Titre	DEBIT CARDIAQUE NON INVASIF : Doppler Oesophagien et autres modalités.
Auteur	Dr Anne-Pascale FORGET
	Service des Urgences. Hal Salengro. CHRU Lille, 59037 LILLE Cedex. e-mail : apforget@chru-lille.fr

1. Doppler transoesophagien, transtrachéal et susternal 

2. Impédancemétrie thoracique

3. Analyse de l’onde de pression artérielle (méthode du pulse contour) 

4. Echocardiographie :

5. Conclusion

6. Bibliographie

La mesure du débit cardiaque (Qc) est souvent indispensable en anesthésie-réanimation. La pression artérielle (PA) et les autres paramètres mesurés en routine, constituent des mauvais indicateurs de défaillance hémodynamique (1-3). Au cours de la chirurgie à haut risque, Shoemaker et al. ont démontré que la diminution du Qc en per-opératoire était prédictive d’une évolution postopératoire péjorative alors que la PA n’était pas modifiée (4). Cette observation suggère qu’une réanimation per-opératoire guidée par la mesure du Qc peut améliorer l’évolution postopératoire. Enfin, dans les situations hémodynamiques difficiles, la mesure du Qc peut être nécessaire afin d’orienter la thérapeutique et de surveiller son efficacité : administration d’un remplissage, de drogues inotropes ou vasoconstrictrices….

L’utilisation du cathéter de Swan-Ganz a été pendant de nombreuses années la seule méthode fiable de mesure du Qc malgré les nombreux pièges susceptibles d’altérer la précision des mesures obtenues. Son caractère invasif et la réévaluation récente de son rapport bénéfice-risque ont considérablement limité ses indications (5). Le développement de nouvelles techniques rapides, faciles, pas ou peu invasives a ainsi été encouragé.

Techniques de mesure non-invasive du Qc :

1. Doppler transoesophagien, transtrachéal et susternal :

La mesure non invasive ou semi-invasive de la vitesse d’écoulement du sang dans l’aorte thoracique ascendante ou descendante permet l’estimation du Qc.

Principes techniques de la mesure du Qc par effet Doppler: Les ultrasons sont des vibrations mécaniques comparables aux sons audibles mais de fréquence plus élevée. Dans un tissu immobile, la fréquence des ondes rétrodiffusées par les tissus est identique à celle des ondes incidentes émises par les cristaux piezo-électriques de la sonde Doppler. A l’opposé, lorsqu’une onde ultrasonore rencontre un diffuseur en mouvement, sa fréquence va être modifiée et les ondes rétrodiffusées vers la sonde auront une fréquence différente des ondes incidentes. La différence de fréquence mesurée permet le calcul de la vitesse de déplacement de la colonne sanguine en mouvement. La mesure du Qc par Doppler est obtenue par utilisation d’un Doppler continu : tous les écoulements rencontrés par le faisceau ultrasonore sur son trajet sont étudiés. Le positionnement d’une sonde Doppler à proximité de l’aorte permet l’insonation de l’aorte thoracique et le calcul de la vitesse moyenne d’écoulement du sang (Vmoy) dans celle-ci. Le débit aortique (QAo) pourra alors être obtenu selon la formule: QAo = Vmoy.(p D² /4), où D est le diamètre aortique.

Les relations anatomiques étroites entre l’aorte thoracique descendante et l’œsophage (figure 1) ont permis le développement de la mesure du Qc par Doppler transoesophagien (DTO) (6) : la sonde Doppler est rapidement et facilement insérée et est descendue sur 35 à 40 cm dans l’œsophage. Le flux sanguin dans l’aorte thoracique descendante est aisément identifié sur le profil de vélocités affiché à l’écran et surtout sur les caractéristiques sonores typiques du flux aortique. L’obtention d’une mesure Doppler aortique ne prend habituellement que quelques minutes. La sonde peut alors être laissée en place et permet l’enregistrement en continu du flux sanguin aortique. Le déplacement secondaire de la sonde dans l’œsophage est fréquent : une simple rotation de la sonde est alors souvent suffisante pour récupérer une mesure fiable. Une formation minimale (moins de 12 examens) à cette technique permet d’améliorer la qualité des résultats obtenus (7). Deux types d’informations peuvent être apportées au clinicien grâce au DTO :

Figure 1 : Doppler transoesophagien.

Relations anatomiques entre l’œsophage et l’aorte thoracique descendante. La figure représente le spectre de vélocité aortique normale et ceux observés dans les principales insuffisances circulatoires. Une hypovolémie est caractérisée par un raccourcissement du temps d’éjection ventriculaire corrigé vis à vis de la durée du cycle cardiaque (TEjc). Une insuffisance ventriculaire gauche est caractérisée par une diminution de la vitesse maximale des érythrocytes dans l’aorte (Vmax) et par une diminution de l’accélération moyenne systolique (MA). Une augmentation de la post-charge est caractérisée par l’association des anomalies précédentes.

-         Estimation du Qc : Le Qc peut être calculé à partir du DTO à 2 conditions : (i) la surface aortique doit être connue afin d’estimer le débit dans l’aorte thoracique descendante (QAo) à partir de la vélocité moyenne aortique (VAo). Elle est estimée soit par un capteur échographique placée dans la sonde œsophagienne (8) soit à partir de normogrammes intégrant l’âge, le poids et la taille. (ii) Le Qc est estimé à partir du QAo descendant en considérant que 30% du Qc est destiné aux troncs supra-aortiques. La corrélation entre le Qc mesuré par thermodilution et par DTO a été largement testée en anesthésie et en réanimation. La corrélation entre les mesures du Qc obtenues par thermodilution et par DTO est variable d’une étude à l’autre (8-12). Toutefois, les auteurs s’accordent à dire que la mesure du Qc par DTO a une fiabilité suffisante pour orienter la prise en charge thérapeutique et jugent le DTO comme un bon monitorage des variations du Qc au cours de l’évolution.

 -         la forme des courbes de vélocité (figure 1) permet l’évaluation de la fonction VG, du remplissage voire de la post-charge VG qui peuvent être évaluées à partir d’indices dérivés de la courbe Doppler aortique (13). Une diminution du temps utilisé au cours d’un cycle cardiaque pour l’éjection ventriculaire (temps d’éjection corrigé) suggère l’existence d’une hypovolémie. La vitesse maximale des érythrocytes et l’accélération de la colonne sanguine au début de la systole constituent des indices de la performance VG. Enfin, une diminution du temps d’éjection systolique associé à une diminution des indices de performance ventriculaire suggère une augmentation de la post-charge VG (13). Aussi, la simple visualisation du profil de vélocités aortiques et le calcul de paramètres mathématiques simples permet d’orienter les décisions thérapeutiques vers un remplissage vasculaire ou un traitement par inotrope. L’utilisation du DTO dans différentes circonstances chirurgicales telles que la chirurgie cardiaque ou pendant l’ostéosybthèse des fractures du col fémoral permet ainsi un meilleur contrôle de la volémie et améliore le pronostic post-opératoire (14,15). Les nombreux avantages du DTO (peu invasif, rapide, facile) rendent compte de son intérêt potentiel en anesthésie-réanimation.

D’autres abords Doppler de l’aorte thoracique ont été proposés : la mesure du débit dans l’aorte ascendante est possible par voie trans-trachéale grâce à l’utilisation de sondes d’intubation équipées, à leurs extrémités, d’un capteur Doppler. L’obligation d’utiliser des sondes d’intubation spécifiques, des difficultés techniques d’acquisition du signal et la corrélation parfois décevante des mesures obtenues avec le Qc limitent actuellement l’expansion de cette technique (16,17).

 L’abord transcutané par voie sus-sternale permet la mesure de l’écoulement du sang dans la partie distale de la crosse aortique. Cette technique, non invasive, permet la mesure d’un débit suffisamment corrélé avec le Qc pour orienter la prise en charge thérapeutique d’un patient en état de choc (18,19). Les principales limites de cette technique sont l’impossibilité d’obtenir des mesures chez plus de 10% des patients et la nécessité d’une formation initiale de l’opérateur (18).

2. Impédancemétrie thoracique :

L’entrée et la sortie de sang dans le thorax à chaque systole provoque des modifications des propriétés électriques du thorax qui peuvent être mesurées par le calcul de l’impédance thoracique. Le volume de la cavité thoracique étant estimé à partir du poids, de la taille et du sexe du patient, l’impédance thoracique instantanée est calculée par application d’un courant électrique de faible amplitude et de haute fréquence entre deux paires d’électrodes l’une placée sur le cou et l’autre sur l’abdomen. Le traitement informatique des données obtenues pour chaque cycle permet l’estimation du Qc. Cette technique, élégante et non invasive se heurte toutefois à certaines difficultés techniques telles que l’acquisition du signal ou des défauts de validité de la modélisation informatique et géométrique du système. Aussi, les nombreuses études ayant comparé cette technique aux autres méthodes de mesure du Qc ont donné des résultats jugés suffisants mais variables d’une étude à l’autre (20), la qualité des mesures étant altérée chez les patients les plus sévères (21-24). L’utilisation de l’impédancemétrie thoracique en anesthésie a été rapportée et donne des résultats encourageants (25). Toutefois, le positionnement des électrodes et l’altération de la fiabilité des mesures après ouverture abdominale limitent l’intérêt de cette technique au cours de la chirurgie cervicale, thoracique voire abdominale (26).

3. Analyse de l’onde de pression artérielle (méthode du pulse contour) :

La mise en place d’un cathéter veineux profond et d’un cathéter artériel permet la mesure du Qc battement par battement selon la méthode du « pulse contour ». L’onde de PA est séparée en deux parties successives par l’incisure dicrote (figure 2). Une relation linéaire entre l’aire sous la courbe de la première partie systolique de l’onde de PA et le VES du VG a été démontrée. Aussi, les variations de cette surface (calculables à chaque battement cardiaque) permettent de prédire les variations du VES battement par battement (27). Parallèlement, le Qc est régulièrement mesuré selon une technique de thermodilution transpulmonaire méthodologiquement voisine de celle employée par les cathéters de Swan-Ganz. : les variations de température au niveau du cathéter fémoral après envoi d’un bolus froid dans le cathéter veineux central permettent le calcul du Qc. La mesure régulière de celui-ci permet l’étalonnage de la relation entre la surface sous la courbe de l’onde systolique de PA et le VES. Ainsi, la surveillance battement par battement de l’onde de PA permet le calcul battement par battement du VES et ainsi du Qc. Cette méthode a été validée en anesthésie cardiovasculaire (28), en réanimation (24,29,30) et chez l’enfant (31). Toutefois, d’importantes variations des résistances vasculaires systémiques altèrent la qualité des mesures et imposent des mesures fréquentes du Qc par thermodilution trans-pulmonaire (28,32 ). Certains appareils permettent, grâce à l’utilisation de la technique de dilution par deux indicateurs (l’un thermique et l’autre colorimétrique) la mesure du volume sanguin intra-thoracique et ainsi une estimation de la précharge cardiaque gauche fiable même chez les patients ventilés (33). En anesthésie, la réalisation d’études complémentaires est justifiée afin de préciser la fiabilité des mesures et l’intérêt de cette méthode restant invasive.

 Figure 2 : Onde de pression artérielle.

L’aire sous la courbe de la première partie systolique de l’onde de pression artérielle (PA) est représentée en grisée.

 4. Echocardiographie :

Depuis une dizaine d’année, les appareils d’échographie cardiaque, bien qu’onéreux, deviennent disponibles dans les unités d’anesthésie-réanimation grâce au développement d’appareils polyvalents et mobiles. L’échographie cardiaque réalisée par voie transthoracique ou par voie transoesophagienne (ETO) apporte des informations morphologiques cardiaques exhaustives et hémodynamiques intéressantes en anesthésie : évaluation de la fonction VG, mesure de la taille des cavités, recherche d’anomalies valvulaires et péricardiques, visualisation d’un shunt intracardiaque, diagnostic des pathologies de l’aorte thoracique... L’intérêt de l’échocardiographie transthoracique (ETT) en anesthésie et en réanimation chirurgicale repose essentiellement sur son caractère non invasif. Si certains diagnostics sont alors facilement accessibles au prix d’une formation minimale de l’opérateur, l’évaluation du Qc et de la précharge ventriculaire gauche sont techniquement difficiles et ne doivent être réalisées que par des opérateurs expérimentés (34).

L’ETO permet le calcul fiable du Qc (35,36) : la mesure concomitante du flux sanguin au niveau d’une valve et de son diamètre permettent le calcul du volume d’éjection systolique et ainsi du Qc selon la formule : Qc = Vmoy.(p D² /4). FC où FC est la fréquence cardiaque. Les mesures sont le plus souvent faites au niveau de la valve aortique mais peuvent aussi être réalisées au niveau de la valve mitrale et de l’artère pulmonaire (37). De plus, cette technique permet une évaluation fiable du remplissage grâce à la mesure de la surface télé-diastolique du ventricule gauche (38,39). Le principal inconvénient de cette technique semi-invasive est qu’elle doit être réalisée par un opérateur expérinenté et chevronné. La réalisation d’une ETO par l’anesthésiste n’est possible qu’au prix d’une formation rigoureuse et d’une pratique régulière.

Conclusion :

De nombreuses techniques de monitorage hémodynamique moins invasives, moins coûteuses et plus rapides ont été développées ces dernières années en anesthésie-réanimation. Si l’expansion de ces différentes méthodes est certaine, chacune présente des particularités qui vont influencer leur indication. Pour exemple, la mesure pendant quelques heures du Qc chez un patient à haut risque d’hypovolémie sera au mieux réalisée par DTO alors que la mesure du Qc sur une plus longue durée orientera vers l’utilisation de l’impédancemétrie thoracique. Si toutes ces méthodes permettent la mesure du Qc, l’intérêt de chacune doit être discutée en fonction des besoins et des objectifs à atteindre pour chaque patient.

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