Clément De Vecchi1, Jérôme Caudron1, 3, Nathalie Pirot1,

Valentin Lefebvre1, 3, Claire Werquin1, Fabrice Bauer2, 3,

Hélène Eltchaninoff2, 3, Jean-Nicolas Dacher1, 3

Surface valvulaire aortique en

échocardiographie transthoracique versus

scanner : quels facteurs influencent les

différences de mesures?

1Service de Radiologie; 2Service de Cardiologie; CHU de Rouen, France 3INSERM 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 cm2 et/ou Svao <0,6 cm2/m2 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 sous-estimation:

• 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.

1

OG

Ao asc

VD

VG

Ao desc

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

ETT La Svao en échographie est déduite de l’équation de continuité:

Où ITVvao et ITVcc sont les intégrales temps-vitesse des flux sanguin mesurées en doppler continu

au niveau de la sténose aortique (ITVvao) et en Doppler pulsé au niveau de la chambre de

chasse (ITVcc)

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:

Où Vcc et Vvao 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.

Scc × ITVcc = Svao ×ITVvao

Scc × Vcc = Svao × Vvao

Equation de continuité: Schéma et principe Baumgartner H et al. Eur J Echocardiogr 2009;10:1-25

ETT: coupe parasternale long axe

Diamètre de la chambre de chasse

Doppler continu transvalvulaire Doppler pulsé CCVG

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 sous-

estimation 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 (SvaoTDM), 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

Exemples de planimétrie valvulaire aortique chez des patients présentant un

RA dégénératif calcifié

Calcifications Grade II Calcifications Grade III

Plans de

reformatage oblique

Mesure des

diamètres de l’aorte

ascendante

Jonction sino-tubulaire

Sinus de Valsalva Portion tubulaire ascendante

La pression recouvrée a été calculée selon la formule précédemment citée:

• À l’aide des mesures échographiques seules

PRETT

• 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 Svaocorr à l’aide des données TDM aux différents étages aortiques (avec Sao = π × (Diam./2)2)

Calcul de la Svaocorr à l’aide des données échographiques: SvaoETT/PR

Les variables quantitatives sont exprimées en moyenne ± écart-type, 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 (cm2) 0,66 ± 0,15 0,35 1,15

ITVvao 102 ± 22,61 63 146

ITVcc 20,82 ± 5,66 11 31,4

Diamètre CC (cm) 2,02 ± 0,17 1,7 2,5

Surface CC (cm2) 3,21 ± 0,55 2,27 4,91

Vmaxvao (cm/sec) 4,27 ± 0,61 3,13 5,78

Vmaxcc (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 (cm2) 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 (cm2) 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 cm2 vs. 4,07±0,73 cm2, p<0,0001).

• Avec une erreur moyenne et un coefficient de variabilité élevés.

2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

Moyenne Surface CC TDM et Surface CC ETT (cm2)

Su

rfa

ce

CC

TD

M -

Su

rfa

ce

CC

ET

T (

cm

2)

Mean

0,86

-1.96 SD

-0,10

+1.96 SD

1,82 Graphique de Bland Altman

• Erreur moyenne= 0,86 cm2 (-0,10; 1,82)

• Coefficient de variabilité = 13%

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 cm2 vs. 4,07 ± 0,73 cm2 (p=0,60).

• Avec une erreur moyenne et un coefficient de variabilité faibles

Graphique de Bland Altman

• Erreur moyenne= -0,08 cm2 (-0,55;0,39)

• Coefficient de variabilité = 5,8%

2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5

-1,0

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0,0

0,2

0,4

0,6

Moyenne Surface CC TDM mesurée

et Surface CC TDM calculée/Ellipse

Su

rfa

ce

CC

TD

M m

esu

r

ée

-

Su

rfa

ce

CC

TD

M c

alc

ul

ée

/Elli

pse

Mean

-0,08

-1.96 SD

-0,55

+1.96 SD

0,39

Moyenne Minimum Maximum Svao corrigée

(cm2)

PRETT

(mmHg) 10,21 ± 3,26 5,42 20,67 0,71 ± 0,18

PRTDM SIN

(mmHg) 14,57±4,60 7,29 27,49 0,72 ± 0,19

PRTDM JST

(mmHg) 17,45 ± 5,46 8,15 30,90 0,74 ± 0,19

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 (SvaoTDM = 0,87± 0,17 cm2, 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 SvaoETT (0,66 ± 0,15 cm2) par rapport à

la SvaoTDM (0,87±0,15 cm2).

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

SvaoTDM et SvaoETT/CC (0,86±0,2 cm2). De plus, les graphiques de Bland

Altman montrent une erreur moyenne minime concernant ces données,

calculée à 0,02 cm2, alors qu’elle était estimée à 0,21 cm2 sur les données

brutes.

On ne retrouve pas d’amélioration significative du coefficient de

corrélation entre SvaoTDM et SvaoETT/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 cm2.

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 sous-

estimation constante de la SvaoETT par rapport à la SvaoTDM 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 SvaoETT vs

SvaoTDM estimée à 0,21 cm2, certains RA considérés échographiquement serrés pourraient se révéler en

fait supérieurs à 1cm2.

• 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 SvaoTDM et SvaoETT/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.

Vahanian A, Baumgartner H, Bax J et al. Guidelines on the managementof valvular heart

disease. Eur Heart J 2007;28:230–68

Abbara S, Pena AJ, Maurovich-Horvat P, et al. Feasibility and optimization of aortic valve

planimetry with MDCT. AJR Am J Roentgenol 2007;188:356–60.

Halpern EJ, Mallya R, Sewell M, Shulman M, Zwas DR. Differences in aortic valve area

measured with CT planimetry and echocardiography (continuity equation) are related to

divergent estimates of left ventricular outflow tract area. AJR Am J Roentgenol

2009;192:1668–73.

Otto CM, Pearlman AS, Comess KA, Reamer RP, Janko CL, Huntsman LL. Determination of

the stenotic aortic valve area in adults using Doppler echocardiography. J Am Coll

Cardiol 1986;7: 509 –17.

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Rahimtoola SH. Determining that aortic valve stenosis is severe: back-to-the-future:

physical examination and aortic valve area index/energy loss index < or =0.6cm2/m2. J

Am Coll Cardiol Img 2010;3:563-6.

Garcia D, Dumesnil JG, Durand LG, Kadem L, Pibarot P. Discrepancies between catheter

and Doppler estimates of valve effective orifice area can be predicted from the pressure

recovery phenomenon: practical implications with regard to quantification of aortic

stenosis severity. . J Am Coll Cardiol. 2003;41:435-42.

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.

Delgado V, Ng AC, van de Vaire NR. Transcatheter aortic valve implantation: role of multi-detector row computed tomography to evaluate prosthesis positioning and deployment in relation to valve function. Eur Heart J 2010

Caudron J, Fares J, Hauville C. Cardiac MSCT After Transcatheter Aortic Valve Implantation: Features After « Valve in Valve » Implantation for Degenerative Stented Aortic Bioprosthesis. Am J Cardiol 2011. In Press

Pouleur AC, le Polain de Waroux JB, Pasquet A, Vancraeynest D, Vanoverschelde JL, Gerber BL. Planimetric and continuity equation assessment of aortic valve area: Head to head comparison between cardiac magnetic resonance and echocardiography.J Magn Reson Imaging. 2007 Dec; 26(6):1436-43.

Feuchtner GM, Müller S, Bonatti J, Schachner T, Velik-Salchner C, Pachinger O, Dichtl W. Sixty-four slice CT evaluation of aortic stenosis using planimetry of the aortic valve areaAJR Am J Roentgenol. 2007 Jul; 189(1):197-203.

Bahlmann E, Cramariuc D, Gerdts E, et al. Impact of pressure recovery on echocardiographic assessment of asymptomatic aortic stenosis: a SEAS substudy. J Am Coll Cardiol Img 2010;3:555– 62.

Utsunomiya H, et al, Underestimation of aortic valve area in calcified aortic valve disease: Effects of left ventricular outflow tract ellipticity, Int J Cardiol 2011, doi:10.1016/j.ijcard.2010.12.071

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

Clément De Vecchi1, Jérôme Caudron1, 3, Nathalie Pirot1,

Valentin Lefebvre1, 3, Claire Werquin1, Fabrice Bauer2, 3,

Hélène Eltchaninoff2, 3, Jean-Nicolas Dacher1, 3

Surface valvulaire aortique en

échocardiographie transthoracique versus

scanner : quels facteurs influencent les

différences de mesures?

1Service de Radiologie; 2Service de Cardiologie; CHU de Rouen, France 3INSERM U644; Université de Rouen, France

Contact: jerome.caudron@chu-rouen.fr