Doppler tissulaire (imagerie de vélocité tissulaire)

Doppler tissulaire (imagerie de la vitesse tissulaire)

Les chapitres précédents sur l’imagerie Doppler se sont tous concentrés sur les mesures du flux sanguin, en exploitant les échos renvoyés par les globules rouges. Cependant, l’effet Doppler peut également être utilisé pour étudier les mouvements du myocarde lui-même. Les mouvements du myocarde pendant la systole (contraction) et la diastole (relaxation) modifient la fréquence des ondes ultrasonores qui sont réfléchies vers le transducteur, permettant une quantification précise des vitesses tissulaires. Il existe deux différences physiques fondamentales entre le signal provenant du sang et celui du myocarde en termes d’ondes ultrasonores réfléchies :

(1) La vitesse : La vitesse de déplacement du myocarde (généralement inférieure à 10-15 cm/s) est nettement inférieure à celle du flux sanguin intra-cardiaque. Par conséquent, les ondes ultrasonores réfléchies par le myocarde auront un décalage Doppler (frequency shift) beaucoup plus faible que les ondes réfléchies par les érythrocytes.

(2) L’amplitude : Alors que les réflexions sur les érythrocytes ont une faible amplitude (faible intensité du signal), les ondes sonores réfléchies par le myocarde ont une très grande amplitude (haute intensité). Cela est dû à la forte densité et aux propriétés acoustiques du tissu myocardique par rapport au sang. Il s’ensuit que le myocarde génère des réflexions de grande amplitude et de faible vitesse, tandis que le sang génère des signaux de faible amplitude et de haute vitesse.

Pour analyser les réflexions sur le myocarde, l’échographe modifie ses filtres : il supprime le filtre passe-haut (utilisé habituellement pour éliminer les bruits de paroi dans le Doppler flux) et applique un filtre qui exclut les signaux de faible amplitude (le sang) tout en préservant les signaux de forte amplitude (le tissu). Cela permet d’enregistrer sélectivement la mécanique myocardique.

Doppler tissulaire pulsé (PW-TDI)

Le Doppler tissulaire pulsé (Pulsed-Wave Tissue Doppler Imaging, PW-TDI) utilise un volume d’échantillonnage spécifique placé sur une région d’intérêt, le plus souvent au niveau de l’anneau mitral (septal et latéral) ou de l’anneau tricuspide, où la vitesse longitudinale est enregistrée en fonction du temps (figure 1). Cette technique offre une excellente résolution temporelle, ce qui la rend idéale pour la mesure précise des intervalles de temps cardiaques et des vitesses maximales instantanées.

Le profil spectral obtenu au niveau de l’anneau mitral est triphasique et correspond aux différentes phases du cycle cardiaque :

1. Onde S’ (systolique) : Une onde positive correspondant à la contraction longitudinale du ventricule vers l’apex (montée de l’anneau). Elle reflète la fonction systolique longitudinale.

2. Onde e’ (early diastole) : Une onde négative précoce correspondant à la relaxation ventriculaire (descente de l’anneau). C’est un marqueur clé de la fonction diastolique, indépendant des conditions de charge dans une certaine mesure.

3. Onde a’ (atrial contraction) : Une onde négative tardive survenant après l’onde P de l’ECG, correspondant à la contraction auriculaire.

Applications cliniques principales du Doppler tissulaire

Le Doppler tissulaire est devenu un outil indispensable en échocardiographie clinique moderne, principalement pour deux indications majeures :

1. Évaluation de la fonction diastolique du ventricule gauche :
L’onde e’ est l’un des paramètres les plus robustes pour évaluer la relaxation ventriculaire. Une vitesse e’ réduite (généralement < 7 cm/s au niveau septal ou < 10 cm/s au niveau latéral) indique une altération de la relaxation. De plus, le rapport E/e' (où E est la vitesse du flux transmitral précoce et e' la vitesse tissulaire) permet d'estimer les pressions de remplissage du ventricule gauche. Un rapport E/e' élevé suggère une augmentation des pressions de remplissage.

2. Évaluation de la fonction systolique du ventricule droit :
La mesure de l’onde S’ à l’anneau tricuspide est une méthode simple et reproductible pour quantifier la fonction longitudinale du ventricule droit. Une valeur S’ < 9,5 cm/s est généralement considérée comme le seuil indiquant une dysfonction systolique du VD.

Doppler tissulaire couleur

Le Doppler tissulaire couleur code les vitesses du myocarde à l’intérieur d’un secteur de couleur superposé à l’image 2D. Par convention, le myocarde qui se rapproche du transducteur est coloré en rouge et celui qui s’en éloigne est coloré en bleu. L’avantage majeur du Doppler tissulaire couleur par rapport au mode pulsé est que tout le myocarde inclus dans le secteur est analysé simultanément, ce qui permet de comparer les régions myocardiques (figure 2) et d’effectuer des analyses post-traitement sur plusieurs segments.

Cependant, le Doppler couleur possède une résolution temporelle (cadence d’images) inférieure à celle du Doppler pulsé, ce qui peut sous-estimer les vitesses maximales. Il est important de noter que l’apex du cœur est relativement fixé par rapport à la base, maintenu par le péricarde et la continuité avec les gros vaisseaux. Par conséquent, l’apex a une excursion limitée pendant le cycle cardiaque, malgré le fait que les cellules de l’apex s’épaississent et se contractent vigoureusement. La contraction des fibres longitudinales tire l’anneau mitral (la base du cœur) vers l’apex immobile. C’est ce mouvement de « piston » de la base vers l’apex qui génère la contraction longitudinale (ou le raccourcissement longitudinal) visible en Doppler tissulaire.

Une notion cruciale en Doppler tissulaire est l’effet de « tethering » (attachement). La vitesse enregistrée dans une région basale ne dépend pas uniquement de la fonction locale de cette région, mais intègre la fonction (contractilité) de tout le myocarde situé apicalement au point de mesure. Ainsi, un segment basal akinétique peut tout de même présenter une vitesse de déplacement positive s’il est « tiré » par un apex hyperkinétique. C’est pourquoi l’analyse de la déformation (Strain), qui est indépendante de ce mouvement de translation passif, est supérieure pour l’analyse régionale.

Limitations techniques

L’interprétation du Doppler tissulaire doit prendre en compte certaines limitations inhérentes à la physique des ultrasons :

• Dépendance à l’angle : Comme toute technique Doppler, le TDI ne mesure que la composante de la vitesse parallèle au faisceau ultrasonore. Un mauvais alignement entre le faisceau et le mouvement longitudinal de la paroi sous-estimera artificiellement les vitesses. L’angle d’incidence doit être maintenu le plus proche possible de 0 degré (idéalement < 20 degrés).
• Mouvement de translation : Le cœur se déplace dans le thorax (translation) et tourne sur lui-même (rotation). Le TDI mesure la vitesse absolue par rapport à la sonde, et non la déformation intrinsèque du tissu. Ainsi, le mouvement global du cœur peut contaminer les mesures de vitesse tissulaire régionales.

Suivi des tissus et Strain

Le « suivi tissulaire » (Tissue Tracking) historique était dérivé du Doppler tissulaire couleur pour calculer l’intégrale vitesse-temps et estimer la distance parcourue par le myocarde (déplacement). Bien que pionnière, cette méthode souffrait des limitations d’angle du Doppler.

Aujourd’hui, la technique prédominante pour l’analyse de la mécanique myocardique est le suivi du speckle (Speckle Tracking) en échelle de gris 2D. Contrairement au TDI, le Speckle Tracking suit les marqueurs acoustiques naturels (speckles) image par image, ce qui le rend indépendant de l’angle d’incidence et permet de mesurer directement la déformation (Strain) et la vitesse de déformation (Strain Rate) dans les axes longitudinaux, radiaux et circonférentiels. Cette technique est abordée en détail dans le chapitre suivant.