EchoVD et Ventripoint

L’échocardiographie est l’outil principal de suivi et d’évaluation des patients ayant une cardiopathie congénitale ou acquise. Cette technique d’imagerie non invasive donne accès à l’anatomie, à l’hémodynamique et, de façon plus récente, à une appréciation plus précise du fonctionnement myocardique grâce aux techniques de Doppler tissulaire et de mesure de la déformation. La plupart de ces paramètres ont été développés et validés pour le ventricule gauche car c’est le ventricule le plus concerné par les pathologies de l’adulte qu’elles soient ischémiques, hypertensives ou constitutionnelles. Le ventricule droit (VD) a été nettement moins étudié en échocardiographie car il n’est que rarement concerné par ces pathologies mais également à cause de sa morphologie complexe. Dans les cardiopathies de l’enfant, les pathologies du ventricule droit occupent une place importante car celui-ci peut être contraint dans de nombreuses cardiopathies congénitales natives comme les obstacles pulmonaires et les shunts auriculaires, ou réparées comme chez les patients ayant eu une reconstruction prothétique de la voie pulmonaire. La population concernée est en augmentation chez l’adulte car de nombreuses cardiopathies complexes survivent maintenant à l’âge adulte et la problématique de l’évaluation du fonctionnement du ventricule droit est devenue très prégnante.

Notre équipe a récemment déterminé les paramètres échographiques prédictifs d’une dysfonction VD chez l’adulte ayant une insuffisance pulmonaire chronique compliquant la réparation des cardiopathies avec obstacle droit. Une intervention chirurgicale, telle que le remplacement valvulaire pulmonaire est souvent indiquée devant l’apparition d’un dysfonctionnement du VD infraclinique. C’est en effet sur l’appréciation de la fonction VD que repose nombre d’indications de chirurgie ou de cathétérisme interventionnel dans cette population de patients congénitaux enfants ou adultes. Or, les paramètres échocardiographiques de fonctionnement du VD aujourd’hui utilisés ne prennent pas en compte la variété des situations physiopathologiques rencontrées et ne sont pas suffisamment discriminants pour être pratiquement utiles à la décision thérapeutique. La principale méthode alternative d’étude de la fonction du VD est l’IRM cardiaque sur laquelle repose un grand nombre d’indications thérapeutiques chez l’adulte mais son utilisation en routine en particulier chez l’enfant voire le nourrisson se heurte aux obstacles habituels de la technique et de la disponibilité. Elle connaît aussi ses limites en terme de détermination des volumes ventriculaires droits en diastole et en systole et par voie de conséquence de calcul de la fraction d’éjection qui reste un bon marqueur de fonction ventriculaire. Pour le VD et potentiellement en fonction du type de contrainte, il est loin d’être acquis que la mesure de la fraction d’éjection soit un reflet suffisant de la performance du VD en tant que pompe. En effet, il y a de nombreuses situations où la fraction d’éjection et la fonction myocardique apparaissent discordantes (par exemple dans les fuites importantes de la valve d’admission d’un ventricule dans lesquelles la fraction d’éjection est normale alors que la performance contractile est altérée ou à l’inverse chez le sportif de haut niveau ayant une dilatation ventriculaire et une bradycardie faisant que la fraction d’éjection mesurée est basse alors que la fonction myocardique est normale).

Les paramètres les plus utilisés dans la littérature sont le TAPSE, l’IVA et le strain 2D ou déformation myocardique. A la lecture des nombreux articles sur ces paramètres, on peut conclure à leur utilité dans certaines indications précises ou à leur corrélation avec la fonction systolique ou diastolique du ventricule droit mais on n’a aucune idée de leur valeur normale ou anormale dans l’ensemble des situations de contrainte du VD dans les cardiopathies congénitales ou acquises de l’enfant. D’autre part, ces paramètres peuvent être plus ou moins dépendants de la charge et/ou de la fréquence cardiaque. Cette dépendance à la charge est un élément majeur de l’interprétation de la fonction du VD en échocardiographie et individualiser l’interprétation d’une valeur obtenue est souvent difficile. Dans la plupart des échocardiographies, les paramètres de fonction du VD ne sont pas mesurés faute de temps.

Quantifier la fonction du ventricule droit est donc un objectif indispensable à la prise en charge initiale et au suivi des cardiopathies de l’enfant dans lesquelles le VD est concerné au premier chef. Bien qu’imparfaite, la fraction d’éjection VD est la valeur qui reflète le mieux la fonction du VD. Nous l’obtiendront dans notre projet en utilisant le système Ventripoint. Ce système a été approuvé pour l’évaluation de la fonction du VD dans la tétralogie de Fallot et le ventricule droit systémique après switch atrial pour transposition des gros vaisseaux. Ce système permet de reconstruire les volumes VD à partir de coupes échographiques standard du VD sur lesquelles l’échographiste repère les points anatomiques clés (anneaux tricuspide et pulmonaire, septum interventriculaire, apex, paroi latérale, etc.). Ces points sont repérés par un  système GPS adapté à la sonde d’échographie qui permet de savoir où la coupe 2D se situe dans un volume 3D. Ainsi à l’aide de 25 point requis pour définir un VD, les volumes ventriculaires peuvent être reconstruits en utilisant une base de données de forme de VD. Les volumes donnent alors accès comme en IRM à la fraction d’éjection et au débit cardiaque. La durée d’acquisition est de 5 minutes.

Mesure des volumes VD avec le système Ventripoint

 

Projet de recherche

Objectif principal

  • Evaluer de façon détaillée les indices de fonctionnement du VD en échocardiographie chez tous les enfants ayant une cardiopathie affectant le VD en utilisant tous les paramètres connus afin de déterminer des valeurs de ces paramètres pour différentes conditions de charge du VD en examinant les effets de

-l’âge, le sexe, les caractéristiques anthropométriques,
-le type de contrainte,
-la fréquence cardiaque
-de l’anatomie de la cardiopathie sous-jacente.

  • Corréler ces différents indices de fonctionnement à la fraction d’éjection ventriculaire droite obtenue par le système Ventripoint.

Objectif secondaire

  • Constituer une base de données échocardiographique indispensable aux études longitudinales et à l’analyse des effets des traitements.

Type d’étude
Il s’agit d’une étude ouverte, monocentrique, prospective, non interventionnelle

Choix de la population

Critères d’inclusion
Nous inclurons dans cette étude 300 patients atteints de cardiopathie du VD âgés de 0 à 18 ans. Ces patients (en dehors des moins de 1 an à naître) sont déjà dans la file active de notre centre. Ces patients seront groupés en 6 classes d’âge équilibrées en nombre : 0-3mois, 3mois-1an, 1an à 4 ans, 5ans à 9 ans, 10 à 14 ans, 15 à 18 ans. Un groupe contrôle de 180 enfants ayant un souffle anorganique sera constitué. Puis les patients seront classés en fonction du type de contrainte subie par le VD.

Trois types de contrainte sont prévus :

1-les surcharges volumétriques prédominantes (150 patients) :
-communications interauriculaires et retour veineux anormaux partiels ;
-insuffisance pulmonaire (essentiellement tétralogie de Fallot opérée);
-insuffisance tricuspide (essentiellement malformation d’Ebstein).

2-les surcharges barométriques prédominantes (120 patients) :
-sténose pulmonaires valvulaires ;
-sténoses des branches pulmonaires ;
-hypertension pulmonaire ;
-ventricule droit en position systémique ;
-communications interventriculaires.
3-les surcharges mixtes (30 patients) :
-fuite et obstacles pulmonaires ;
-double discordance avec insuffisance tricuspide.
Pour cette dernière catégorie, il est prévu que seuls les classes d’âge supérieure à 4 ans soient représentées.

Critères d’exclusion
Toutes les cardiopathies ne correspondant pas à une atteinte du VD spécifique : cardiopathies gauches, cardiopathies univentriculaires, cardiomyopathies du ventricule gauche et arythmies.

Critères d’évaluation
Critère d’évaluation principal
Corrélation entre la Fraction d’éjection obtenue par le système Ventripoint et les indices de fonctionnement échocardiographiques du VD.
Pertinence de chaque indice de fonctionnement du VD pour chaque type de contrainte à prédire la fraction d’éjection VD.
Cohérence avec les autres indices de fonctionnement du même type (indices de dimension, indice temporel ou spatial).

Critères d’évaluation secondaire
Faisabilité de la mesure de chaque indice de fonctionnement dans chaque groupe de contrainte.
Reproductibilité intra- et inter-observateur de chaque paramètres échocardiographique et de la fraction d’éjection Ventripoint mesuré sur un échantillon test.

Méthodes
Modalités de recrutement des patients et prise en charge pratique
Les patients seront recrutés à partir de la consultation du service de cardiologie congénitale et pédiatrique de l’hôpital Necker-Enfants Malades à Paris et à partir du secteur d’hospitalisation. Les enfants du groupe contrôle seront recrutés à partir de la consultation du même service parmi les enfants consultant pour un souffle anorganique. La participation à l’étude sera proposée par le cardiologue qui aura confirmé le caractère anorganique du souffle et donc la normalité de l’échocardiographie. Une note d’information sera fournie à l’enfant et à sa famille.

Tous les patients auront une échocardiographie avec l’échocardiographe Vivid 9 (GE). Les sondes utilisées ont des fréquences allant de 12 à 4 Hz, afin d’obtenir chez chaque patient la meilleure résolution d’image. Des vues standard seront obtenues en deux dimensions. Les analyses en doppler-couleur sont faites dans toutes les vues standards et le doppler-spectral est obtenu en optimisant l’alignement avec le flux ou les tissus (pour le doppler pulsé tissulaire). Toutes les vélocités doppler sont moyennées sur trois cycles cardiaques. Une sonde Volumétrique 4V sera utilisée pour les acquisitions de volume  4D. Les acquisitions de volumes entiers en temps réel sont faites sur au moins trois cycles cardiaques et quand c’est possible en apnée. Toutes les données sont sauvegardées et les analyses off-line sont faites sur le système Echopac (GE) par deux opérateurs indépendants. Les volumes ventriculaires droits sont obtenus en utilisant le logiciel TomTec (TomTec Imaging Systems, Germany). Les volumes du ventricule gauche sont obtenus en utilisant l’outil de quantification GE 4D Auto LVQ 4D ( GE Healthcare, Milwaukee, WI).Les paramètres sont mesurés selon les recommandations de la Société américaine de cardiologie par trois médecins spécialisés en échocardiographie pédiatrique.

Il s’ajoutera pour chaque patient une mesure des volumes du VD par le système Ventripoint (voir exemple ci-dessous).

Volumes ventriculaires droits reconstitués avec le système Ventripoint : A-normal, B- tétralogie de Fallot, C-Atrèsie pulmonaire avec CIV avec conduit VD-artère pulmonaire, D- Hypoplasie du cœur gauche.

La base de données pour les paramètres échocardiographique sera construite sur un logiciel dédié de bases de données. Les informations colligées comprendront les données anthropométriques, la pression artérielle, les résultats des épreuves fonctionnelles (VO2, test de marche) s’ils sont disponibles et les données de l’hémodynamique invasive et de l’IRM cardiaque s’ils sont disponibles.

Paramètres mesurés
Nous étudierons de manière exhaustive les indices figurant dans les recommandations des sociétés américaines et européennes d’échocardiographie pour l’étude de la fonction du ventricule gauche et du ventricule droit. Ces paramètres ont été validés dans des situations physiologiques de l’adulte et de l’enfant et pour certains dans quelques cardiopathies fréquentes du ventricule droit (hypertension artérielle pulmonaire ou tétralogie de Fallot) sans distinction des conditions de charge. Toutes les mesures seront indexées à la surface corporelle.

Nous ne donnons pas ici la liste de tous les paramètres. Leur regroupement peut être fait de la façon suivante :

Dimensions : diamètres, épaisseurs, surfaces, volumes

Fonction systolique : TAPSE, fraction d’éjection surfacique du ventricule droit, fraction d’éjection en 3D, 2D strain, index de performance myocardique, IVA, vélocité de l’onde Sa à l’anneau tricuspide, dP/dt

Fonction diastolique : vélocité de E&A tricuspides, Ea & Aa en Doppler tissulaire, E/Ea, morphologie du flux des veines sus-hépatiques, variation de diamètre de la veine cave inférieure, volume de l’oreillette droite

Hémodynamiques : volume d’éjection, vélocité maximale de l’IT, protodiastolique et télédiastolique de l’IP, ITV pulmonaire, temps d’accélération/temps d’éjection

Une façon alternative de présenter les indices recueillis peut également être la suivante :

-les indices de dimension en fonction de la dimension de la variable (unidimensionnel pour une longueur, bidimensionnel pour une surface, et tridimensionnel pour un volume) ;

-les indices d’ordre temporel qui utilisent la variable elle-même ou bien sa dérivée première dX/dt ou seconde d2X/dt2 comme le strain rate ou les vitesse en Doppler tissulaire ;

-les indices d’ordre spatial qui utilisent la valeur mesurée (X), sa variation au cours du cycle cardiaque (dX), sa variation relative au cours du cycle cardiaque (dX/X) comme l’accélération de la contraction isovolumique mesurée à l’anneau tricuspide.

Les paramètres de dimension, de fonctions systolique et diastolique du ventricule gauche ainsi que les informations hémodynamiques seront recueillis selon les procédures standards recommandées. Les acquisitions volumiques seront faites avec la méthode 4D Auto LVQ4D. Les volumes estimés des shunts seront estimés par l’équation de continuité en l’absence de données hémodynamique invasive ou de possibilité de calcul par la méthode approximée de Fick. Les volumes des régurgitations valvulaires seront estimés selon les techniques communément utilisées pour la valve tricuspide et la quantification des fuites pulmonaires (semi-quantitatives).

Perspectives attendues
Nous attendons que la constitution de cette base de données échocardiographiques très large sur le VD de l’enfant nous fournisse des informations pertinentes pour le diagnostic et le suivi de ces patients. Nous espérons pouvoir construire un algorithme décisionnel en fonction de ces informations qui permettrait de limiter les indications d’IRM, de cathétérisme diagnostic, de préciser le pronostic de certains gestes comme la valvulation pulmonaire ou de mieux apprécier les risque de détérioration comme dans l’hypertension artérielle pulmonaire de l’enfant

Calendrier de l’étude
Aucun équipement n’est nécessaire au démarrage de l’étude.
Le recrutement des patients peut être immédiat. La construction de la base de données se fera de façon synchrone avec le début du recrutement. Les données sont conservées en données brutes sur un système de sauvegarde protégé.
La durée prévue du recrutement est de 2 ans suivie d’un an d’analyse.

Analyse statistique
L’analyse sera effectuée par le Dr Caroline Elie (service de biostatistiques de l’hôpital Necker) à l’aide du logiciel R (http://cran.r-project.org/). L’analyse statistique sera effectuée à la fin du recueil, de la saisie et du contrôle de cohérence des données.

Une analyse descriptive des caractéristiques cliniques et biologiques des patients sera tout d’abord effectuée pour chaque sous-groupe de surcharge et d’âge. Les données quantitatives sont exprimées sous formes de moyenne ± écart type ou de médiane avec son étendue, et sous forme d’effectifs et de pourcentages avec un intervalle de confiance à 95% pour les données qualitatives.
La corrélation entre chaque paramètre échographique et l’âge sera estimée par le calcul du coefficient de corrélation de Pearson ou de Spearman si nécessaire.
Pour chacun des paramètres, les trois groupes de surcharge seront comparés entre eux et aux groupe de sujets normaux par des tests adaptés au type de variable : ANOVA ou test de Kruskal-Walis pour les comparaisons de moyennes (avec ajustement du degré de signification pour les comparaisons post-oc), test de Student ou de Wilcoxon pour les comparaisons de deux moyennes et test du chi2 ou de Fisher pour les comparaisons de deux pourcentages.
La reproductibilité inter et intra observateur sera estimée sur l’ensemble des sujets par le calcul du coefficient de corrélation intra-classe. La reproductibilité sera également appréciée par la réalisation de graphiques de Bland et Altman et le calcul du biais (moyenne des différences observées entre les deux méthodes) et de la précision (moyenne des différences absolues observées).

Comité de protection des personnes
Il s’agit d’une recherche non interventionnelle type soin courant,

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