Perfusion CT à l'effort chez les patients souffrant de douleurs thoraciques

Arrière-plan. Aux États-Unis, plus de 8 millions de patients doivent être évalués chaque année aux urgences pour des douleurs thoraciques aiguës. Le coût estimé de ces évaluations est supérieur à 10 milliards de dollars et la perte de productivité économique est probablement beaucoup plus importante. La tomodensitométrie multidétecteur (MDCT) est une alternative populaire à l'angiographie coronarienne invasive diagnostique (ICA) (Deetjen, et al. 2007, Schroeder, et al. 2008, de Roos 2010) et gagne une large acceptation clinique pour sa capacité à exclure des maladie coronarienne (CAD) (Hulten, Bittencourt, Ghoshhajra et Blankstein 2012). Cependant, chez les patients souffrant de douleurs thoraciques aiguës, les résultats anormaux de la coronarographie par TDM (CTCA) entraînent fréquemment une imagerie de perfusion myocardique nucléaire (MPI) supplémentaire pour déterminer l'importance hémodynamique de la sténose coronarienne (Garcia, Lessick et Hoffmann 2006, Deetjen et al. 2007 , Miller et al. 2008, Schroeder et al. 2008, de Roos 2010). En effet, la présence et l'étendue de l'ischémie myocardique sont plus importantes que la sévérité d'une sténose coronarienne pour identifier les patients qui bénéficieraient d'une revascularisation coronarienne. En conséquence, avec l'intérêt croissant pour l'évaluation simultanée de l'anatomie coronarienne et l'importance hémodynamique de la coronaropathie dans un seul test, les études se sont concentrées sur le potentiel de la MDCT pour évaluer la perfusion myocardique (Techasith et Cury 2011). Un obstacle que cette approche doit surmonter est qu'elle repose sur l'évaluation visuelle de tranches 2D sélectionnées manuellement, plutôt que sur l'analyse 3D de l'ensemble du myocarde, et nécessite un ajustement manuel des fenêtres de contraste, toutes deux comportant le risque de manquer des défauts de perfusion sous-endocardiques.

Données antérieures et hypothèse. Pour surmonter ces limites, nous avons récemment développé une technique d'analyse 3D quantitative de la perfusion myocardique, qui utilise la distribution de l'atténuation des rayons X pour calculer pour chaque segment myocardique un indice de gravité et d'étendue de l'anomalie de perfusion (Kachenoura, et al. 2010) . Après avoir confirmé la capacité de cette analyse à détecter des anomalies de perfusion induites par le régadénoson chez des patients consécutifs référés pour CTCA (Mor-Avi, et al. 2012), nous proposons une nouvelle étude visant à déterminer l'intérêt de cette méthodologie chez des patients se présentant à l'urgence département avec douleur thoracique aiguë. Nous avons sélectionné cette cohorte pour valider davantage l'analyse de perfusion CT et pour déterminer si elle fournit une utilité additive par rapport à CTCA seul, car ces patients sont de plus en plus référés par les services d'urgence pour CTCA en grand nombre, au lieu de tests de stress vasodilatateurs nucléaires, perdant ainsi des informations physiologiques précieuses. Parce que notre indice de perfusion a été spécifiquement conçu pour prendre en compte le fait que les défauts de perfusion induits par le stress sont sous-endocardiques, nous émettons l'hypothèse que notre analyse quantitative 3D peut identifier avec précision les patients se présentant aux urgences avec une douleur thoracique aiguë due à une sténose coronarienne sous-jacente hémodynamiquement significative, aider à identifier les individus les plus susceptibles de bénéficier de la revascularisation, et ainsi améliorer la capacité à prédire les résultats des patients. En effet, notre étude précédente a montré qu'avec le régadénoson, notre indice de perfusion est 2 à 3 fois plus élevé dans les segments myocardiques alimentés par des artères présentant une sténose importante (Patel, et al. 2011), et améliore ainsi le diagnostic de CAD hémodynamiquement significative.

Objectifs. Cette étude a été conçue pour atteindre les objectifs suivants : (1) tester l'hypothèse ci-dessus en comparant les données de perfusion de stress MDCT avec les données de réserve de débit fractionnaire invasive (FFR) chez les patients présentant une sténose importante qui subissent une ICA ; et (2) pour déterminer la valeur ajoutée de la perfusion MDCT en tant que complément au CTCA pour prédire les résultats des patients.

Étudier le design. Dans cette étude, l'imagerie MDCT sera réalisée pendant le stress régadénoson chez environ 150 patients consécutifs souffrant de douleurs thoraciques référés pour CTCA, qui acceptent de subir une imagerie MDCT supplémentaire pendant le stress vasodilatateur. Patients présentant des contre-indications au CTCA, y compris des allergies connues à l'iode, un dysfonctionnement rénal (créatinine > 1,6 mg/dL), une incapacité à effectuer une apnée de 10 secondes et des contre-indications aux bêta-bloquants ou au régadénoson, telles qu'une bronchopneumopathie chronique obstructive, un stade avancé un bloc cardiaque ou une pression artérielle systolique < 90 mmHg, seront exclus de l'étude. De plus, les patients ayant des antécédents de chirurgie cardiothoracique ou d'implantation d'un stimulateur cardiaque ou d'un stent coronaire seront exclus. La perfusion myocardique sera évaluée à l'aide d'une analyse volumétrique quantitative, mais ne sera pas signalée au médecin référent afin d'éviter les biais de référence. Chez chaque patient, nous collecterons les informations suivantes au moment de l'inscription : âge, sexe, taille, poids, tension artérielle, tabagisme, antécédents de maladie cardiaque, d'hypertension, d'accident vasculaire cérébral et de diabète. De plus, un échantillon de sang sera obtenu pour permettre l'analyse des lipides et des enzymes cardiaques. Dans un sous-groupe de patients qui subissent également une ICA, la perfusion MDCT sera comparée aux résultats de l'ICA, y compris le degré de sténose et la FFR. L'inscription sera arrêtée lorsque 30 patients avec des données ICA seront inscrits (sur la base d'une analyse de puissance). Tous les patients de l'étude seront suivis pour déterminer la valeur prédictive de la perfusion MDCT pour les événements cardiovasculaires majeurs à 1 mois et 1 an après la présentation.

Protocole d'imagerie MDCT. Le métoprolol bêta-bloquant sera administré par voie orale (50 mg, 1 heure avant l'imagerie) et/ou par voie intraveineuse (5 à 15 mg immédiatement avant l'imagerie), si nécessaire pour atteindre une fréquence cardiaque cible < 70 bpm. Les images seront acquises pendant la respiration suspendue (scanner iCT 256 canaux, Philips). Dans un premier temps, le CTCA sera réalisé au repos selon le protocole clinique standard. Ensuite, le régadénoson (Lexiscan, Astellas) sera administré (0,4 mg, i.v. bolus) au moins 15 minutes plus tard pour assurer la clairance du produit de contraste. Un ensemble supplémentaire d'images sera acquis 1 minute après l'administration de régadénoson pour assurer l'imagerie pendant le pic d'effet vasodilatateur. Les images de stress seront acquises suite à l'injection de 50 ml de produit de contraste iodé à un débit de 4 ml/sec, en utilisant un déclenchement prospectif, afin de minimiser l'exposition aux rayonnements, ce qui donne une moyenne de 2 mSv pour l'analyse de stress supplémentaire.

Analyse d'images MDCT. La perfusion myocardique sera analysée à la fois au repos et lors d'un stress vasodilatateur. Suite à l'initialisation manuelle des limites endo- et épicardiques en 5 à 6 tranches, les surfaces 3D endo- et épicardiques seront automatiquement estimées à l'aide de la technique level-set (Corsi, et al. 2005). La région d'intérêt 3D confinée entre les surfaces endocardique et épicardique sera identifiée comme myocarde VG et divisée en segments myocardiques 3D en forme de coin, selon la segmentation AHA standard (Cerqueira, et al. 2002) : 6 basaux, 6 mi-ventriculaires, et 4 segments apicaux. Pour chaque segment myocardique, la valeur moyenne d'atténuation des rayons X sera automatiquement mesurée en unités Hounsfeld (HU). Ensuite, l'atténuation des rayons X dans toutes les tranches LV de la base à l'apex sera utilisée comme décrit précédemment (Kachenoura, et al. 2010) pour générer un affichage en œil de bœuf de l'atténuation myocardique normalisée par l'atténuation moyenne de la cavité LV, ressemblant aux yeux de taureau MPI. Contrairement à notre étude précédente sur les défauts de perfusion fixes (Kachenoura, et al. 2010), dans laquelle les yeux de taureau affichaient une atténuation transmurale, dans cette étude, nous allons également créer des yeux de taureau d'atténuation sous-endocardique pour optimiser la visualisation des défauts de perfusion sous-endocardiques induits par le stress. En plus des affichages en œil de bœuf de l'atténuation sous-endocardique, ces informations seront cartographiées sur la surface endocardique reconstruite en 3D pour faciliter l'appréciation de l'emplacement et de l'étendue de l'anomalie de perfusion. Cet affichage 3D permet de faire pivoter manuellement le modèle pour permettre une visualisation sous n'importe quel angle et offre une vue plus réaliste de la zone hypo-améliorée avec moins de distorsion que les yeux du taureau. Enfin, pour chaque segment myocardique, un indice quantitatif d'étendue et de sévérité de l'anomalie de perfusion, Qh, sera calculé comme un produit mathématique du nombre de voxels à faible atténuation en pourcentage du volume total du segment, reflétant l'étendue de la défaut, et la différence entre l'atténuation dans ces voxels et l'atténuation normale précédemment déterminée dans le même emplacement anatomique, reflétant la gravité du défaut (Kachenoura, et al. 2010).

Détection objective des anomalies de perfusion. Pour permettre une détection objective des anomalies de perfusion, les données recueillies dans notre étude pilote antérieure ont été utilisées pour déterminer les valeurs seuils d'anomalie pour l'indice de perfusion Qh. Les segments myocardiques ont été divisés en deux groupes selon les résultats du CTCA : les segments alimentés par des artères coronaires avec une sténose située de manière proximale par rapport au segment spécifique et provoquant un rétrécissement luminal > 50 % sur le CTCA, et des segments alimentés par des artères sans sténose significative ou avec une sténose située distalement par rapport au segment. L'analyse de la courbe récepteur-opérateur (ROC) a été utilisée pour déterminer les seuils d'anomalie optimaux pour l'indice Qh pour le repos et le stress. Nous utiliserons ces seuils dans l'étude prospective prévue pour classer objectivement la perfusion myocardique segmentaire comme normale ou anormale. Les segments avec Qh supérieur au seuil correspondant seront considérés comme anormaux. Un territoire d'une artère coronaire individuelle sera considéré comme anormal lorsque l'indice de perfusion est anormal dans au moins un segment. Pour l'analyse patient par patient, une perfusion anormale sera diagnostiquée lorsqu'au moins un territoire est anormal.

Comparaisons inter-techniques. Afin de permettre des comparaisons entre les résultats de perfusion MDCT et ICA, l'anatomie coronaire représentée sur le rendu volumique MDCT du cœur de chaque patient sera utilisée pour déterminer le territoire de perfusion de chaque artère et de ses branches principales, c'est-à-dire pour attribuer chaque segment myocardique au territoire de une artère coronaire spécifique. Cela nous permettra de prédire une perfusion normale ou anormale dans chaque segment sur la base des déterminations ICA de la présence, de l'emplacement et de la sévérité de la sténose. Une sténose significative sera définie par une diminution de 50 % et séparément de 70 % de la section transversale luminale. Des comparaisons avec l'ICA seront effectuées pour l'indice de perfusion Qh en lui-même, et également en complément des résultats du CTCA, c'est-à-dire le pourcentage de rétrécissement luminal et la FFR. Toutes les comparaisons inter-techniques seront effectuées segment par segment, territoire vasculaire et patient par patient. L'accord inter-technique sera évalué en calculant la sensibilité, la spécificité, les valeurs prédictives positives et négatives (VPP, VPN) et l'exactitude globale par rapport à l'étalon de référence respectif. La précision de la perfusion MDCT combinée aux résultats du CTCA sera comparée à celle du CTCA seul pour déterminer la valeur clinique ajoutée des données de perfusion MDCT.

Suivi des patients. Les patients inscrits à l'étude seront suivis pendant au moins 1 an à compter de l'épreuve d'effort pour les événements cardiovasculaires indésirables majeurs, y compris la revascularisation coronarienne, l'hospitalisation pour angor instable, l'infarctus du myocarde ou le décès. Ces informations seront obtenues à partir des dossiers médicaux des patients, de l'index des décès de la sécurité sociale et des appels téléphoniques au domicile des patients. Les données de suivi collectées seront utilisées pour déterminer la prévalence des événements indésirables chez les patients présentant une sténose coronarienne > 50 % et une perfusion anormale, qui sera comparée aux patients restants (test du chi carré). Les données de suivi seront également utilisées pour étudier la capacité des anomalies de perfusion induites par le régadénoson détectées sur les images MDCT à prédire la survie sans événement. Ceci sera réalisé par une analyse de régression logistique univariée, suivie d'une régression multivariée pour les variables trouvées pour prédire les résultats par la régression univariée. La valeur prédictive de la combinaison de la sténose sur CTCA avec des défauts de perfusion sera comparée à celle des marqueurs conventionnels, tels que le pourcentage de rétrécissement coronaire luminal sur CTCA seul, les enzymes cardiaques et le score de risque TIMI. Enfin, nous déterminerons si la combinaison de ces marqueurs conventionnels avec les données de perfusion dérivées de la MDCT permettrait de mieux prédire les résultats des patients que l'un ou l'autre seul.

Résultats attendus. Nous prévoyons que les anomalies de perfusion détectées sur les images MDCT seront en corrélation avec les résultats de l'ICA et, lorsqu'elles seront ajoutées aux résultats du CTCA, amélioreront la précision de l'évaluation MDCT de la CAD par rapport à ces normes de référence. De plus, nous prévoyons que lorsqu'elles sont ajoutées aux marqueurs conventionnels, tels que les enzymes cardiaques et le score de risque TIMI, les anomalies de perfusion MDCT induites par le stress vasodilatateur prédiront mieux les événements cardiovasculaires indésirables que ces seuls indices traditionnels.

Innovation et importance. À notre connaissance, il s'agira de la première étude à valider par rapport à l'évaluation 3D quantitative de référence ICA la perfusion myocardique à partir d'images MDCT obtenues lors d'un stress vasodilatateur chez des patients référés pour une évaluation CTCA de douleurs thoraciques aiguës. Ces patients sont de plus en plus référés pour CTCA en grand nombre, au lieu de tests de stress vasodilatateurs nucléaires, perdant ainsi des informations physiologiques précieuses. Parce que l'ajout de la perfusion d'effort permettra d'élucider l'impact des lésions coronaires dans le même test, un tel ajout promet d'améliorer les performances diagnostiques du scanner cardiaque dans l'évaluation des douleurs thoraciques aiguës. Cette méthodologie peut s'avérer être une alternative unique aux tests en série coûteux. De plus, s'il est prouvé que cette approche globale permet de mieux prédire les résultats des patients par rapport aux algorithmes cliniques actuels, elle pourrait devenir un nouvel outil de stratification des risques et de planification du traitement de chaque patient. Nous prévoyons que les résultats de notre étude soutiendront l'utilisation de cette méthodologie chez chaque patient souffrant de douleurs thoraciques référé pour CTCA, similaire à l'utilisation de routine du stress vasodilatateur avec MPI.