Source: The Conversation – in French – By Victor de Villedon de Naide, Doctorant en IRM cardiovasculaire et intelligence artificielle, Université de Bordeaux
L’ESSENTIEL
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L’IRM cardiaque est outil d’imagerie médicale incontournable pour la prise en charge des infarctus aigus du myocarde.
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Mais elle n’est pas toujours confortable pour les patients et son utilisation est complexe pour les radiologues et les cardiologues.
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Une équipe de recherche a mis au point une technique avancée pour permettre, dans le futur, une analyse plus précise et simplifiée.
Les maladies cardiovasculaires sont la principale cause de décès au niveau mondial. D’après l’Organisation mondiale de la santé, 19,8 millions de personnes en sont mortes en 2022, soit environ 32 % de tous les décès dans le monde. Parmi ces décès, 85 % ont été causés par un infarctus du myocarde ou un accident vasculaire cérébral (AVC).
En France, l’ensemble des maladies cardiovasculaires (infarctus du myocarde, AVC, embolies pulmonaires…) représentent la première cause de mortalité chez la femme, comptant 73 000 décès par an.
La place de l’IRM dans le diagnostic du patient
L’imagerie par résonance magnétique (IRM) cardiaque est un outil essentiel dans la prise en charge des patients souffrant de pathologies cardiovasculaires. Cet outil permet de récupérer des informations complètes du cœur entier, sans exposer le patient à des radiations, comme c’est le cas avec le scanner.
Grâce à l’IRM, différentes images du cœur sont récupérées (la plupart du temps en noir et blanc) et vont permettre au radiologue d’extraire des informations essentielles pour effectuer un diagnostic précis du patient et planifier un suivi adapté.
Cependant, le temps d’attente pour avoir une IRM est estimé de quatre à six mois. Cela s’explique par la grande complexité d’utilisation de l’IRM cardiovasculaire, qui n’est donc réservée qu’à quelques centres experts.
Cette complexité est intrinsèquement reliée au patient, au manipulateur radio et au radiologue, ou cardiologue, qui va analyser les images.
Apnées multiples pour le soigné et analyse laborieuse côté soignants
Lors d’un examen cardiaque, des images (en noir et blanc) sont collectées grâce à des séquences (on peut voir cela comme une partition musicale). La plupart de ces séquences vont nécessiter plusieurs apnées, afin d’éviter que l’image soit impactée par des artéfacts liés à la respiration et ainsi garantir des images de bonne qualité.
Du fait du grand nombre de séquences lancées lors d’un protocole d’IRM cardiaque classique, le patient devra rester de 40 à 60 minutes dans la machine, sans bouger, le tout en effectuant une moyenne de 60 apnées. Cela peut s’avérer difficile pour certains patients, comme les personnes âgées, qui auront une certaine difficulté à retenir leur respiration à plusieurs reprises.
Dans un second temps, une expertise est attendue au niveau du manipulateur radio, qui est la personne qui contrôle l’IRM, qui paramètre chaque séquence et communique avec le patient dans la machine. Chaque séquence nécessite un paramétrage minutieux, avec une moyenne de 400 clics à effectuer par protocole (contre 30 pour une imagerie du cerveau).
Une fois les images récupérées, c’est au tour du radiologue, ou du cardiologue, d’intervenir. Son but sera d’extraire des informations diagnostiques à partir des images. Aujourd’hui, le processus d’analyse se fait manuellement, coupe par coupe sur chaque séquence, ce qui est laborieux et drastiquement chronophage.
Un outil qui reste essentiel à l’analyse des infarctus aigus du myocarde
D’un point de vue général, les infarctus aigus se caractérisent par deux informations principales : d’une part la présence d’une cicatrice, d’autre part la présence d’un œdème qui, tous deux, affectent le myocarde.
Nous pouvons aussi noter la présence chez certains patients de thrombus (un caillot de sang qui, s’il se détache, peut obstruer un vaisseau sanguin), d’obstruction microvasculaire, ou d’infarctus des muscles papillaires (il s’agit de muscles se trouvant sur les parois du cœur qui jouent un rôle essentiel dans la régulation du rythme cardiaque et dans le fonctionnement des valves).
Pour visualiser une cicatrice, la technique de référence est fondée sur une séquence dite de rehaussement tardif en « sang blanc ». Cette séquence porte le nom de « sang blanc » de par le fait que le sang est visible en gris clair (et le myocarde en noir) sur l’image. Cette technique nécessite également une injection, par voie intraveineuse d’un agent de contraste inoffensif qui va se propager dans le corps et disparaître au bout d’un certain temps.
Lorsqu’une cicatrice est présente, l’agent de contraste restera bloqué dans l’espace extracellulaire de celle-ci et mettra plus de temps à disparaître. Le but cette technique est donc de récupérer une image à ce moment précis, ce qui permet une mise en évidence de la cicatrice qui apparaîtra sous forme d’un signal blanc « rehaussé ».
Pour visualiser l’œdème, l’imagerie par cartographie T2 permet la récupération d’images quantitatives : chaque pixel représente une valeur en millisecondes. Selon la valeur de celui-ci, il sera possible de déterminer si le myocarde est sain ou inflammé. Il est également possible d’intégrer de la couleur à cette image afin de visualiser rapidement la présence d’un œdème dans le muscle cardiaque.
Si nous résumons : lorsqu’un patient présente un infarctus aigu du myocarde, deux séquences distinctes sont nécessaires pour récupérer toutes les informations diagnostiques.
En plus des problèmes énoncés précédemment (longévité du protocole, nombreuses apnées, paramétrage des séquences et analyse fastidieuse des images), un problème majeur réside : le manque de différence entre le signal du sang (gris clair) et de la cicatrice (blanc) sur les images de référence en sang blanc. Cela peut s’avérer critique si celle-ci est collée à la paroi du sang : la taille de la cicatrice sera sous- ou surestimée.
Ce manque de contraste affecte également la détection des muscles papillaires infarcis (muscles papillaires atteints d’un infarctus), qui apparaîtront en blanc au milieu du sang gris. La visualisation précise des cicatrices et de ces muscles est un enjeu important, car ces informations ont un impact direct sur le diagnostic et sur la planification de suivi du patient.
Une nouvelle solution IRM plus rapide, confortable et précise
En manipulant la physique de l’IRM, il est maintenant possible de faire seulement apparaître les cicatrices sur l’image, sur fond noir : on appelle ça l’« imagerie en sang noir ». Cette technique, utilisée en routine, ne laisse plus aucun doute quant à la présence de cicatrices. Cependant, une information cruciale est manquante : où se trouve la cicatrice dans l’anatomie du cœur ?
Une nouvelle technique proposée récemment par notre équipe permet d’aller encore plus loin en combinant intelligemment, en une seule séquence, des images en « sang noir » (information sur les cicatrices) et en « sang blanc » (information sur l’anatomie) : elle est baptisée SPOT (« Scar-specific imaging with Preserved myOcardium visualizaTion » en anglais, ce qui en français signifie « imagerie de cicatrice, avec visualisation du muscle cardiaque préservée »).
Cette séquence laisse place à une solution convaincante pour répondre aux challenges quant au manque de contraste de l’imagerie en « sang-blanc ». Une visualisation en couleur des cicatrices dans l’anatomie du cœur est maintenant possible.
Pour s’adapter concrètement aux patients atteints d’un infarctus aigu du myocarde, notre équipe s’est basée sur la séquence SPOT, et est parvenue à ajouter des cartographies T2 en plus des images en « sang noir » et « sang blanc ». Cette nouvelle séquence appelée SPOT-MAPPING permet de faire du 3-en-1 : elle récupère en une seule séquence des informations sur l’anatomie, les cicatrices et l’œdème.
Cette séquence est aujourd’hui disponible et utilisée sur des patients dans les hôpitaux de Bordeaux en France et de Vienne en Autriche.
Cette technique aura un impact sur plusieurs niveaux. Le patient verra son temps passé dans l’IRM et son nombre d’apnées demandées réduit ; le manipulateur radio n’aura à paramétrer qu’une seule séquence et le radiologue verra son analyse simplifiée.
Aller encore plus loin en exploitant l’IA
L’un des aspects en constante évolution dans le monde et notamment dans le domaine médicale est l’intelligence artificielle (IA). Chaque jour, de nouvelles avancées sont développées, répondant à des besoins variés. La segmentation (contour) ou la détection d’objets font partie des nombreuses applications réalisables par IA.
Ces mêmes actions sont celles effectuées par le radiologue lorsqu’il analyse des images du cœur : il devra notamment segmenter le myocarde, la cicatrice et l’œdème, et détecter la présence de muscles papillaires infarcis. Une fois entraînée, l’IA pourra achever ces tâches de manière reproductible, tout en maintenant une précision proche de celle d’un professionnel.
Imaginez l’expertise du radiologue associée à l’efficacité de l’IA au service de la santé : le radiologue pourra pleinement se concentrer sur l’actuelle analyse des informations, et non plus sur leur récupération.
Notons que l’IA peut faire des erreurs, bien que cela arrive peu fréquemment : le radiologue aura toujours un regard sur ce que produit l’IA et pourra apporter des modifications. L’IA ne remplacera pas le corps médical : il sera son nouvel assistant.
Qu’attendons-nous pour former cette équipe imbattable ?
Ce projet a bénéficié du soutien de l’Agence nationale de la recherche (ANR), qui finance en France la recherche sur projets (ANR HEARTFACT ANR-21-CE03-0021). L’ANR a pour mission de soutenir et de promouvoir le développement de recherches fondamentales et finalisées dans toutes les disciplines, et de renforcer le dialogue entre science et société. Pour en savoir plus, consultez le site de l’ANR.
Victor de Villedon de Naide a reçu des financements de l’Agence nationale française de la recherche (Grant agreements Equipex MUSIC ANR-11-EQPX-0030, Programme d’Investissements d’Avenir ANR-10-IAHU04-LIRYC, ANR-22-CPJ2-0009-01) et du European Research Council (ERC) dans le cadre du European Union’s Horizon Europe research and innovation programme (Grant agreement No. 101076351)
Aurélien Bustin a reçu des financements de l’Agence nationale française de la recherche (Grant agreements Equipex MUSIC ANR-11-EQPX-0030, Programme d’Investissements d’Avenir ANR-10-IAHU04-LIRYC, ANR-22-CPJ2-0009-01) et du European Research Council (ERC) dans le cadre du European Union’s Horizon Europe research and innovation programme (Grant agreement No. 101076351)
– ref. Demain, une IRM cardiaque plus rapide, précise, confortable et en couleurs pour mieux visualiser les cicatrices du cœur – https://theconversation.com/demain-une-irm-cardiaque-plus-rapide-precise-confortable-et-en-couleurs-pour-mieux-visualiser-les-cicatrices-du-coeur-289106