these apport de limagerie fonctionnelle a letude des couplages entre la perfusion, le metabolisme...
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THESE
APPORT DE L’IMAGERIE FONCTIONNELLE A L’ETUDE DES COUPLAGES ENTRE
LA PERFUSION, LE METABOLISME GLUCIDIQUE ET LA FONCTION CONTRACTILE
DANS L’ISCHEMIE MYOCARDIQUE
PAR
ALEJANDRO N. MAZZADI
DIRECTEUR DE THESE
MARC F. JANIER
PerfusionMétabolismeFonction contractile
Ischémie myocardique« Inadaptation entre l’apport d’oxygène
et les besoins tissulaires »
Cascade ischémique
Nécrose
SouffranceIschémique
Territoireà risque
Territoires« remotes » t
t
t
t
t t
t
t
t
t
Precond.
Sidération
Hibernationfonctionnelle
Hibernationstructurelle
Nécrosetransmurale
Myocardeendommagé
MyocardeendommagéNécrose
non-transmurale
Nécrosenon-transmurale
Hyperkinesis
Hypertrophie compensatoire
Hypertrophiedégénérative
t
?
Détection de régions hibernants (« mismatch », flèche rouge), de régions sévèrement nécrotiques (flèche bleue) et des régions normales ou
légèrement nécrotiques (flèche verte).
Le motif géométrique imposé sur la séquence cine-IRM persiste et se déforme au cours du cycle cardiaque.
Cine-IRM IRM avec marquage tissulaire(« tagging »)
TEP
Mét. Gluc. (18FDG)
Perf. (h215O)
Repos-Dipyridamole
TEP
Mét. Gluc. (18FDG)
Perf. (h215O)
Repos-Dobutamine
IRM de tatouage
FonctionContract.Intramyoc
IRM de« tatouage »
FonctionContract.Intramyoc
Repos
Avant revascularisation Après revascularisation
Etudes sur le couplage entre la perfusion, le métabolisme glucidique et la fonction contractile chez des patients coronariens
1ère étude 2ème étude 3ème étude
Myocardial perfusion and glucose uptake coupling in CAD patients
Mazzadi A, Croisille P, Fol S, Ovize M, Comar D, André-Fouët X, Janier M. Int. J. Cardiovasc. Imaging, 19 (5): 389-99, 2003.
Objectif: évaluer si les relations au repos entre les valeurs régionales de perfusion et de métabolisme glucidique myocardique chez un patient coronarien permettent de séparer des patients dont le myocarde présente différentes caractéristiques physiopathologiques.
23 patients coronariens – coronarographie
Perfusion TEP: série H215O (repos - dipyridamole)
Métabolisme glucidique TEP: série 18FDG - clamp hyperins. euglyc.
AFSIM appliqué à la série H215O-TEP
2-4 ROIs contrôle (coronaro, perf) %H215O et %18FDG
6-8 ROIs par coupe transaxiale ensemble du VG
Protocole
Analyse des images
Souffrance ischémiqueMismatch (MM, hibernation) %18FDG/%H2
15O >1.2
Défauts de perfusion sous stimulation hyperhémique (RSD) %H2
15O au repos - %H215O sous dip ≥ 15%
y = 0,066x + 100
R2 = 0,006
0
20
40
60
80
100
120
140
0 20 40 60 80 100 120
%H215O
%18 F
DG
y = 0,87x + 5,7
R2 = 0,42
0
20
40
60
80
100
120
140
0 20 40 60 80 100 120%H2
15O
%18 F
DG
y = 1,13x - 4,3
R2 = 0,83
0
20
40
60
80
100
120
140
0 20 40 60 80 100 120
%H215O
%18 F
DG
La relation entre la perfusion et le métabolisme glucidique présente uneImportante variabilité interindividuelle
Bonne corrélation Absence de corrélation
Corrélation modérée
%H215O
%18
FD
G%
18F
DG
%18
FD
GCORR
SEMI
UNCO
PERF≤55% GLUC≥55%
18%
11%
4%
29%
22%
5%
UNCO: perfusion et métab. glucid. conservées
55%
55%
CORR SEMI UNCO (n =137) (n = 139) (n = 123)
M 88% 76% 53%
MM 12% 24% 47%
RSD 6% 24% 25% =
MM+RSD 1% = 2% = 14%
Plus de nécrose chez CORRPlus d’hibernation chez UNCOPas de RSD chez CORR (territoires « match » sans RSD)Hibernation associée à RSD seulement chez UNCO
La relation au repos entre la perfusion et le métabolisme glucidique de l’ensemble de régions myocardiques permet de séparer des patients présentant différentes proportions de « PET-patterns », différentes gammes de perfusion et métabolisme glucidique régionales, et une
réponse hyperhémique caractéristique.
La réponse hyperhémique des différents PET-patternsest dépendante de l’état de préservation de la perfusion et le
métabolisme glucidique sur l’ensemble des territoires myocardiques.
CONCLUSIONS
Dobutamine-tagged MRI for inotropic reserve assessment in severe CAD:
relationship with PET findingsA. Mazzadi; B. Brossier; E. Mac Fadden; D. Revel; M. Janier; P. Croisille.
En revision dans Am. J. of Physiol. (août 2003).
Objectif: évaluer si la présence de réserve inotropique intramyocardique est en relation avec la perfusion régionale.
18 patients coronariens sévères (FE: 26±10%) – coronarographie
Perfusion TEP: série H215O (au repos)Métabolisme glucidique TEP: série 18FDG - clamp hyperins. euglyc.
Protocole
Fonction contractile: IRM « tagging » (repos – 10µg/kg/min dobutamine)
AFSIM appliqué à la série H215O-TEP
2-3 ROIs contrôle (coronaro; perf. Absolue; Ecc)
3 coupes petit-axe 12 ROIs par coupe
Analyse des images
4 PET-patterns: normal, match viable, infarcted, mismatch viable
Réserve inotropique: Ecc dobut – Ecc repos ≥ 2%
Raccourcissement circonférentiel (Ecc; %) milieu de la paroi myocardique
VG: 3 coupes petit-axe (a)12 ROIs par coupe
36 ROIs par patient
ROI
Ecc au repos (b)
Ecc sous dobut
Perfusion au repos (d)
Mét. gluc. au repos (c)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Controln=41
Normaln=175
Match Viablen=159
Infarctedn=146
Mismatch Viablen=136
Ecc
(%
)
18 patients – 616 régions
Régions control Perfusion absolue = 0.98 ± 0.24 ml.g-1.min-1
0
2
4
6
8
10
12
14
0
2
4
6
8
10
12
14
0 20 40 60 80 100 120
Ecc
au
rep
os
(%)
% H215O
Ecc
au
rep
os
(%)
% 18FDG
A
B
MM
MM
r=0.95
r=0.96
La fonction contractile intramyocardique
est couplée à la perfusion et le métabolisme glucidique régional
PET-patterns
Normal M Viable Infarcted MM Viable Stat.
R.I (proportion)
0.40 0.38 0.41 0.52 2=7.9 p=0.048
Amplitude (médiane) 4% 5% 3% 5% p=0.06
La présence de Réserve Inotropique intramyocardique n’est pas en relation avec la perfusion régionale.
En revanche, l’amplitude de la réserve inotropique l’est probablement.
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
Normal Match Viable Mismatch ViableInfarctedHyperkinétiques NormokinétiquesHypokinétiques
Etant donné un même niveau de perfusion (ou PET-pattern):
la Réserve Inotropique est-elle dépendante de la fonction contractile intramyocardique au repos ?
Ecc
au
rep
os
(%)
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
<8% 8-17% >17% All <4% 4-11% >11% All <1% 1-6% >6% All <4% 4-10% >10% All
Normal Match Viable Infarcted Mismatch Viable
Ecc au repos
Pro
po
rtio
n d
e ré
gio
ns
avec
Rés
erve
Ino
tro
piq
ue
2 = 4.52P = 0.10
2 = 7.28P = 0.03
2 = 8.68P =0.01
*
2 = 0.58P = 0.75
Sauf dans les régions MM, la présence de Réserve Inotropiqueest toujours supérieure dans les régions hypokinétiques
Hyperkinétique Normokinétique Hypokinétique PET-patterns
p
Normal Amplitude
(Eccdob-Eccrep) 3% 4% 5% 0.1
%H215O 96% 103% 96% NS
Match Viable
Amplitude (Eccdob-Eccrep)
4% 5% 7% 0.02 Hyper≠Hypo
%H215O 80% 79% 80% NS
Infarcted
Amplitude (Eccdob-Eccrep)
3% 4% 5% 0.03 Hyper≠Hypo
%H215O 54% 47% 39% 0.13
MM
Amplitude (Eccdob-Eccrep)
5% 5% 4% NS
%H215O 75% 71% 68% NS
Sauf dans les régions MM, l’amplitude de la Réserve Inotropiqueest toujours supérieure dans les régions hypokinétiques
CONCLUSIONS
La présence de Réserve Inotropique intramyocardique n’est pas en relation avec la perfusion régionale.
Il existe une discordance profonde entre la viabilité décelée par la TEP et celle décelée par la présence de Réserve Inotropique intramyocardique.
Pour un niveau de perfusion donné, la présence et l’amplitude de la Réserve Inotropique est en relation inverse avec la performance
de la fonction contractile au repos. Nos résultats suggèrent quecette conclusion n’est pas valable dans les territoires hibernants.
« Tagged-MRI for myocardial functional outcome after revascularization: relationship with pre-operative PET and functional findings ».
A. Mazzadi; B. Brossier; E. Mac Fadden; D. Revel; M. Janier; P. Croisille. En préparation.
Objectif: évaluer la relation entre la fonction contractile après revascularisation et la fonction contractile, la perfusion et le métabolisme glucidique avant revascularisation.
11 patients coronariens sévères – angiographie
série H215O (au repos)série 18FDG - clamp hyperins. euglyc.
Protocole
IRM de « tatouage » (repos – faible dobutamine)
AFSIM appliqué à la série H215O-TEP
3 coupes petit-axe 12 ROIs par coupe
Analyse des images
Réserve inotropique: Ecc dobut – Ecc repos ≥ 2%
Raccourcissement circonférentiel (Ecc; %)
IRM « tagging » » (repos)
Avant Revasc.
Après Revasc.
Amélioration fonctionnelle après revasc.: Ecc Après Revasc – Ecc repos ≥ 2%
393 régions
218Amélioration fonctionnelle
après revascularisation
57%Normal
59%Match Viable
62%Mismatch Viable
41%Infarcted
47% sans RI
L’amélioration fonctionnelle après revascularisation est moindre dans les régions infarcies, mais elle reste quand même importante.
La concordance entre la présence de Réserve Inotropique et l’amélioration fonctionnelle après revascularisation est faible.
La concordance entre la présence de viabilité par TEP et l’amélioration fonctionnelle après revascularisation est faible.
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
Normaln=58
Match viablen=35
MM viablen=47
Infarctedn=36
Ecc
ch
ang
es (
%)
Ecc
ch
ang
es (
%) Dob+ regions
Dob- regions
*
*
Normaln=78
Match viablen=61
MM viablen=31
Infarctedn=47
Amélioration de la fonction contractile intramyocardique après revascularisation dans les territoires TEP-viables sans Réserve Inotropique
Dobut.
Après revasc.
CONCLUSIONS PRELIMINAIRES
Nos résultats suggèrent une faible valeur prédictive de larécupération fonctionnelle après revascularisation aussi bien par TEP que par évaluation de la Réserve Inotropique intramyocardique avec
dobutamine-IRM de « tatouage ».
L’amélioration fonctionnelle après revascularisation est plus importante que celle prévue par dobutamine-IRM de « tatouage ».
L’amélioration de la fonction contractile intramyocardique après revascularisation dans des territoires TEP-viables sans Réserve
Inotropique suggère l’importance des facteurs autres que la perfusion dans cette amélioration.
Territoireà risque
Territoiresà distance
t
t
t
t t
t
t
t
t
Nécrosenon-transmurale
Nécrosenon-transmurale
Nécrosetransmurale
Sidération
HibernationFonctionnelle
Hibernationstructurelle
Myocardeendommagé
Myocardeendommagé
?
Prise en compte de l’ensemble des territoires
caractérisation physiopathologique du myocarde.
DISCUSSION
Perf régionale ≠ R.I intramyocard mat. contract. préservé( Bogaert et col.; Circulation 99 IRM « tagging » + TEP)
viabilité
+ Amélioration Fonct. que prévu par RI( Geskin et col.; Circulation 98 IRM « tagging »)
( Pace et col.; Eur. J. Nucl. Med. 2001 Echo + TEMP)
viabilité (Facteurs autres que la perfusion?)
+ Amélioration Fonct. que prévu dans les territoires infarcis( Kramer et col.; JACC 2000 IRM rehaussement tardif + IRM « tagging »)
viabilité
L’impact de la revascularisation sur la l’amélioration de la fonction contractile, dans l’ensemble des territoires myocardiques,
est-elle plus importante que celle traditionnellement envisagée (?)(Open artery theory)
DISCUSSION
Gewirtz et col.; JACC 94
Armstrong W.F.; JACC 96: “myocardial hibernation, nontransmural infarction and normally functioning nonischemic myocardium all coexist in patients with
chronic ischemic left ventricular function”
Sambucetti et col.; J. of Nucl. Med. 98
Existence d’une grande variabilité intra-individuelle concernant la proportion et les caractéristiques des « PET-patterns »
Pour chaque patient, une prise en compte des paramètres TEP
de perfusion et du métabolisme glucidique sur l’ensemble des territoires, permet de mieux caractériser le statut physiopathologique du myocarde.
Couplage entre la perfusion et le métabolisme glucidique
Couplage entre PET-patterns et réponse hyperhémique
La réponse hyperhémique des différents PET-patterns est dépendante de l’état de préservation de la perfusion et le métabolisme glucidique
sur l’ensemble des territoires myocardiques.
Absence d’études sur chaque patient Di Carli et col.; J. Nucl. Cardiol. 98 même proportions de réponse au dipyridamole sur les différents PET-patterns que dans notre travail
Couplage entre la perfusion et la fonction contractile intramyocardique
Existence d’une relation linéaire directe entre la perfusion et le métabolisme régionale et le
raccourcissement circonférentiel intramyocardique au repos
Perrone-Filardi et col.; JACC 92 Modérée avec Métab. (r=0.32) Sun et col.; Circulation 96 Absente avec Perf Sawada et col.; JACC 97 Présente avec Perf/Metab. Di Carli et col.; J. Nucl. Cardiol. 98 Présente avec Perf Panza et col.; J. Nucl. Cardiol. 99 Modérée avec Perf. (r=0.42)
Couplage entre la perfusion et la Réserve Inotropique intramyocardique
Melon et col.; Circulation 97 Panza et col.; J. Nucl. Cardiol. 99E Pace et col.; Eur. J. of Nucl. Med. 2001 Schinkel et col.; J. of Nucl. Med. 2003
Réserve Inotropique (épaississement transmural) et perfusion
Dendale et col. Cor. Art. Dis. 97
Absence d’études par IRM de « tatouage »
Echo RI Perf.
IRM RI ~ Perf.
Absence de relation entre la présence de réserve Inotropique intramyocardique et la perfusion régionale
Présence de matériel contractile préservé
même dans des régions sévèrement hypoperfusées( Bogaert et col.; Circulation 99)
Couplage entre la perfusion, la Réserve Inotropique et la fonctionContractile intramyocardique au repos
Dans les territoires non hibernants, et pour un même niveau de perfusion,la Réserve Inotropique intramyocardique est dépendante
de la performance contractile au repos
Absence d’études Réserve hyperhémique Sun et col.; Circulation 96
Il existe une discordance profonde entre la viabilité décelée par la TEP et celle décelée par la présence de Réserve Inotropique intramyocardique
Couplage entre PET-patterns et Réserve Inotropique
Gerber et col.; Circulation 96 Sun et col.; Circulation 96 Melon et al.; Circulation 97 Schinkel et col.; J. of Nucl. Med. 2003 Sawada et col.; JACC 97 Sambucetti et col.; J. Nucl.Med. 98
Réserve Inotropique et Hibernation
+ 50-70%
< 50%
Réserve Inotropique et Nécrose Sun et col.; Circulation 96 0% Melon et al.; Circulation 97 + 20-50% Schinkel et col.; J. of Nucl. Med. 2003 + 10-30%
Réserve Inotropique et territoires normaux Sun et col.; Circulation 96 +100% (Fonct. norm) + 45% (Disfonct) Sawada et col.; JACC 97 + 56% (Disfonct) Melon et al.; Circulation 97 + 45% (Disfonct) Van den Heuvel et col.; Cardiov. Res. 2002 + 41% (artère normale)
Réserve Inotropique dans l’ensemble des territoires Pagano et col.; Heart 98 concordance 70% Pasquet et col.; Am. J. Cardiol. 99 concordance 63%
Nos résultats préliminaires suggèrent une faible valeur prédictive de la récupération fonctionnelle intramyocardique après revascularisation
aussi bien par TEP (concordance 59%) que par évaluation de la R.I intramyocardique avec dobutamine-IRM de « tatouage » (conc. 58%).
Valeur prédictive de la TEP von Dahl et col.; Circulation 94 concordance 64% Pagano et col.; Heart 98 concordance 71% Pasquet et col; Am. J. of Cardiol. 99 concordance 53%
Valeur prédictive par dobutamine-échocardiographie
Pagano et col.; Heart 98 concordance 61% Pasquet et col; Am. J. of Cardiol. 99 concordance 75%
Dysfonc
Dysfonc
Valeur prédictive par dobutamine-IRM Geskin et col.; Circulation 98 concordance 63% Kramer et col.; Am. Heart J. 2002 concordance 76% Baer et col.; JACC 98 concordance 91% Trent et col.; Heart 2000 concordance 60%
Dysfonctagged
Couplage entre PET-patterns, Réserve Inotropique etrécupération fonctionnelle intramyocardique
L’amélioration fonctionnelle intramyocardique après revascularisation est plus importante que celle prévu par dobutamine-IRM de « tatouage ».
( Geskin et col.; Circulation 98 IRM de « tatouage »)( Pace et col.; Eur. J. Nucl. Med. 2001 Echo + TEMP)
L’amélioration fonctionnelle intramyocardique après revascularisationdans les territoires infarcis est non négligeable
( Kramer et col.; JACC 2000 IRM de contraste + IRM de « tatouage »)
L’amélioration fonctionnelle intramyocardique après revascularisation dans des territoires TEP-viables sans Réserve Inotropique suggère
l’importance des facteurs outres la perfusion dans cette amélioration.( Pace et col.; Eur. J. Nucl. Med. 2001 Echo + TEMP)
L’impact de la revascularisation sur la l’amélioration de la fonction contractile, dans l’ensemble des territoires myocardiques,
est-elle plus importante que celle traditionnellement envisagée (?)
Couplage entre PET-patterns, Réserve Inotropique etrécupération fonctionnelle intramyocardique
Hyperkinesis
Hypertrophie compensatoire
Hypertrophiedégénérative
Territoires« remotes » t
Contract
Contract
Contract RI
t
t
t
Hibernationfonctionnelle
Hibernationstructurelle
Nécrosetransmurale
Myocardeendommagé
Myocardeendommagé
Perf ~
Gluc Contract R I ~
Perf Gluc
Contract R I
Perf Gluc
Contract R I
Perf Gluc
Contract R I
Perf ~
Gluc Contract R I ~
Nécrosenon-transmurale
Nécrosenon-transmurale
t
tNécrose
transmurale
Perf ~Gluc ~Contract R I ~
Perf Gluc Contract R I
Perf Gluc
Contract R I
Evolution temporelle de l’activité 15O dans le VG après l’injection en IV de H215O
Temps d’acquisition 2 min.
Analyse factorielle (AFSIM) appliquée à une séquence dynamique d’images H215O-TEP
L’AFSIM « résume » le contenu d’une séquence d’images indexées par le temps en un petit nombre d’images (factorielles) et de courbes associées à ces images
A B
C
AImage Factorielledu myocarde
B Image Factorielledu VG
C Image Factorielledu VD