Fraction de contraction myocardique dérivée d’images ciné par résonance magnétique cardiovasculaire-valeurs de référence et performance chez les patients souffrant d’insuffisance cardiaque et d’hypertrophie ventriculaire gauche

Abstract

L’hypertrophie ventriculaire gauche (LVH) a de fortes implications pronostiques et est associée à l’insuffisance cardiaque. Récemment, la fraction de contraction myocardique (FCM) a été identifiée comme un marqueur utile pour identifier spécifiquement l’amyloïdose cardiaque (AC). Le but de cette étude était d’évaluer la précision diagnostique de la FCM pour la discrimination de différentes formes de LVH.

Introduction

L’hypertrophie ventriculaire gauche (HVG) est une affection courante d’étiologies diverses et a des implications pronostiques importantes pour le patient, qui sont souvent étroitement liées à l’étiologie sous-jacente. Elle représente souvent la réponse hémodynamique d’une surcharge de pression dans des conditions telles que la sténose aortique ou l’hypertension artérielle (AH), mais peut également être déterminée génétiquement dans la cardiomyopathie hypertrophique (HCM). En outre, une maladie myocardique infiltrante peut entraîner une HVG apparente. L’une des maladies myocardiques infiltrantes les plus importantes et les plus pertinentes d’un point de vue clinique est l’amylose cardiaque (AC) avec ses formes courantes d’immunoglobuline à chaîne légère (AL) ainsi que l’amylose à transthyrétine (ATTR) et ses sous-formes, l’AC de type sauvage (ATTRwt) et de type mutant (ATTRmt).1-3

La nécessité de différencier l’amylose des autres formes d’HVG a un impact direct sur la prise de décision thérapeutique et le résultat. La simple évaluation de la masse du VG et de sa distribution régionale peut ne pas fournir d’indices diagnostiques définitifs et, par conséquent, la caractérisation des tissus par résonance magnétique cardiovasculaire (RMC) avec contraste ou même une biopsie sont nécessaires pour établir la cause sous-jacente de l’HVG.

L’imagerie par RMC est largement acceptée comme la modalité de choix pour l’évaluation quantitative du cœur et est également utilisée pour évaluer la physiopathologie liée à l’HVG. Outre l’évaluation quantitative précise et reproductible de la masse ventriculaire, des volumes et de la fonction contractile globale (fraction d’éjection, FE) à l’aide d’images cinétiques en précession libre à l’état stable (SSFP), la RMN possède la capacité unique de caractériser le tissu myocardique4. Les images de rehaussement tardif au gadolinium (LGE) permettent de différencier l’HVG en fonction des schémas de distribution régionale de la fibrose myocardique spécifiques à la maladie.5,6 Le LGE nécessite toutefois l’injection d’agents de contraste et son application est contre-indiquée chez les patients présentant un dysfonctionnement rénal sévère, ce qui est souvent le cas des patients atteints d’amylose. Récemment, la cartographie T1 a été introduite pour identifier la fibrose myocardique diffuse ou régionale dans l’HVG.7-9 La cartographie T1 n’est cependant pas largement disponible. De plus, la cartographie T1 de la fibrose myocardique nécessite toujours l’administration d’agents de contraste. De plus, la caractérisation des tissus ne comprend pas de marqueurs d’anomalies fonctionnelles, notamment de dysfonctionnements régionaux ou globaux subtils. Comme les paramètres fonctionnels standard tels que la FE et l’index cardiaque ne sont pas spécifiques à l’HVG et ne reflètent pas les changements subtils, il est souhaitable de disposer de nouveaux marqueurs spécifiques pour une caractérisation fiable, sûre et rentable du dysfonctionnement ventriculaire dans l’HVG.

La fraction de contraction myocardique (FCM) est un nouveau marqueur quantitatif, qui reflète la relation entre le volume d’attaque et la masse du VG et qui est calculé en divisant le volume d’attaque du VG par le volume myocardique du VG. La FCM représente un indice du raccourcissement fractionnel du myocarde et son utilité a déjà été démontrée dans des études échocardiographiques de patients atteints d’AC.10 Pourtant, aucune donnée publiée n’est disponible pour les résultats dérivés de la CMR. Ceci est particulièrement pertinent car la CMR fournit des données quantitatives plus précises et plus reproductibles sur les volumes et est recommandée comme outil de diagnostic initial dans la CMH11.-13

Le but de notre étude était d’évaluer la performance diagnostique de la CMR dans la différenciation d’un groupe hétérogène de patients souffrant d’insuffisance cardiaque avec LVH et de contrôles.

Méthodes

Population et conception de l’étude

La population étudiée était composée de 230 patients consécutifs avec diverses étiologies de LVH, qui ont reçu un examen CMR entre juin 2005 et octobre 2014 à l’Université de Heidelberg dans le cadre d’un protocole institutionnel standard pour l’évaluation des cardiomyopathies.

La CMR a été réalisée dans le cadre du bilan diagnostique de routine, sauf si l’une des contre-indications suivantes à la CMR était présente : Stimulateur cardiaque ou défibrillateur cardioverteur implantable (DCI), autres implants métalliques non compatibles avec la CMR, claustrophobie sévère, obésité sévère empêchant l’entrée du patient dans l’alésage du scanner, grossesse et allaitement. L’insuffisance rénale chronique avec un DFG estimé < 30 ml/min/1,73 m2 a été ajoutée comme critère d’exclusion pour l’administration d’agents de contraste CMR intraveineux après juillet 2007.

Tous les patients ont été inclus rétrospectivement dans l’étude, s’ils étaient dans un état cliniquement stable, âgés de plus de 18 ans et ont donné leur consentement éclairé écrit pour l’étude CMR. Les patients présentant une cardiopathie valvulaire plus que légère ont été exclus de l’analyse. L’étude a été réalisée après approbation du comité d’éthique local et conformément à la Déclaration d’Helsinki.

Adjudication du diagnostic

La protéine amyloïde et le sous-type ont été diagnostiqués par les techniques de coloration rouge Congo et immunohistologique. Chez les patients sans biopsie endomyocardique, l’atteinte cardiaque a été définie de manière non invasive selon les critères de consensus publiés.14 Les patients ont été dépistés pour les variants amyloïdogénétiques de la TTR par séquençage de l’ADN génomique. Le diagnostic de HCM était basé sur les critères conventionnels avec une épaisseur de paroi du VG ≥ 15 mm à l’échocardiographie bidimensionnelle ou à la CMR en l’absence d’autres conditions expliquant l’HVG.15 Le bilan clinique comprenait également une électrocardiographie (ECG), une échocardiographie et une coronarographie. Le diagnostic de cardiopathie hypertensive (HHD) a été établi si les patients présentaient une LVH avec des antécédents d’AH établis de longue date et en l’absence d’une autre cause de LVH.

Contrôles sains

Nous avons comparé les données des patients souffrant d’insuffisance cardiaque avec LVH avec des contrôles sains appariés selon l’âge et le sexe. Les sujets âgés de plus de 18 ans avec un consentement éclairé écrit ont été inclus dans l’étude. Les critères d’exclusion étaient les signes, symptômes ou antécédents de maladie cardiaque, toute maladie chronique ou aiguë et toute prise régulière de médicaments. Tous les sujets ont été examinés par des antécédents cliniques, un examen physique, un électrocardiogramme à 12 dérivations, une mesure de la pression artérielle et une étude CMR.

Acquisition et analyse CMR

Les scans CMR ont été acquis en utilisant les protocoles CMR institutionnels standard dans un système de RM clinique de 1,5 T (Philips Achieva™, Philips Medical Systems International, Best, Pays-Bas) équipé d’une bobine de réception cardiaque à 5 ou 32 canaux en réseau phasé. Des images ciné ont été obtenues en utilisant un espace k segmenté en apnée, SSFP employant un gating ECG rétrospectif dans des plans de grand axe (vues de 2, 4 et 3 chambres) ainsi que dans des tranches contiguës de petit axe couvrant l’ensemble du VG et du ventricule droit (VD) de l’anneau de la valve auriculo-ventriculaire à l’apex, avec 35 phases par cycle cardiaque. L’analyse était rétrospective et réalisée sur une station de travail clinique disponible dans le commerce. Les résultats concernant les volumes, la FE et la masse myocardique du ventricule gauche ont été obtenus à partir de coupes à axe court en traçant les limites endocardiques et épicardiques du ventricule gauche. Les muscles papillaires et les trabéculations ont été exclus de la masse du LV.

Évaluation de la FCM

Le volume myocardique du LV a été défini comme la masse myocardique du LV divisée par la densité moyenne du myocarde, qui est de 1,05 g/mL. Pour obtenir l’indice, le résultat a été multiplié par 100. Le MCF peut être interprété comme une mesure de l’efficacité cardiaque puisqu’il met en relation le débit cardiaque et la taille du myocarde.

Statistiques

Les variables catégorielles sont exprimées en nombre et en pourcentage, les variables continues en moyenne ± écart-type (ET). Pour la comparaison des moyennes entre les groupes, le test t de Student bilatéral a été utilisé. Les proportions des variables catégorielles ont été comparées à l’aide du test du chi carré. Les corrélations ont été évaluées à l’aide du coefficient de corrélation de rang de Spearman. Des courbes caractéristiques de fonctionnement du récepteur (ROC) ont été générées pour évaluer l’aire sous la courbe (AUC), la sensibilité et la spécificité de la MCF dans l’HVG et les contrôles. Une valeur P <0,05 a été considérée comme statistiquement significative. Les statistiques de Kappa ont été utilisées pour mesurer la fiabilité inter-observateur. Des graphiques de Youden ont été réalisés pour représenter les valeurs de la FCM et de la FEVG de différentes formes d’HVG. Toutes les statistiques ont été calculées à l’aide de MedCalc 15 (MedCalc™, Mariakerke, Belgique).

Résultats

Population de patients

La cohorte d’étude était composée de 230 patients consécutifs avec un diagnostic confirmé de HCM (n = 60), AL (n = 80), ATTRmt (n = 27), ATTRwt (n = 25) et HHD (n = 38). Les résultats ont été comparés à 100 témoins sains, appariés pour le sexe et l’âge. L’âge moyen de tous les patients était de 59,5 ± 12,9 ans, seuls les patients ATTR étant significativement plus âgés (63,9 ± 11,3 ans, P < 0,05). Dans chaque groupe, l’AH était le facteur de risque cardiovasculaire le plus fréquent et un pourcentage élevé de la population étudiée était traité par des bêta-bloquants et des inhibiteurs de l’ECA. Toutes les caractéristiques de base de la cohorte étudiée sont décrites dans le tableau 1.

Analyse de la fonction ventriculaire gauche

Par rapport aux contrôles sains avec une FCM moyenne de 136,3%, la valeur moyenne de la FCM était fortement réduite dans tous les groupes de LVH (P < 0,05 pour tous, Figure 1). La valeur la plus faible de la FCM a été obtenue chez les patients atteints d’AL (50,5 %, P < 0,05 par rapport à tous les autres groupes). La FEVG des patients atteints de HCM était comparable à celle des témoins (61,8 % et 60,7 %, P = 0,37) et n’était que légèrement réduite chez les patients atteints de AL (55 ± 11 %, P < 0,05), ATTR (53 ± 15 %, P < 0,05) et HHD (57 ± 6 %, P < 0,01). Les résultats de la CMR sont présentés dans le tableau 2. Chez les patients souffrant d’insuffisance cardiaque, la CMR était significativement réduite en fonction de la classe fonctionnelle NYHA (NYHA I 78,7 ± 26,7%, NYHA II 65,8 ± 27,4%, NYHA III 55,6 ± 24,1%, P < 0.001), tandis qu’aucune différence significative n’était présente dans la FEVG (NYHA I 58,8 ± 9,0 %, NYHA II 56,4 ± 11,8 %, NYHA III 55,1 ± 13,3 %, P = 0,2) et l’IMVG (NYHA I 80,9 ± 29,6 %, NYHA II 89,9 ± 31,8 %, NYHA III 85,0 ± 28,7 %, P = 0,5 ; Figure 2A-C).

Exactitude diagnostique de la FCM

Les valeurs diagnostiques de la FCM (AUC = 0,96, 95%CI 0,94-0,98) et de la FEVG (AUC = 0,6, 95%CI 0,54-0,67, P < 0,001) pour discriminer l’HVG des contrôles sont représentées dans la figure 3. Le tableau 3 rapporte les valeurs de l’analyse ROC pour discriminer les groupes LVH des contrôles. La MCF a montré une précision diagnostique particulièrement élevée chez les patients atteints d’AL (AUC = 0,99, sensibilité 95% et spécificité 99%), de HCM (AUC = 0,97, sensibilité 87%, spécificité 95%), et d’ATTR (AUC = 0,94, sensibilité 81%, spécificité 94%). Chez les patients atteints de HCM, la valeur AUC de la MCF était également élevée et comparable à celle de la LVMI (0,92 vs. 0,93, P = 0,53). En discriminant la HCM des contrôles sains, la MCF (AUC = 0,97) a atteint une meilleure précision diagnostique que la FEVG (AUC = 0,55, P < 0,0001) et a montré une tendance à une meilleure précision par rapport à l’indice de masse LV (MI) (AUC = 0,93, P = 0,08).

Les figures 5A-C représentent les courbes de Youden pour les valeurs de MCF et de FEVG chez les patients atteints d’AL et d’autres formes d’HVG. La valeur seuil pour la MCF <50% et pour la FEVG <60% pourrait mieux identifier les patients avec une forte probabilité de CA.

Corrélation de la FCM avec la FEVG et l’IMVG et accord de l’observateur

Dans l’ensemble de la population de l’étude LVH, une corrélation significative mais faible a été trouvée entre la FCM et la FEVG (r = 0,43, 95%Cl 0,28-0,47, P < 0,0001). L’analyse de corrélation entre la FCM et la FEVG dans chaque groupe d’HVG était la meilleure pour les patients atteints d’HHD (r = 0,64, 95%Cl 0,4-0,8, P < 0,0001). Alors qu’il n’y avait aucune corrélation entre les deux paramètres chez les patients atteints de CMH (r = 0,2, 95%Cl 0,05-0,4, P = 0,1). Pour le MCF et le LVMI, une corrélation modérée a été trouvée chez tous les patients atteints d’HVG (r = -0,62, 95%Cl 0,69-0,54, P < 0,0001). En revanche, le coefficient de corrélation était le plus élevé dans la CMH (r = -0,75, 95%Cl 0,84-0,61, P < 0,0001) et modéré dans l’AC (r = -0,6, 95%Cl 0,7-0,48, P < 0,0001) ainsi que dans l’HHD (r = -0.54, 95%Cl 0,73-0,27, P = 0,0005).

La concordance interobservateur a été évaluée chez 20 sujets sélectionnés au hasard, qui ont été réanalysés par un autre investigateur, en aveugle des autres informations. La concordance interobservateur exprimée par les valeurs de kappa était de 0,82 (95%Cl-0,75-0,89).

Valeurs de référence et différences liées à l’âge et au sexe

En outre, la cohorte de 100 témoins sains appariés par l’âge et le sexe a été analysée en ce qui concerne les valeurs de référence pour le MCF (136,3 ± 24,4%). Les valeurs moyennes de MCF chez les femmes étaient significativement plus élevées (155,0 ± 18,7 % contre 126,6 ± 21,2 %, P < 0,0001). Il n’y avait pas de corrélation de la MCF avec l’âge (r = -0,02, 95%Cl -0,22-0,17, P = 0,8).

Discussion

Notre étude indique que chez les patients souffrant d’insuffisance cardiaque, la MCF a une excellente précision diagnostique pour identifier l’HVG et discrimine les patients avec AL des patients avec d’autres formes d’HVG. Comme elle englobe des informations sur la fonction globale du VG, la MCF peut être particulièrement utile dans les formes d’HVG, qui affectent la fonction du VG.

La MCF représente la relation entre le volume d’attaque et le volume myocardique. Le volume systolique est une mesure de la performance ventriculaire et détermine la sortie de sang de chaque contraction myocardique. En éliminant le volume myocardique du LV de l’évaluation du raccourcissement, la MCF représente un indice de la fonction myocardique qui délimite un indice volumétrique du raccourcissement myocardique. En cas d’HVG, une diminution de la FCM indiquerait un raccourcissement myocardique anormal, dû à des anomalies de la fonction ventriculaire et de la géométrie. Cependant, la FEVG peut rester normale même à des stades avancés en raison de réductions progressives de la capacité ventriculaire.

Bien que le volume myocardique ne soit pas spécifique et que le volume systolique soit affecté par un certain nombre de variables physiologiques, notre étude montre que la FCM a la capacité de discriminer l’AL des autres formes d’HVG. Cela peut être justifié par un grade plus élevé de déformation géométrique du LV ou un plus grand niveau de dysfonctionnement de la contractilité dans l’AL. L’épaississement de la paroi du ventricule gauche avec une augmentation de la masse du ventricule gauche et une diminution du volume end-diastolique du ventricule gauche semble plus prononcé dans l’AL que dans les autres formes d’HVG. D’autre part, la médication cardiaque a une influence directe sur le volume systolique. Nos résultats n’indiquent aucune différence dans la médication cardiaque entre les étiologies de l’HVG. Ces résultats pourraient dépeindre un bénéfice limité de la médication cardiaque chez les patients atteints d’AL.

Chez les patients atteints d’insuffisance cardiaque, le dysfonctionnement du LV seul, typiquement représenté par une FEVG altérée, est considéré comme le marqueur diagnostique clé pour la stratification du risque et la prise de décision clinique concernant la prévention.16-Cependant, la mesure de la FEVG seule donne une représentation incomplète du processus complexe de déformation et de dysfonctionnement du myocarde.19 En outre, la FEVG est souvent préservée dans l’HVG, en particulier dans la CMH et l’AC. Il serait donc utile de disposer de marqueurs diagnostiques combinant des informations sur la fonction et l’hypertrophie du VG, idéalement à un stade précoce. De plus, nous présentons une relation frappante entre la FCM et la classe fonctionnelle NYHA, ce qui suggère une corrélation importante entre la FCM et les symptômes d’insuffisance cardiaque.

La FCM a été décrite pour la première fois par King etal. comme une mesure volumétrique du raccourcissement myocardique pour étudier la performance myocardique dans l’HVG.20 La FCM a été estimée en utilisant des contours à main levée et des algorithmes de reconstruction échocardiographique 3D du VG. Dans un groupe hétérogène de diverses pathologies et de témoins, la MCF était plus faible dans l’hypertrophie par rapport aux sujets normaux. Les auteurs ont donc conclu que la FCM peut être utile pour évaluer les différences de performance du myocarde chez d’autres patients atteints d’hypertrophie. Tendler et al. ont étudié la valeur pronostique de la FCM chez des sujets atteints d’AC (34 sujets AL et 32 sujets ATTR).10 La masse du ventricule gauche a été mesurée par échocardiographie 2D standard à l’aide de la formule décrite par Devereux et al. .21 Ils ont conclu que la FCM est supérieure à la FEVG pour prédire la survie globale chez les patients atteints d’AL. En outre, la FCM a été étudiée chez des témoins sains.22 Les deux études de King et al. et de Tendler et al. étaient basées sur des mesures échocardiographiques, dont on sait qu’elles fournissent des données quantitatives d’une précision et d’une reproductibilité limitées, surtout lorsqu’elles sont comparées à la CMR, qui est la référence reconnue.23 Plus précisément, le calcul de la masse du ventricule gauche par échocardiographie en mode M ou en 2D, basé sur des hypothèses géométriques, a été entravé par une faible précision et reproductibilité inter-études.

Le calcul de la masse du ventricule gauche par CMR est supérieur à l’échocardiographie en 2D et associé à une évaluation quantitative précise et reproductible, et même les approches plus récentes utilisant l’échocardiographie en 3D ne montrent qu’une performance limitée, souffrant d’une variabilité et d’une sous-estimation substantielles.12,24 Par conséquent, nous supposons que le MCF tel que dérivé des images CMR est plus précis et reproductible. Nos résultats illustrent une bonne précision diagnostique de la FCM par rapport à la masse du ventricule gauche.

La FCM peut être déterminée rapidement et facilement à partir d’images CMR ciné standard, sans avoir besoin d’agents de contraste ou de logiciels de post-traitement spécifiques. Comme de nombreux patients atteints d’AC et d’insuffisance cardiaque congestive souffrent d’insuffisance rénale en raison d’un faible débit cardiaque et ne peuvent donc pas recevoir d’agents de contraste, la FCM peut réduire la nécessité d’études renforcées par contraste dans ce groupe de patients. La remarquable capacité d’une combinaison de la MCF et de la FEVG à identifier les patients présentant une HVG fait de la MCF un marqueur clinique à fort potentiel.

Nos données incluent également les valeurs de référence de la MCF dans un large groupe de témoins sains appariés par l’âge et le sexe. Nos résultats sont cohérents avec les données de l’étude cardiaque de Framingham, qui ont démontré des valeurs de MCF plus élevées chez les participants féminins et une association avec les événements cardiovasculaires.22 La survie sans événement était plus courte dans le quartile le plus bas de MCF, mais pas dans le quartile le plus bas de FEVG. Il est toutefois intéressant de noter que la FCM de notre population normale était plus élevée que celle de l’étude Framingham Heart Study, ce qui peut être dû d’une part à la différence de séquence d’imagerie, l’analyse de la FCM dans l’étude Framingham Heart Study étant basée sur l’écho de gradient et non sur la SSFP, et d’autre part à un biais de sélection. Les témoins de notre étude étaient tous sans aucune comorbidité, alors que jusqu’à un tiers des témoins de la Framingham Heart Study présentaient des facteurs de risque cardiovasculaire. En outre, il est possible que nous ayons inclus certains témoins sains et physiquement très actifs. Pourtant, le fait que nous ayons exclu le tissu trabéculaire et les muscles papillaires de la masse du VG peut également avoir introduit une sous-estimation systématique de la masse du VG et donc une surestimation de la FCM.

Limitations

L’analyse était une étude monocentrique, rétrospective et n’incluait que des Caucasiens blancs. Ainsi, elle peut ne pas être applicable à d’autres groupes de patients spécifiques ou à d’autres ethnies. Les seuils calculés de notre étude ne peuvent pas être généralisés et d’autres études prospectives sont nécessaires pour confirmer nos résultats. Le tissu trabéculaire et les muscles papillaires ont été exclus de la masse du VG et donc la masse réelle du VG peut être sous-estimée et la FCM surestimée. Nous n’avons pas comparé les données avec des mesures de déformation ou de nouveaux marqueurs tissulaires tels que le T1 natif ou la fraction de volume extracellulaire. Enfin, les athlètes n’ont pas été inclus dans l’analyse.

Conclusions

Chez les patients souffrant d’insuffisance cardiaque, la fraction de contraction myocardique (le rapport entre le volume systolique du VG et le volume myocardique) discrimine l’hypertrophie du VG causée par l’amylose des autres formes d’HVG. Comme elle peut facilement être dérivée d’images ciné standard sans contraste, elle peut être un marqueur très utile dans le bilan diagnostique des patients atteints d’HVG.

Reconnaissance

Nous remercions la Fondation Mach-Gaensslen Suisse pour son soutien financier dans la formation et la recherche en RMC.

Conflit d’intérêts : Aucun n’a été déclaré.