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Laurent a commencé, voici quelques jours, à raconter en images son travail (une partie de son travail) : la réhabilitation de centres anciens.
Suite à son exposé, je me suis dit (et je l’ai même écrit) que ce serait bien si chacun pouvait nous faire un petit exposé sur ce qu’il fait, ce qui l’intéresse, etc. A moi donc de montrer le bon exemple.
Vous savez tous, je pense, que je me suis expatriée un an à Berlin, pas pour y faire des photos (en tous cas, pas le but premier), pas pour me la couler douce, non, mais pour travailler au Deutsches Herzzentrum, traduisez le Centre Cardiologique Allemand de Berlin.
Une partie de mon travail consiste à me perfectionner dans une spécialité de la cardiologie (les malformations cardiaques congénitales chez les sujets ayant atteint l’âge adulte). Je vous en parlerai à l’occasion si ça vous intéresse.
Aujourd’hui, je voulais vous parler de l’autre volet du pourquoi de ma présence ici : un travail de recherche clinique en échographie cardiaque, plus particulièrement sur une nouvelle technique d’échographie cardiaque en plein essor : l’échographie tridimensionnelle en temps réel.
Cette technique est possible grâce aux progrès informatiques d’analyse de données numériques. Peu de centres en sont pourvus (ça coûte cher), et peu de monde y est formé. Et comme toute technologie nouvelle, elle demande à être validée par rapport aux techniques plus anciennes, qui sont jusqu’à preuve du contraire, nos « gold standards » actuels.
En reprenant l’histoire de l’échographie cardiaque, elle remonte à une 20aine d’années. D’abord
unidimensionnelle (comme les sonars des bateaux), un grand pas a été franchi à la fin des années 80 par l’avènement de la technique bidimensionnelle, permettant d’avoir des images des cavités cardiaques comme des coupes anatomiques. Puis développement d’une technique fantastique : le Doppler, qui analyse la direction et la vitesse des flux intracardiaques et les retranscrit non seulement sous forme de courbes de vitesses, mais surtout sous forme de couleurs au sein même des images d’échographie bidimensionnelle : on a ainsi conjointement l’anatomie du cœur, mais son fonctionnement (le mouvement des cavités qui se contractent ou se relâchent), et la visualisation du flux sanguin à l’intérieur du cœur, permettant de visualiser, par exemple, les flux à travers les valves ou différents orifices pathologiques.
Le problème ( !), c’est que le cœur est une structure tridimensionnelle, et qu’il faut extrapoler les images bidimensionnelles pour se faire une idée de l’anatomie exacte du cœur. Des algorithmes de transformation pour les calculs des volumes, notamment, ont été trouvés, avec des imprécisions importantes. Le volume des cavités cardiaques est une donnée très importante à connaître dans l’analyse des maladies cardiaques. Celle du ventricule gauche (véritable pompe du cœur) comme celle de l’oreillette gauche, antichambre du ventricule gauche. Dans certaines malformations congénitales, la taille du ventricule droit est aussi fondamentale à bien analyser. Mais comme vous l’imaginez, aucune de ces structures n’a une forme régulière, plus ou moins allongée, ovale, conique, etc… Donc les transformations mathématiques des calculs bidimensionnels de surfaces pour avoir un calcul des volumes sont fausses, ou imprécises.
Pour une estimation précise des volumes, il faut donc une méthode 3D. Jusqu’à présent, la seule disponible était l’IRM (sorte de scanner par résonance magnétique, sans rayons X, mais difficile à mettre en œuvre, et cher, et pas possible en cas de matériel étranger métallique comme un pace-maker par exemple).
L’objectif est donc de valider la technique écho-3D par rapport à l’IRM.
Depuis une dizaine d’années, les techniques d’écho-3D se développent parallèlement aux progrès numériques et leur puissance de calcul. Il y a 5-6 ans, pour acquérir une image 3D, il fallait une nuit de calcul de la machine. Depuis peu, on peut acquérir en temps réel les images 3D, on appelle même ça 3D-live, ou 4D.
Donc, c’est cette technique 3D-live avec laquelle je vais tenter de mesurer les volumes des cavités cardiaques, en comparaison avec les mesures IRM., en particulier l’oreillette gauche (le ventricule gauche a déjà été bien analysé par d’autres équipes). En revanche, ni l’oreillette gauche, ni le ventricule droit (qui intéresse pratiquement que les cardiologues qui s’occupent de congénital).
Donc chaque patient qui aura une IRM devrait passer « entre mes mains » pour avoir une mesure du volume de ses cavités cardiaques, et l’objectif est de mettre en évidence une bonne corrélation entre les deux méthodes, pour que le gold standard devienne l’écho-4D, faisable chez tout le monde au cours d’un examen écho normal (à condition d’avoir l’appareil, bien sûr).
Alors, en images, à quoi cela ressemble-t-il ?
Dès que j’ai compris comment poster des petits clips .avi, je les mets. En attendant, ce seront des images fixes…
Un cœur normal est constitué de 4 cavités : 2 oreillettes (droite et gauche) et 2 ventricules (droit et gauche). La partie droite du cœur reçoit le sang « usé » pour le pomper dans les poumons, où il s’oxygène avant de revenir dans la partie gauche du cœur qui pompe alors le sang oxygéné dans l’ensemble du corps.
 
En échographie 2D : les 4 cavités sont visibles, et analysables en temps réel. Par convention, les cavités gauches sont situées à droite…
En couleur, le flux à travers la valve mitrale (qui sépare l’oreillette gauche et le ventricule gauche) :
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On peut aussi analyser la contractilité du coeur et le fonctionnement des valves par d'autres vues ("coupes"). Ici, ce qu'on appelle le "grand axe parasternal", permettant de couper le coeur "en long", visualisant l'OG en arrière, la valve mitrale qui s'ouvre vers le VG à gauche de l'image, et la valve aortique qui s'ouvre vers l'aorte, devant vers la droite de l'image.
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Volumétrie du ventricule gauche
En échographie, on mesure les cavités cardiaques de plusieurs manières :
En mode TM (time-motion) : mode uni-dimensionnel dans le temps.
Ici, il s’agit du Ventricule Gauche (VG ou LV pour Left Ventricle), mesuré en unidimensionnel, juste en dessous de la valve mitrale, évoluant dans le temps, selon le pointillé vertical que vous apercevez: on analyse ainsi sa contractilité au niveau du septum et de la paroi postérieure.
Un algorithme calcule alors une fraction d'éjection (FE ou EF pour Ejection Fraction), c'est-à-dire, le pourcentage en volume éjecté à chaque contraction - la norme : 55-80 %. (ici, on obtient 73 %). En dessous de 40 %, on a une insuffisance cardiaque) : d'une mesure unidimensionnelle, on en déduit un volume (3D) : imprécis !
En mode 2D :
on trace les contours du VG en diastole (quand il est relaché) et en systole (quand il se contracte), et un algorithme calcule la Fraction d’éjection (de 2D en 3D, moins imprécis) : ici, on obtient 64 %
En mode 3D :
- acquisition des données que l’on appelle « Full Volume » : on enregistre en 3 dimensions, en temps réel, une sorte de pyramide de données que l'on pourra retravailler ensuite, couper dans tous les sens
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- l’ordinateur enregistre et retranscrit en une multitude de coupes l’image du ventricule gauche, coupé "comme un saucisson"
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- Puis le logiciel propose 3 coupes orthogonales, afin de tracer, de la même manière, les contours en diastole et en systole, mais dans les 3 dimensions (voir les images plus bas pour l’OG)
- Puis calcule le volume, la Fraction d’éjection du VG, (Ici, 65 %) le degré de synchronisation de chaque partie du muscle cardiaque qui se contracte par rapport aux autres
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Volumétrie de l’oreillette gauche
Pour l’Oreillette gauche (OG ou LA pour Left Atrium), il en va de même, sauf que cette technique n’est pas encore validée. C’est ce que je vais m’appliquer à faire.
En effet, chaque interprétation fait appel à un algorithme, et dépend, a priori, de la forme de l’objet mesuré. Une oreillette gauche n’a ni la même forme, ni la même manière de se contracter qu’un ventricule…
Voici les premières images, en avant-première :
Une oreillette gauche saine, non dilatée, normo-contractile.
La coupe anatomique (horizontale) qui permet de mesurer l’OG : d’avant en arrière (de haut en bas sur l’image) : le ventricule droit, puis, en rond, avec comme un sigle Mercedes, l’aorte et la valve aortique, puis, l’oreillette gauche, et enfin, tout derrière, l'aorte thoracique descendante (en rond également)
Les données en TM : (selon la coupe pointillée encore)
En 2D, avec calcul de surface :
En 3D-Live :
- présentation selon 3 plans à 60 °, puis on trace les contours selon ces 3 axes (ici, en vue "4 cavités". On procède de la même manière selon la vue "2 cavités, et selon la vue "grand axe")
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- on vérifie si on a bien tracé les contours (correction possible) selon 3 plans orthogonaux ("4 cavités, "2 cavités", "petit axe")
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- calcul du volume en temps réel, du degré d'asynchronisme des différents segments et la fraction d’éjection de l’OG :
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Faisabilité de la technique
Comme je vous l’ai dit, la méthode n’est pas encore validée.
Avant de débuter l’étude à proprement parler (comparaison de nos mesures avec celles trouvées en IRM), nous voulons mesurer l’erreur intrinsèque à la technique :
Classiquement 3 types d’erreurs :
- variabilité intra-patients : un même sujet peut avoir une OG qui varie de volume d’un cycle cardiaque à l’autre
- variabilité intra-observateurs : un même observateur peut mesurer (tracer les contours) différemment selon les jours
- variabilité inter-observateurs : des observateurs différents tracent leurs contour différemment les uns des autres.
Nous allons donc tenter de valider notre technique :
- enregistrer une dizaine de sujets sains
- faire pour chacun d’eux, au moins 3 mesures complètes
- 3 observateurs différents feront leurs calculs chacun dans son coin
- et ce 3 fois, à quelques jours d’intervalle
Il y aura donc 3x3x3x10 mesures. On se fera ainsi une superbe analyse de variance (ou de covariance), en espérant que l’erreur ne sera pas trop importante, histoire de valider notre technique de calcul. Sinon ?????
Voilà...
Si vous avez eu le courage de lire jusqu'ici, et si vous avez compris, vous saurez que j'en serai ravie ! |
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Édité 4 fois, dernière édition par marielle samedi 10 novembre 2007 à 13:30 |
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13 commentaires • ajouter un commentaire au post 1 : "Mesurer les cavités du coeur"
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Deux choses sont impressionnantes, pour moi, à la première lecture :
le travail que suppose l'analyse, la compréhension de ce qu'on obtient comme image : pour nous, profanes, il est nécessaire de s'"accrocher" pour les comprendre, interpréter, en lisant le texte ;
et la sensation qu'on en est, dans ce domaine, seulemnt encore à une étape de défrichement, faite par des pionniers. Ce qui, aujourd'hui, nécessite un lourd travail d'analyse, et du matériel exceptionnel, sera peut-être couramment utilisé un peu partout, avec des images plus faciles d'accès, d'ici quelques années.
Ce doit être passionnant de participer à ce travail de découverte et de mise au point. |
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Voilà, je l'ai lu jusqu'à la fin, et je crois avoir plus ou moins compris. Peut être aussi parce que quelques membres de ma famille ont subi des problèmes cardiaques. Je suis donc, dans une certaine mesure, habitué à cette terminologie. Bravo pour le défi. |
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Très belle note: je me suis replongé dans Lloyd D. Fischer, Gerard van Belle, Biostatistics, A Methodology for the Health Sciences, The University of Washington, A Wiley Intersciences Publication, John Wiley & Sons, Wiley Science paperback Series, 1993, 991p.
Une future belle communication. |
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Chère Marielle, heu..quoi dire  ?
Juste te remercier toi et tes confrères de nous permettre de vivre un peu plus longtemps.   |
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Merci Marielle, tout cela est aussi étonnant que passionnant.
Je suis vraiment épaté par le savoir faire des médecins-mathématiciens et leurs "modélisations", cardiaques ou autres..
Epaté par les algorithmes qui permettent, ainsi, de passer de "coupes", parallèles, à l'image d'un volume (1), j'imagine quand même que cela suppose un ou plusieurs "modèles" ou "organes standards" présupposés.
Par contre, j'ai du mal à imaginer que de tels algorithmes puissent "construire" l'image d'une malformation non décelée à priori, … quoique …
Enfin, il ne sera pas simple de contourner le fait qu'une image reste une image et donc, comme dit dans le texte, source d'interprétations individuelles, avant même le calcul (choix du contour).
Question d'entraînement ?
Mais, de toute façon, on ne peut qu'espérer que cette technique apportera une contribution importante dans la thérapie cardiaque.
Bonne chance dans ce travail. et bravo.
(1) je répugne à utiliser ce qui m'apparaît comme un abus de langage très courant : "image 3D" (sauf holographie) car, avant les techniques numériques et les images de synthèse, il ne serait venu à l'idée de personne de qualifier la photo d'un volume ou espace de "photo 3D"  |
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Marielle bonjour,
A priori j'ai compris, sauf à un moment où tu parles de 4D, est-ce une erreur de frappe ou ai-je loupé quelque chose ? J'espère que ce travail de rapprochement entre deux technologies doit permettre entre autre de jouer les apprentis sorciers sur l'être humain ce qui est rassurant.
Bonne journée.
BouBou.Retour vers Leica. |
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Purée, t'es bonne pour la vulgarisation haut de gamme ! 
Moi pour qui les oreillettes étaient ces beignets qu'on mange l'hiver saupoudrés de sucre glace dans un cornet en papier après une balade avec les enfants au jardin botanique, quand le bout du nez est glacé et le coeur plein d'étoiles....
Moi pour qui un ventricule était quelqu'un qui réussissait presque à causer la bouche fermée !
Moi pour qui l'eccographie était sûrement un brevet italien en caractères de chancellerie pour patients pas encore chancelants...
Me voilà redescendu dans une des cavités presque géologiques que j'affectionne :
 "Trois choses me semblent essentielles : l'art, l'amour, la mort." Charles Morgan, Sparkenbroke. |
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[quotep="coignet a écrit :"] pour nous, profanes, il est nécessaire de s'"accrocher" pour les comprendre, interpréter, en lisant le texte Pour vous permettre de vous faire une meilleure idée de ce que l’on obtient (pour mieux comprendre, en fait), j’ai ajouté aujourd’hui les fichiers video (.avi) que vous pouvez visualiser en cliquant sur les petites images correspondantes dans le texte. Il s’agit de petits « clips », correspondant à un cycle cardiaque. Pour mieux voir, et comprendre, il est préférable de régler votre visionneuse sur « boucle », qui répète ainsi le cycle cardiaque à l’écran. C’est comme cela que nous procédons nous-mêmes sur nos appareils d’échographie
[quotep="coignet a écrit :"] Ce doit être passionnant de participer à ce travail de découverte et de mise au point.Oui, tu en sais désormais quelque chose !
[quotep="garotinho a écrit :"]Voilà, je l'ai lu jusqu'à la fin, et je crois avoir plus ou moins compris.Je suis contente que mes explications soient claires. C’est toujours difficile de savoir où commencer, et où s’arrêter quand on s’adresse à un public de profanes.
[quotep="danyves a écrit :"] Une future belle communication.Je l’espère !
[quotep="Garp a écrit :"] te remercier toi et tes confrères de nous permettre de vivre un peu plus longtemps.Merci, Garp… Mais en l’occurrence, ici, je crois malheureusement que ça ne changera pas grand-chose dans la survie de nos concitoyens… D’autres recherches sont autrement plus efficaces dans le domaine ! La mienne est essentiellement intellectuelle, pour l’instant du moins !
[quotep="insoL a écrit :"]Epaté par les algorithmes qui permettent, ainsi, de passer de "coupes", parallèles, à l'image d'un volume (1), j'imagine quand même que cela suppose un ou plusieurs "modèles" ou "organes standards" présupposés.C’est justement là que se situe le problème. L’algorithme utilisé est celui mis au point pour la mesure du volume du Ventricule Gauche – VG - (qui ressemble, à peu près, à un encornet). Il est dérivé d’anciens algorithmes (Formule de Teichholz d’après des mesures de diamètres, formule de Simpson d’après des mesures de surfaces). L’Oreillette Gauche (OG) n’a pas du tout la même anatomie que le VG, mais il n’existe aucun algorithme défini pour le calcul de son volume. Nous faisons pour l’instant le pari que la méthode de calcul du VG en volume est applicable à l’OG
[quotep="insoL a écrit :"]Par contre, j'ai du mal à imaginer que de tels algorithmes puissent "construire" l'image d'une malformation non décelée à priori, … quoique … C’est ici une autre vocation de l’échographie (qu’elle soit 3D ou simplement 2D). L’imagerie reconstruit les données échographiques, et permet de visualiser précisément l’anatomie, du cœur normal comme du cœur pathologique. La reconstruction 3D permet d’avoir une représentation dans l’espace des anomalies éventuelles, pour mieux les comprendre, et (en particulier) les présenter au chirurgien qui saura plus précisément à quoi s’attendre.
J’essaierai, à l’occasion, de vous en donner un exemple.
[quotep="insoL a écrit :"]Enfin, il ne sera pas simple de contourner le fait qu'une image reste une image et donc, comme dit dans le texte, source d'interprétations individuelles, avant même le calcul (choix du contour).
Question d'entraînement ?C’est pour cela qu’avant de commencer l’étude à proprement parler, nous nous testons nous-mêmes avec ces sujets-tests.
[quotep="BouBou a écrit :"]A priori j'ai compris, sauf à un moment où tu parles de 4D, est-ce une erreur de frappe ou ai-je loupé quelque chose ?Non, ce n’est pas une erreur de frappe : la 4è dimension, c’est le temps. On voit donc le cœur en volume (3D) qui évolue dans le temps (d’où l’appellation abusive d’écho 4D)
[quotep="JYR a écrit :"]Purée, t'es bonne pour la vulgarisation haut de gamme ! Merci. L’important, c’est que tu comprennes, même si tu dois t’accrocher un peu 
[quotep="JYR a écrit :"]Moi pour qui les oreillettes …
Moi pour qui un ventricule …Ben, c’est parce que chez moi, tes oreillettes s’appellent des bugnes, les ventrifesses ne disent pas de gros mots  |
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Pour mettre au point la méthode, il faut des cobayes.
Deux Coignet ont été utilisés pour l'avancée de la science, qui demande des cœurs sains jeunes ou adultes.
Mon fils Romain a prêté son jeune cœur :
dans la bonne humeur
suivant avec intérêt les opérations
car, voir battre en temps réel son cœur vu en coupe est une expérience assez curieuse !
Voir celui de son fils, peut-être encore plus.
N'hésitez pas à cliquer sur les liens du premier message de ce fil, qui donnent accès à des vidéos. Faites faire une lecture en boucle pour bien comprendre.
Photos : Leica R5 et 60mm, Fuji Neopan 1600 à 800 |
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A l'occasion d'un congrès berlinois sur l'imagerie en cardiologie :
Nikon S200
D'ici quelques jours, je vous promets des nouveautés en images sur la mesure des cavités cardiaques (le projet avance !!!) |
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Je découvre ce fort intéressant exposé de Marielle. J'avoue que j'ai un peu plané, mais je pense avoir compris l'enjeu et la méthode. Merci à elle d'avoir consacré une bonne partie de son temps à essayer de nous faire comprendre ses analyses. Cela étant, je vois que son dernier message date de 2008, soit d'il y a 5 ans. Où en sommes-nous aujourd'hui ? La cardiologie, ce n'est pas trop ma tasse de thé mais quand je m'implique dans une lecture, j'aime bien aller jusqu'au bout. Merci ! |
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6 ans après, et après avoir travaillé dans 3 centres de cardiologie congénitale européens, il faut se résoudre à la conclusion suivante : la technique ne s'est pas vraiment développée, encore moins imposée comme "Gold standard" du fait de plusieurs problèmes :
- le coût du matériel d'écho 3D (ainsi que le logiciel de traitement des images) qui en limite l'acquisition, notamment lors des renouvèlements de matériel dans les hôpitaux aux budgets de plus en plus serrés
- le temps à consacrer à la "post production", pas toujours disponible...
- l'intérêt somme toute limité - ou plutôt la non-supériorité de cette technique "Time-consuming" par rapport aux techniques plus classiques d'écho 2D
- et malheureusement (pour moi la plus grande déception), l'impossible application de cette technique à la mesure des volumes du ventricule droit du fait de l'anatomie et de la position de celui-ci dans le thorax, alors que dans mon quotidien de cardiologue congénitaliste, le volume du ventricule droit est une donnée fondamentale - bien plus que l'oreillette gauche et même que le ventricule gauche... et finalement uniquement disponible en IRM - impossible à réaliser chez tout le monde (notamment chez les porteurs de pace-maker, relativement nombreux dans la population des patients congénitaux) |
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Merci Marielle, pour cette mise-à-jour. Comme quoi, la technique ne peut pas toujours aller de l'avant. C'est effectivement décevant et frustrant. Personnellement, je pensais qu'obtenir une image précise du cœur ne posait aucun problème technique... |
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