Répétabilité et reproductibilité de l’imagerie par résonance magnétique assistée par manganèse cardiaque

Approbation éthique et consentement à participer

L’étude a été menée conformément à la Déclaration d’Helsinki, avec l’avis éthique favorable du Comité d’éthique de la recherche du sud-est de l’Écosse 2 (MEMRI-17/SS/0055, MEMORY-20/SS/0001) et avec le consentement éclairé écrit de tous les participants.

Population étudiée

Des volontaires sains adultes (≥ 18 ans) (n = 20) ont été recrutés dans le cadre de l’étude MEMORY [NCT04623788]. Des patients atteints d’infarctus aigu du myocarde (n = 20), de cardiomyopathie hypertrophique (n = 18) ou de cardiomyopathie dilatée non ischémique (n = 10) ont été recrutés au Edinburgh Heart Center dans le cadre de l’étude MEMRI [NCT03607669]. Les patients atteints d’infarctus aigu du myocarde devaient subir un infarctus du myocarde avec élévation du segment ST selon la définition universelle de l’infarctus du myocarde¹⁹ et coronaropathie prouvée par angiographie. Les patients devaient être cliniquement stables avec une fraction d’éjection ventriculaire gauche réduite (≤ 50 % par échocardiographie) secondaire à un ou plusieurs événements ischémiques aigus.

Le diagnostic de cardiomyopathie hypertrophique et de cardiomyopathie dilatée était basé sur l’échocardiographie ou l’imagerie par résonance magnétique selon les directives de la Société européenne de cardiologie^20,21. La cardiomyopathie hypertrophique a été définie comme une hypertrophie ventriculaire gauche (épaisseur de paroi ventriculaire gauche ≥ 15 mm dans n’importe quel segment) en l’absence de contraintes hémodynamiques²¹. La cardiomyopathie dilatée non ischémique était définie par la présence d’une altération de la fonction systolique ventriculaire gauche (fraction d’éjection ≤ 50 % dans les 12 mois) et d’une dilatation ventriculaire gauche (volume télédiastolique ventriculaire gauche > 105 mL/m² pour les hommes et > 96 mL/m² pour les femmes, ajusté sur l’âge et la surface corporelle), en l’absence de conditions de charge anormales (hypertension et maladie valvulaire) et de maladie coronarienne²⁰.

Imagerie par résonance magnétique

Tous les participants ont été scannés sur un scanner Siemens MAGNETOM Skyrafit 3 T (Siemens Healthineers, Erlangen, Allemagne) avec une bobine matricielle corporelle à 30 canaux. Des images cinématographiques à long axe de procession libre à l’état d’équilibre en apnée contrôlée électrographique dans des vues à deux, trois et quatre chambres ont été acquises. Des images ciné à axe court couvrant l’ensemble du ventricule gauche ont été prises à une épaisseur de coupe de 8 mm, un écart de 2 mm, un champ de vision de 300 × 400 mm, une matrice de 208 × 256, un temps de répétition de 2,9 ms, un temps d’écho de 1,2 ms, un angle de bascule de 64– 790, résolution temporelle < 50 ms, avec 30 phases par cycle cardiaque, résolution d'image dans le plan 1,1 × 1,5 mm à 1,3 × 1,7 mm.

Tous les participants ont subi une imagerie par résonance magnétique améliorée au gadolinium, suivie d’une imagerie améliorée au manganèse. Celle-ci a été réalisée à au moins 48h d’intervalle. De plus, des volontaires en bonne santé ont subi une imagerie par résonance magnétique rehaussée au manganèse, 3 mois après l’imagerie de base.

Cartographie T1

Pour les volontaires sains, la cartographie T1 a été acquise avec une séquence de récupération d’inversion Look-Locker modifiée^22,23 et chez les patients, la cartographie T1 a été acquise avec une récupération d’inversion Look-Locker modifiée raccourcie [(WIP #1048 Siemens Healthineers), with a 5(3)3] modèle d’échantillonnage et les paramètres typiques suivants : épaisseur de tranche 8,0 mm avec un écart de 1,6 mm, champ de vision = 360 × 280 mm, temps de répétition 388,8 ms ; temps d’écho 1,07 ms, matrice 256 × 115. Pour minimiser les artefacts d’image, l’acquisition a été réalisée avec la région d’intérêt (le cœur) à l’isocentre, un petit volume de cale appliqué autour du myocarde et un grand champ de vision (400 mm). Toute la cartographie T1 a été acquise avec une correction de mouvement non rigide. Les mêmes paramètres ont été utilisés pour la reproductibilité scan-rescan, la tranche choisie étant appariée visuellement par le cardiologue superviseur à l’aide de repères anatomiques appropriés pour s’assurer que le même emplacement était analysé.

Rehaussement tardif au gadolinium

Des images de rehaussement tardif au gadolinium ont été acquises après injection intraveineuse de gadobutrol (0,1 mmol/kg ; Gadovist, Bayer, Allemagne) en utilisant une seule apnée par tranche avec une pile à axe court et des orientations à axe long. Une pile T1 complète à petit axe a été acquise avant et 10 min après l’administration de contraste comme décrit précédemment^16,17.

Infusion de manganèse

L’imagerie par résonance magnétique renforcée au manganèse a été réalisée avec une perfusion intraveineuse de diphosphate de dipyridoxyle de manganèse [5 μmol/kg (0.1 mL/kg) at 1 mL/min; Exova SL Pharma, Wilmington, Delaware, USA] et a été décrit précédemment^16,17. Après une pile T1 native complète à axe court, une seule tranche à axe court ventriculaire médian a été identifiée et réalisée à cet endroit toutes les 2,5 min pendant 30 min après le début de la perfusion de manganèse, moment auquel une pile T1 complète à axe court a été répétée ( Figure supplémentaire S1).

Une seule coupe mi-ventriculaire a été choisie pour les volontaires sains. Pour les patients, la coupe petit axe a été identifiée par le cardiologue superviseur, guidé par l’imagerie de rehaussement tardif au gadolinium, les cartes T1 natives et les images ciné pour représenter le myocarde anormal (Fig. 1). Pour les patients atteints d’infarctus aigu du myocarde, la zone de l’infarctus a été évaluée par des images tardives au gadolinium et pour réduire la variabilité, des régions de référence automatisées d’intérêt ont été générées dans la région de l’infarctus.

Pour les patients atteints de cardiomyopathie hypertrophique, les régions d’hypertrophie maximale et de fibrose ont été sélectionnées et pour la cardiomyopathie dilatée, une coupe ventriculaire médiane à axe court a été sélectionnée. La tranche choisie a été appariée visuellement par le même cardiologue superviseur pour un balayage répété.

L’analyse d’image

Toutes les analyses des cartes T1, du rehaussement tardif du gadolinium et des séquences volumétriques et fonctionnelles dérivées du ciné ont été effectuées à l’aide de Circle CVI (Circle Cardiovascular Imaging, CVI42 v5.3.6, Calgary Canada) comme décrit précédemment^16,17. L’analyse des images a été effectuée par deux observateurs formés à l’IRM qui n’ont pas été informés des détails des participants.

Toutes les images ont été évaluées pour les artefacts causés par les effets de susceptibilité et les mouvements cardiaques ou respiratoires. La présence d’artefacts a conduit à l’exclusion de tous les segments myocardiques affectés. Les bordures endocardiques et épicardiques ont été définies manuellement sur toutes les images conventionnelles à axe court pour les mesures volumétriques et de mouvement des parois, puis ont été copiées sur les images de carte T1 correspondantes pour analyse avec des ajustements manuels minimes. La coupe basale ventriculaire gauche à petit axe a été identifiée comme l’image contenant au moins 50 % de myocarde circonférentiel en fin de diastole. Les muscles papillaires ont été inclus dans la masse et exclus de l’analyse volumétrique.

La variation segmentaire de la T1 native et post-manganèse et de l’absorption myocardique de manganèse (Ki) n’a été évaluée que chez des volontaires sains. Les valeurs T1 ont été dérivées des segments 7 à 12 (tranche mi-ventriculaire) d’un modèle standard à 16 segments, ainsi que septales (région d’intérêt dans la paroi mi-septale) et globales (moyenne des 6 segments de la tranche mi-ventriculaire ) valeurs. Après contournage, un décalage épicardique et endocardique supplémentaire de 20 % a été appliqué automatiquement pour minimiser l’effet de volume partiel pour toutes les analyses de carte T1.

Pour les patients atteints d’infarctus du myocarde, une région d’intérêt de référence a été générée manuellement dans le myocarde à distance, avec un ajustement manuel minimal basé sur la paroi opposée à l’infarctus défini par l’amélioration tardive du gadolinium et le mouvement de la paroi par des séquences ciné si nécessaire. Compte tenu de l’absence de consensus établi sur la quantification, un seuil de 2 × SD au-dessus du myocarde distant a été utilisé pour la zone à risque²⁴. Le tissu péri-infarctus a été défini comme un rehaussement tardif au gadolinium négatif mais avec un T1 élevé dans la zone à risque (> 2 × SD) dans le territoire artériel lié à l’infarctus. Pour les patients atteints de cardiomyopathie hypertrophique, les régions d’intérêt ont été tracées dans les zones présentant une hypertrophie et une fibrose (guidées par un rehaussement tardif au gadolinium). Chez les patients atteints de cardiomyopathie dilatée, des régions ont été dessinées dans la paroi septale moyenne, en raison de l’absence de rehaussement tardif au gadolinium (Fig. 1). Pour l’imagerie série T1 post-manganèse, les régions d’intérêt dessinées manuellement à partir de l’image pré-contraste ont été transférées à toutes les images post-contraste suivantes pour assurer la cohérence.

Reproductibilité intra et inter-observateur

Pour tester la variabilité intra-observateur, les scans ont été analysés dans un ordre aléatoire, deux fois par le même opérateur, à 6 mois d’intervalle pour réduire le risque de biais de rappel. Pour tester la variabilité inter-observateur, dix ensembles de données aléatoires de chaque cohorte de patients et ensemble de données de volontaires sains ont été analysés par un deuxième observateur.

Répétabilité scan-rescan

Une analyse par balayage-rebalayage a été réalisée sur un sous-ensemble de volontaires sains (n ​​= 10) qui ont subi une imagerie par résonance magnétique cardiaque rehaussée au manganèse 3 mois après l’examen initial.

Modélisation cinétique

Pour dériver des estimations quantitatives et évaluer l’absorption différentielle de manganèse, une analyse de modèle cinétique a été effectuée, comme décrit précédemment.^16,17,25. La modélisation cinétique était basée sur une formulation de modèle Patlak à deux compartiments^12,14. En bref, le modèle consiste en (i) un compartiment réversible (v_e), comparable à l’espace intravasculaire et interstitiel et (ii) un compartiment irréversible (v_je) comparable à l’espace intracellulaire, dans lequel une accumulation irréversible de l’agent de contraste est anticipée pendant la période d’imagerie (30 min). La concentration artérielle (dérivée du pool sanguin T1) représente la délivrance de l’agent de contraste dans le tissu myocardique et constitue la fonction d’entrée artérielle.

Skjöld et al. ont précédemment dérivé une formulation de modèle Patlak pour l’imagerie par résonance magnétique cardiaque améliorée au manganèse¹⁴démontrant qu’une constante d’influx unidirectionnel apparent (Pour) pour le transfert du manganèse du plasma vers les compartiments irréversibles v_je, peut être mesuré, en utilisant Eq. (1):

où C_t et C_un sont respectivement la concentration de manganèse dans le tissu myocardique et le pool sanguin (fonction d’entrée artérielle). Cette formulation est équivalente au modèle de Patlak ¹² et décrit que si un produit de contraste est piégé de manière irréversible dans le tissu pendant la période d’imagerie, la concentration tissulaire instantanée divisée par la concentration artérielle instantanée tracée par rapport à la concentration artérielle intégrée divisée par la concentration artérielle instantanée, entraînera une linéarisation des données. Le gradient de cette ligne représente la constante d’influx unidirectionnel apparent Pource qui équivaut à :

où k1, k2, et k3 sont les constantes de vitesse individuelles du modèle compartimental présenté. Une représentation visuelle de la constante d’influx Ki est donnée dans la Fig. S2 supplémentaire.

analyses statistiques

Les données sont exprimées en moyenne ± écart type ou moyenne (intervalle de confiance à 95 %) pour les variables continues ou la médiane [interquartile range] où il n’est pas normalement distribué. Les variables catégorielles sont présentées en nombre (pourcentage). Les données ont été analysées à l’aide de tests de Student appariés ou non appariés. t-tests, modèle à effets mixtes, analyse de régression linéaire et coefficients de corrélation de concordance de Lin. La variance de groupe a été examinée avec le test de Brown-Forsythe. Le coefficient de variation (%) a été défini comme la moyenne des moyennes divisée par l’écart type de la différence moyenne. La répétabilité et la reproductibilité ont été déterminées à l’aide de l’analyse de Bland-Altman et le biais (différence moyenne) est présenté à côté des limites d’accord à 95 %. L’analyse statistique a été effectuée à l’aide de GraphPad Prism (version 8.0, logiciel GraphPad, San Diego, Californie, États-Unis). La signification statistique a été prise comme un P bilatéral–valeur < 0,05.