Fig. S1E, vidéo, dans les données supplémentaires à www.ajronline.org ) Sur des images de précession libre à l’état stationnaire ciné en vue à trois chambres (systole, A; diastole précoce à tardive, B-D) un jet d’écoulement régurgitant (pointe de flèche, B) compatible avec une insuffisance aortique est observé pendant la diastole émanant de la valve aortique dans le ventricule gauche. Ao = aorte, LA = oreillette gauche, LV = ventricule gauche.
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Fig. 1D- homme de 68 ans souffrant d’insuffisance aortique. (Voir aussi Fig. S1E, vidéo, dans les données supplémentaires à www.ajronline.org ) Sur des images de précession libre à l’état stationnaire ciné en vue à trois chambres (systole, A; diastole précoce à tardive, B-D) un jet d’écoulement régurgitant (pointe de flèche, B) compatible avec une insuffisance aortique est observé pendant la diastole émanant de la valve aortique dans le ventricule gauche. Ao = aorte, LA = oreillette gauche, LV = ventricule gauche.
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Plus récemment, l’imagerie ciné a été réalisée en utilisant une procession libre équilibrée en régime permanent — également connue sous le nom d’imagerie rapide réelle avec précession en régime permanent (TrueFISP, terminologie Siemens Medical Solutions), une imagerie rapide utilisant une acquisition en régime permanent (FIESTA, terminologie GE Healthcare) et un écho de champ rapide équilibré (Balanced-FFE, terminologie Philips Medical Systems) – dans lequel l’écho de gradient primaire est combiné à des échos recentrés ultérieurs pour produire un signal d’image accru. Ceci est accompli en maintenant un moment de gradient net nul pour les trois axes physiques dans chaque intervalle TR.
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Fig. 2A – homme de 70 ans atteint de cardiomyopathie hypertrophique. (Voir aussi Fig. S2E, vidéo, dans les données supplémentaires à www.ajronline.org ) L’hypertrophie focale (astérisques) de la paroi antérieure et antéroseptale basale du ventricule gauche est notée sur l’image diastolique à précession libre à l’état stationnaire à axe court (SSFP).
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Fig. 2B- homme de 70 ans atteint de cardiomyopathie hypertrophique. (Voir aussi Fig. S2E, vidéo, dans les données supplémentaires à www.ajronline.org ) Sur les images Cine SSFP en vue à trois chambres (diastole, B; systole précoce à moyenne, C et D), le myocarde basal épaissi (astérisque, B) est associé à un jet d’écoulement (pointes de flèches, C et D) pendant la systole, compatible avec une obstruction du tractus de sortie ventriculaire gauche.
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Fig. 2C- homme de 70 ans atteint de cardiomyopathie hypertrophique. (Voir aussi Fig. S2E, vidéo, dans les données supplémentaires à www.ajronline.org ) Sur les images Cine SSFP en vue à trois chambres (diastole, B; systole précoce à moyenne, C et D), le myocarde basal épaissi (astérisque, B) est associé à un jet d’écoulement (pointes de flèches, C et D) pendant la systole, compatible avec une obstruction du tractus de sortie ventriculaire gauche.
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Fig. 2D- homme de 70 ans atteint de cardiomyopathie hypertrophique. (Voir aussi Fig. S2E, vidéo, dans les données supplémentaires à www.ajronline.org ) Sur les images Cine SSFP en vue à trois chambres (diastole, B; systole précoce à moyenne, C et D), le myocarde basal épaissi (astérisque, B) est associé à un jet d’écoulement (pointes de flèches, C et D) pendant la systole, compatible avec une obstruction du tractus de sortie ventriculaire gauche.
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La séquence d’impulsions à précession libre à l’état d’équilibre (SSFP) dépend du rapport tissulaire T2/T1 et dépend donc moins du flux sanguin pour l’illustration vasculaire. Cela permet une meilleure visualisation des bordures endocardiques et épicardiques des images SSFP pour les évaluations du mouvement de la paroi et de la taille de la chambre. Ces nouvelles séquences d’impulsions ont également des temps TR et TE courts (par exemple, TR / TE, 2/0,9) qui permettent des temps d’acquisition rapides (par exemple, 6 secondes) et même des examens de dépistage en temps réel. La méthode SSFP a été décrite pour la première fois au milieu des années 1980 ; cependant, il a fallu attendre les récentes améliorations techniques de l’instrumentation et du matériel de gradient pour que cette technique ait acquis une utilisation clinique de routine significative (Fig. 1A, 1B, 1C, 1D, 2A, 2B, 2C et 2D et Figs supplémentaires. S1E et S2E disponibles à www.ajronline.org ). Les séquences d’impulsions SSFP sont caractérisées par des temps TR de courte séquence en raison de la sensibilité aux effets hors résonance et cela permet des temps d’acquisition ciné rapides. La limite supérieure pour TR est déterminée par le degré d’inhomogénéité du champ magnétique local.
Le contraste de phase ciné est une autre technique qui, à bien des égards, est un dérivé de l’imagerie par gradient-écho ciné. En contraste de phase cinétique, chaque segment d’acquisition d’espace-k est remplacé par une paire d’acquisitions d’écho de gradient qui bascule la polarité d’un gradient de codage d’écoulement. Ce processus est répété sur tout le cycle cardiaque comme dans l’acquisition ciné gradient-écho. La prise de la différence de phase entre les deux acquisitions donne une image avec une phase directement proportionnelle à la vitesse et à la direction du flux, permettant la quantification du flux sanguin sur le cycle cardiaque. La quantification du débit dans les trois directions pourrait être déterminée par aussi peu que quatre expériences de codage du débit par ligne d’espace-k, réduisant ainsi le temps d’acquisition global en utilisant un traitement à quatre points. En utilisant des améliorations similaires de l’espace k, telles que des schémas d’acquisition d’espace k segmentés, le contraste de phase cinétique peut également être effectué pendant une respiration. En utilisant l’équation de Bernoulli modifiée, cette technique permet également d’estimer les gradients de pression d’écoulement entre les régions de rétrécissement luminal.
Des améliorations significatives se sont produites au cours des près de 2 décennies qui ont suivi Sechtem et al. décrit leur nouvelle technique prometteuse pour l’évaluation de la fonction cardiaque en utilisant une séquence d’impulsions à gradient ciné-écho. L’IRM ciné est une technique disponible dans le commerce qui est un outil fondamental de toutes les pratiques cliniques de RM. Bien que la vitesse et la qualité de l’image se soient développées rapidement, le cycle de développement actuel se précipite vers celui de l’évaluation automatisée des grands ensembles de données ciné RM pouvant produire plus de 40 images par lieu d’acquisition. Une variété d’outils de segmentation automatisés sont actuellement disponibles, mais la plupart nécessitent encore au moins une certaine interaction humaine pour fournir des mesures quantitatives précises de la fonction cardiaque. Il est concevable que ces fonctions soient complètement automatisées dans un avenir proche, ce qui permettra d’atteindre un potentiel plus complet pour les évaluations cinématiques de la fonction cardiovasculaire.