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Evaluation et monitorage de la fonction systolique ventriculaire gauche

La performance cardiaque est déterminée par plusieurs facteurs interdépendants: la contractilité, la relaxation, la précharge, la postcharge, la fréquence, le rythme et l’apport d’oxygène. Leur gestion intégrée permet à l'organisme d'assurer une perfusion tissulaire adaptée aux besoins dans un vaste ensemble de situations différentes. La contractilité, qui est la capacité inhérente du myocarde à se contracter indépendamment des conditions de charge, est définie comme la force de raccourcissement d’une fibre isolée par unité de temps. Aucune des mesures habituelles de la fonction systolique ne permet d’apprécier cette contractilité myocardique de manière indépendante, car les mesures cliniques ne sont jamais univoques, mais expriment la résultante d'interactions dynamiques gérées en interdépendance. Le propos de ce chapitre sera donc d'examiner quels sont les moyens de se rapprocher au plus près d'une quantification de la contractilité avec les techniques utilisées en clinique. 
 
En salle d'opération ou en soins intensifs, on surveille des malades placés dans des conditions particulières.
 
  • L'anesthésie diminue le tonus sympathique central, la précharge, la postcharge, la fonction ventriculaire et le traffic neuro-végétatif venant des barorécepteurs ;
  • La ventilation en pression positive, avec ou sans PEEP, change le régime des pressions intrathoraciques ;
  • La pathologie des patients remodèle l'équilibre entre ces différents facteurs et diminue la réserve fonctionnelle hémodynamique.
On peut classer les mesures de la fonction systolique en cinq catégories :
 
  • Les indices éjectionnnels, qui sont dépendants des conditions de charge ; ce sont, par exemple, la fraction d’éjection (FE), la vélocité du flux systolique ou le dP/dt de la courbe artérielle.
  • Les indices de la phase de contraction isovolumétrique, qui sont indépendants de la postcharge, comme le dP/dt de l'insuffisance mitrale ou les intervalles de temps systoliques.
  • Les indices de travail, qui incorporent la pression et le volume, ou les indices de puissance, qui incorporent le temps d’éjection.
  • Des indices complexes incluant des mesures échocardiographiques (dimensions ventriculaires, flux) et hémodynamique (pression artérielle), donc peu dépendants des conditions de charge ; on peut citer le stress de paroi (σ), l’élastance maximale (Emax) ou la puissance éjectionnelle maximale (PWR). Ils sont plutôt destinés à la recherche clinique.
  • Les indices myocardiques analysés au Doppler tissulaire.  
L’indice idéal pour l’usage clinique devrait être indépendant de la précharge, de la postcharge, de la fréquence et de la géométrie du ventricule ; il doit être simple et robuste, facile à utiliser en temps réel, et mesurable sur un seul cycle cardiaque. 
 
Le débit cardiaque n’est pas une mesure de la fonction contractile du myocarde ; il évalue la résultante de l’interaction entre les différents facteurs qui déterminent la performance éjectionnelle, et vise une adéquation avec les besoins métaboliques de l’organisme. C’est la raison pour laquelle la valeur prédictive de la thermodilution (Swan-Ganz) pour la dysfonction ventriculaire gauche est inférieure à 30% [2,5]. L’adéquation du débit cardiaque peut se juger par le débit urinaire (> 0.5 mL/kg/heure), l'équilibre acido-basique (excès de base, pH, lactacidémie), les échanges gazeux (PaCO2, PetCO2), la saturation veineuse centrale en O2 (SvO2 ou SvcO2), le rapport DO2/VO2, ou la saturation cérébrale en O2 (ScO2).
 
L’échocardiographie est certainement la technique de choix pour apprécier la contractilité parce qu’elle offre la vision directe des cavités cardiaques (Figure 6.54) (Vidéo) et toute une série de mesures précises de la fonction systolique.


Vidéo: vue mi-oesophagienne 4-cavités d'un patient en insuffisance bi-ventriculaire; le VG est dilaté, arrondi et hypocontractile; le VD est agrandi et dysfonctionnel.
 

Figure 6.54 : Image 4-cavités d'insuffisance ventriculaire gauche à l’ETO. A: le VG est dilaté, arrondi, l'OG est dilatée, la valve mitrale ne coapte pas correctement car ses feuillets sont retenus en dessous du plan de coaptation (traitillé) en systole par la dilatation ventriculaire; les cavités droites sont de taille normales. B: situation similaire, avec présence d’une insuffisance mitrale restrictive secondaire à la dilatation ventriculaire. 
 
Mais c’est en combinant des données géométriques (surface, volume) avec des données hémodynamiques (pression, flux) que l’on obtient le plus de renseignements sur la fonction contractile du myocarde. En introduisant la notion de temps comme la durée d’éjection, on peut calculer la puissance du ventricule, qui est équivalent au rapport travail/temps (gm•cm/s), ou au produit "pression•débit" (gm/cm2•cm3/s. qui est égal à gm•cm/s).
 
Indices éjectionnels
 
Les indices éjectionnels sont les plus couramment utilisés en clinique car ils sont souvent simples, mais ils sont entièrement dépendants des conditions de charge car ils expriment le couplage ventriculo-artériel.
 
  • La relation force – longueur du ventricule détermine sa position sur la courbe de Frank-Starling : l’augmentation de précharge (VtdVG) améliore la performance systolique jusqu’au plateau. La pente de la courbe est fonction de la contractilité : elle est plus plate lors d’insuffisance systolique (voir Figure 6.47).
  • La postcharge est définie comme la tension de paroi ventriculaire maximale en cours de systole (stress σ, en dynes/cm2). La fraction d’éjection du myocarde et sa vélocité de contraction sont inversément proportionnelles à la postcharge ; ceci est d’autant plus marqué que sa performance systolique est abaissée. La tension de paroi est directement proportionnelle à la pression et au diamètre du VG, et inversément proportionelle à son épaisseur ; elle est exprimée par la loi de Laplace (σ = (P • r) / 2h). Pour produire le même travail, un ventricule dilaté (r élevé et h diminué) a un stress de paroi plus important, donc consomme davantage d’énergie et d’oxygène.
Ces phénomènes disqualifient les indices éjectionnels comme mesure de la contractilité, mais leur conservent toute leur valeur clinique comme évaluation de la performance du ventricule intégrée au retour veineux et au couplage artériel. L’évaluation visuelle à l’échocardiographie permet une bonne appréciation de la contraction ventriculaire, mais elle dépend de l’expérience de l’opérateur (Vidéos). Pour quantifier la fonction du VG, l’arsenal clinique offre une série d’indices éjectionnels faciles à utiliser. On citera ici les plus courants: la fraction d'éjection, la fraction de raccourcissement de surface, le flux aortique et l'indice systolique (PiCCO).


Vidéo: vue mi-oesophagienne 4-cavités d'un coeur normal; la contractilité des deux ventricules est physiologique.


Vidéo: vue 4-cavités d'un coeur en insuffisance ventriculaire gauche terminale; le VG est dilaté et défaillant, alors que le VD est de taille et de fonction normales.


Vidéo: vue transgastrique court-axe d'un VG normal; la contraction est physiologqiue (FE 65%).


Vidéo: vue transgastrique court-axe d'un VG défaillant; la contraction est faible, la FE est < 20%.
 
La fraction d’éjection (FE) est certainement l’indice éjectionnel le plus familier. Elle est définie par le rapport : 

FE = (Vtd – Vts) / Vtd
 
Sa valeur normale est 0.55 – 0.65 pour le VG et 0.4 – 0.55 pour le VD. La FE représente le degré de vidange du ventricule ; elle reflète la régulation intégrée du volume systolique dans des conditions de contractilité, de précharge et de postcharge données. Elle quantifie la capacité du système ventricule – artères à maintenir un débit cardiaque adéquat en cas de variations des conditions de charge et/ou de contractilité [17]. La FE est facile à calculer pour le VG, qui est de forme géométrique simple. Elle est un indice pronostique pertinent parce qu’elle exprime la réserve fonctionnelle et l'adaptabilité aux conditions hémodynamiques lorsque celles-ci se modifient, mais elle n’est pas un indice de contractilité. Sa valeur dépend de la précharge, de la postcharge et des dimensions du VG.
 
  • Si le volume télésystolique (Vts) tend vers zéro parce que la cavité ventriculaire devient minuscule en télésystole (hypovolémie, vasoplégie), la FE tend vers 1.0 ; elle augmente donc en hypovolémie.
  • Si le volume télédiastolique (Vtd) augmente, la FE diminue, parce que le Vtd se trouve au dénominateur.
  • Si la postcharge se modifie, la FE change ; elle augmente en cas de vasoplégie et baisse en cas de vasoconstriction intense.
  • La FE n’a pas de valeur pour mesurer la fonction systolique en cas de valvulopathie ou de cardiopathie congénitale, à cause des conditions de charge pathologiques et du remodelage ventriculaire. Dans ces cas, les dimensions télédiastoliques et télésystoliques du VG sont de meilleurs critères fonctionnels que la FE ; la performance systolique est abaissée de manière proportionnelle à la dilatation (diamètre télédiastolique VG > 4 cm/m2). 
La fraction d'éjection du VG se mesure de plusieurs manières par échocardiographie (voir Chapitre 25, Fonction systolique du VG) (Figure 6.55). 
 

Figure 6.55 : Calculs de la fraction d'éjection (FE) du VG. A: Approximation géométrique pour le calcul simplifié du volume ventriculaire gauche à partir de mesures 2D; le VG est assimilé à un ellipsoïde régulier dans lequel le long axe est le double du court axe (D) et la section circulaire (formule de Teichholz). B : Calcul du volume en systole et en diastole par la règle de Simpson ; le dessin de l’endocarde et le tracé du long axe permettent de définir 20 disques circulaires d’épaisseur connue (1/20ème du long axe) et de diamètre variable selon les dimensions de la cavité; l’addition de leurs volumes donne une mesure fiable du volume ventriculaire. C : Fraction d'éjection par la formule de Teichholz, qui assimile le VG à un ellipsoïde régulier (A) dont le volume peut être calculé à parti du diamètre en court-axe (vue ETO transgastrique à 0°) déroulé dans le temps en mode TM (mode temps-mouvement); ce calcul n'est valable que si le VG est symétrique et régulier. L'ordinateur de l'ETO effectue automatiquement le calcul de la FE à partir du diamètre ventriculaire en télésystole et en télédiastole.
 
La méthode la plus couramment utilisée en ETO pour le calcul de la FE est la formule de Teichholz. Pour obtenir un volume à partir de mesures bidimensionnelles, on utilise une approximation géométrique qui assimile le VG à un ellipsoïde régulier dans lesquel le long-axe est le double du court-axe; il suffit donc de mesurer un seul diamètre en court-axe pour obtenir le volume. Cette simplification n'est valable que si la contraction ventriculaire est homogène et que si le VG est de configuration normale; elle est invalide en cas d'anomalies de la contraction segmentaire (ischémie, infarctus) ou de remodelage ventriculaire (dilatation sévère, valvulopathie), car elle extrapole au reste du ventricule ce qu'elle mesure dans un seul plan de coupe. D'autre part, la mesure des diamètres télédiastoliques et télésystoliques doit être bien perpendiculaire au long-axe et couper le VG en son milieu (corps des muscles papillaires) (voir Figure 6.55C). Toute erreur de mesure est portée au cube dans le calcul du volume.
 
Pour remédier aux défauts des approximations géométriques qui présupposent que le VG possède une forme et une taille voisines de la norme, on peut utiliser la règle de Simpson qui reconstitue le volume du ventricule d'après le dessin de son endocarde et la mesure de 20 diamètres tout au long du long-axe (voir Figure 6.55B). L'ordinateur calcule le volume des 20 disques circulaires correspondant à ces diamètres successifs et les additionne pour trouver le volume de la cavité. La manœuvre est répétée sur deux plans orthogonaux (en général 0° et 90°). Le rapport des volumes trouvés en systole et en diastole donne la fraction d'éjection. Bien que fastidieuse, cette technique prend en compte les altérations de la cintique segmentaire et les variations de forme du VG. La technologie 3D qu'offrent les nouvelles machines permet des mesures assez précises du volume des cavités cardiaques, mais elle nécessite des manœuvres de reconstruction tridimensionnelle pour lesquelles on ne dispose pas de la disponibilité nécessaire en salle d'opération ou aux soins intensifs.
 
La fraction de raccourcissement de surface est l’équivalent de la FE avec les mesures de surface du VG en court-axe: (Std – Sts) / Std (valeur normale : 0.4-0.5) (voir ci-après Figure 6.60). Elle est une mesure plus fiable que la FE car elle n'extrapole pas au reste du ventricule ce qu'elle mesure en court-axe. Elle ne repose pas sur une approximation géométrique du volume ventriculaire, mais opère le calcul avec les données brutes de l’image bidimensionnelle, ce qui est plus rigoureux. 
 
Le flux à travers la valve aortique est bien mesurable avec l'ETO lorsque la sonde est en position transgastrique (voir Figure 6.56A). Sa durée (220-300 msec) et sa Vmax (0.8–1.5 m/s) reflètent la force d’éjection du VG. L’intégrale des vélocité par rapport au temps (ITV) est la distance parcourue pendant le temps d’éjection dans un cylindre idéal de même diamètre que la valve; c’est la moyenne spatiale des vélocités sur toute la surface de section (∫t VAo(t)dt), dont la valeur normale est environ 20 cm. Elle s’obtient en dessinant l’enveloppe de la courbe de flux. Elle est l’équivalent de la surface sous la courbe de pression artérielle; elle est proportionnelle à la force de contraction systolique et au volume éjecté. Un brusque accroissement de postcharge par clampage de l'aorte a un retentissement immédiat sur le flux aortique : la Vmax baisse et la durée d’éjection augmente. De manière simplifiée et moins précise, le Doppler oesophagien offre un renseignement analogue (voir Doppler oesophagien) (Figure 6.56).


Figure 6.56 : Fonction ventriculaire et flux éjectionnels. A: Mesure du flux à travers la valve aortique en position transgastrique rétrofléchie permettant de se placer dans l'axe de la valve. B: flux à travers la valve aortique ; on peut calculer le temps d'éjection (double flèche, 240 msec), la vélocité maximale (cercle jaune, 100 cm/s), et l'accélération en début d’éjection (trait jaune, 30 m/s2). C : baisse brusque de la performance systolique du VG au moment d’un clampage de l’aorte à cause de l’élévation de sa postcharge ; la Vmax diminue à 60 cm/s et la durée d'éjection augmente à 530 msec. 
 
La silhouette de la courbe artérielle met en évidence la pente ascentionnelle en protosystole. Ce dP/dt est une mesure de la force éjectionnelle du VG ; sa valeur normale est ≥ 1’000 mmHg/sec [4]. Une valeur < 850 mmHg/s signe un abaissement de la fraction d'éjection, et une valeur < 440 mmHg/s est liée à une augmentation de la mortalité [21]. De plus, le pic systolique est arrondi et la pression différentielle diminuée lors de défaillance du VG. Cette observation n'est valable qu'en l'absence d'obstacle sur la valve aortique et sur l'aorte thoraco-abdominale et en l'absence de vasoconstriction artérielle importante (Figure 6.57). 
 

Figure 6.57 : Aspect de la courbe artérielle lors de dysfonction du VG. A : courbe normale ; le dP/dt est très redressé, la courbe est pointue. B : insuffisance ventriculaire gauche ; la pente du dP/dt est plus faible, la PAs est plus basse et la courbe arrondie ; la PAd est plus élevée, la pression pulsée et la surface sous la courbe (correspondant au volume systolique) sont diminuées. 
 
La technologie PiCCO™ permettant de calculer les volumes de précharge et le volume systolique, il est possible de construire un index de performance ventriculaire gauche qui se définit comme le rapport du débit cardiaque et du volume télédiastolique global (DC / VTDG, valeur normale : 4.5-6.5) (voir Analyse du contour de la courbe artérielle). Le fait d'intégrer la précharge dans le calcul le rend peu dépendant des conditions de remplissage, mais il reste tributaire de la postcharge.
 
Indices isovolumétriques
 
Théoriquement, les indices de la phase de contraction isovolumétrique sont indépendants de la postcharge puisque la valve aortique est encore fermée pendant cette phase; de plus, ils sont particulièrement sensibles à la dysfonction, puisque la consommation d'O2, l'accélération de la contraction et le stress pariétal sont au maximum. Malheureusement, ils sont sensibles à la précharge [14], et leur mesure nécessite un cathéter intraventriculaire. On peut toutefois investiguer cette phase par des moyens détournés grâce à l'échocardiographie.
 
  • Les intervalles de temps systoliques (Systolic time intervals) font le rapport entre la phase pré-éjectionnelle (PPE) et la phase d'éjection du VG (PEVG) [3]; la PPE est le temps de stimulation électrique ajouté à celui de la contraction isovolumétrique; elle dure 75-100 msec et s'étend de l'onde Q à l'ouverture de la valve aortique. La PEVG, va de l'ouverture à la fermeture de la valve aortique; sa durée normale est de 220-300 msec. Le rapport PPE / PEVG est normalement de 0.35; en cas de dysfonction ventriculaire, la PPE s'allonge et le rapport augmente (Figure 6.58). 
 

Figure 6.58 : Intervalles de temps systoliques. 1: période de prééjection (PPE); c'est le temps de stimulation électrique ajouté à celui de la contraction isovolumétrique; elle dure 75-100 msec et s'étend de l'onde Q à l'ouverture de la valve aortique. 2: période d'éjection du VG (PEVG), allant de l'ouverture à la fermeture de la valve aortique; sa durée normale est de 220-250 msec. L'image est obtenue en mode temps-mouvement (TM) au niveau de la base du coeur de manière à couper le plan de la valve aortique (40 – 80°).
 
  • La régurgitation d'une insuffisance mitrale commence pendant la phase isovolumétrique puisque la POG est bien plus bassse que la pression aortique : la valve mitrale s’ouvre avant la valve aortique. Le dP/dt de l'IM reflète alors celui du ventricule. On mesure à l'ETO le temps écoulé entre le moment où la vélocité de l'IM est de 1 m/s et celui où elle est de 3 m/s. Ces vélocités correspondant respectivement à 4 et 36 mmHg de gradient de pression entre le VG et l'OG (Figure 6.59); la valeur normale du dP/dt est de 1’200 à 2’000 mmHg/s [24].
 

Figure 6.59 : Flux d'une insuffisance mitrale (IM) et calcul du dP/dt de la phase de contraction isovolumétrique par la pente de l'IM (trait jaune) dans le cas d’une fonction normale (A) et en cas de dysfonction ventriculaire gauche (B). On mesure le Δt entre 1 m/s et 3 m/s de vélocité; ces deux points correspondent respectivement à 4 et 36 mmHg de ΔP (équation de Bernouilli: ΔP = 4 V2) entre le VG et l’OG. La valeur normale est 1’200 – 2’000 mmHg/s (< 27 msec pour 32 mmHg). 
 
  • Au moyen du Doppler tissulaire à l'ETO, il est possible de repérer un premier pic de mouvement systolique avant celui de l'éjection; il représente la vélocité de la contraction isovolumétrique (voir ci-après Indices tissulaires, Figure 6.67). La pente ascentionnelle de cette vélocité est un bon indice de contractilité parce qu’elle représente la vitesse avec laquelle le ventricule se met sous tension avant d’éjecter. C'est un évènement bref, qui dure 20-40 msec, et qui se calcule sur la courbe de vitesse de déformation des tissus (strain rate); cette technique complexe est utilisable pour le VD comme pour le VG [23].
 
Indices de travail et de puissance
 
En utilisant simultanément des mesures hémodynamiques de pression et des mesures géométriques de surface ou de volume, on obtient des mesures de travail. En introduisant une mesure de temps, on obtient une puissance (travail / temps) ; en hémodynamique, la puissance est obtenue en multipliant la pression par le débit. Le travail est une grandeur physique correspondant à une masse déplacée d'une certaine distance; elle s'exprime en (kg • m), ou en (g • m). Dans le cas du travail cardiaque, il s'agit du produit du volume systolique (cm3) par la résistance à l'éjection représentée de manière simplifiée par la pression artérielle (g/cm2), indexé à la surface corporelle. C'est une donnée dérivée des valeurs obtenues par le cathéter pulmonaire (LVSWI: left ventricle stroke work index):
 
        LVSWI = [1.36 • (PAM - PAPO) • VSi] / 100  (g/m2) 
 
où:    VSi = volume systolique indexé (obtenu par cathétérisme droit)
         n = 45-60 g/m2
 
Dans les situations où les résistances périphériques sont très basses ou très hautes, cette mesure du travail systolique ne donne plus une image réaliste de la fonction ventriculaire; c’est notamment le cas en sortant de CEC [9,12].
 
Un pas supplémentaire peut être franchi en intégrant la vitesse de la contraction dans le calcul. Une manière simple de réaliser cette mesure est la vélocité circonférentielle de raccourcissament ou Vcf. Elle consiste à mesurer la fraction de raccourcissement de la circonférence (C) du VG en court-axe transgastrique à l'ETO: (Ctd - Cts) / Ctd. En divisant le résultat par la durée de l'éjection mesurée par le temps d'ouverture de la valve aortique (220-250 msec), on obtient (Figure 6.60):
 
        Vcf = (Ctd – Cts) / (Ctd • téj)
 

Figure 6.60 : Vélocité de raccourcissement circonférentiel (Vcf). A: mesure de la circonférence diastolique (Ctd) du VG en court-axe (pointillé jaune). B : mesure de la circonférence systolique (Cts) du VG en court-axe. C : durée d'éjection (téj) mesurée par le temps d'ouverture de la valve aortique ; pour ce faire, on coupe la valve aortique en court-axe par le mode TM (trait rouge illustré dans la cartouche). 
 
La valeur normale est 1.1 s-1. Bien que peu dépendante de la précharge, la Vcf est encore dépendante de la postcharge. La valeur corrigée pour la fréquence est plus précise; elle s'obtient par la multiplication avec la racine carrée de l'intervalle R-R précédent: Vcfc = Vcf • √R-R. Comme le diamètre et la circonférence sont liés entre eux par la valeur de π, le calcul de la Vcf peut être simplifié en mesurant les diamètres seuls : (Dtd – Dts) / Dtd • téj, ou FR / téj (FR : fraction de raccourcis-sement) ; la valeur normale est 2.5-3-5 s-1.
 
Une manière indirecte d’évaluer la puissance est l'indice de performance myocardique de Tei, qui englobe toutes les phases consommatrices d'oxygène du cycle cardiaque [22]. Il est défini par la somme du temps de contraction isovolumétrique (tCI) et de relaxation isovolumétrique (tRI) divisée par la durée d'éjection (tEj) : (tCI + tRI) / tEj. Il se calcule par les flux Doppler aortique et mitral; sa valeur normale est 0.4. Il a l’avantage d’être indépendant de la géométrie du ventricule ; il est donc une mesure fonctionnelle valable dans les valvulopathies (Figure 6.61).
 

Figure 6.61 : Indice de performance myocardique de Tei. Cet indice englobe toutes les phases consommatrices d'oxygène du cycle cardiaque; il est défini par la somme du temps de contraction isovolumétrique (tCI) et de relaxation isovolumétrique (tRI) divisée par la durée d'éjection: (B – A) / A. La valeur normale est 0.4 [22]. L’indice de Tei se calcule sur l’affichage spectral des flux Doppler aortique et mitral, en plaçant la fenêtre Doppler à cheval entre la chambre de chasse et le flux mitral. 
 
Indices intégrant les conditions de charge
 
Pour qu’une mesure soit indépendante d’un élément, il faut l’incorporer dans le calcul de cette mesure. Ainsi pour mieux cerner la contractilité, on peut intégrer les mesures géométriques de l'échocardiographie et les mesures de pression artérielle.
 
La réserve de travail systolique, ou Preload recrutable stroke work (PRSW), représente le degré d’augmentation possible du travail systolique en fonction de la précharge ; celle-ci est mesurée par le volume télédiastolique du VG (VtdVG) [6]. La formule est:  PRSW = LVSW / VtdVG. Soit : 
 
PRSW = [0.0136 • (PAM - PAPO) • VS] / VtdVG  (g•m/ml)
 
Le PRSW est la relation travail systolique / VtdVG. Graphiquement, c’est une quasi-droite dont la pente est un bon indice de contractilité. Cette pente se redresse sous stimulation adrénergique ou s’abaisse en cas d’insuffisance systolique.
 
Le stress de paroi (σ) est une force appliquée sur une surface. Il représente la force générée par le ventricule pour éjecter un volume systolique donné. Bien qu’il soit encore sensible aux conditions de remplissage, le stress de paroi est la meilleure expression du travail ventriculaire en fonction de la postcharge. Celui du VG est différent selon ses différents axes. En clinique, il serait trop fastidieux de le calculer dans chaque plan ; on utilise donc des simplifications. Le stress de paroi se définit habituellement par la loi de Laplace pour une sphère, qui a l’avantage d’être simple et utilisable en clinique : σ  =  (P •  r) / 2 h (voir Mesure du débit cardiaque, Calcul de postcharge). La tension de paroi maximale est générée pendant la contraction isovolumétrique, puis diminue régulièrement jusqu'à la moitié de sa valeur maximale en fin de systole, parce que la cavité ventriculaire se rétrécit (le rayon r diminue) et la paroi s'épaissit (l’épaisseur h augmente) pendant la phase d’éjection. La pression artérielle systémique peut être assimilée à une pression intraventriculaire (P) en l’absence de pathologie aortique; la dimension du VG au cours de la contraction isométrique est évaluée en télédiastole, avant que le ventricule ne commence à éjecter. On peut alors simplifier le calcul du stress de la manière suivante : σ = (PAsyst • Dtd) / h [16]. L'épaisseur de paroi (normal : 1.2 cm en diastole) est malaisée à mesurer en échocardiographie, car l'épicarde est très souvent mal identifiable; de plus, une seule mesure ne tient pas compte de l'ensemble du ventricule. 
 
Pour disposer d’un indice simple, construit avec des mesures courantes mais incluant la résistance à l'éjection, on peut utiliser diverses combinaisons arithmétiques entre la fonction ventriculaire systolique et la pression artérielle, sans tenir compte du temps réel auquel correspondent ces mesures. L’évolution de ces indices au cours d'une anesthésie est plus significative que leur valeur absolue. On peut citer quelques exemples parmi les nombreuses combinaisons imaginées [7,15]. 
 
  • Le produit de la fraction d'éjection (FE) et de la pression artérielle moyenne (PAM, en mmHg) répond à la formule : PAM •  FE (normal: 40-70 mmHg).
  • Le rapport  pression / surface systolique est établi entre la pression artérielle systolique (PAs) et la surface télésystolique (Sts) : PAs / Sts. La valeur normale est 25-40 mmHg/cm2. On peut ainsi surveiller les variations de la fonction inotrope avec une sonde ETO et un cathéter artériel. On peut encore simplifier en faisant le rapport avec le diamètre télésystolique (Dts) en mode TM au lieu de la surface : PAs / Dts.
  • Le produit de la fraction de raccourcissement de diamètre ventriculaire (FR) et de la pression artérielle moyenne (PAM) peut être rapporté à la durée d’éjection (téj) : (PAM • FR) / téj (normal: > 60 mmHg / sec).    
L'enregistrement de la pression et du volume ventriculaires permet de figurer une famille de boucles pression-volume (P/V) qui représentent le status fonctionnel du ventricule sous différentes conditions de précharge (Figure 6.62) [20]. 
 

Figure 6.62 : Boucle pression – volume. A : Boucle tournant dans le sens inverse des aiguilles d’une montre. 1 : point télédiastolique. 1 → 2 : contraction isovolumétrique. 2 : début de l’éjection. 2 → 3 : phase de l’éjection systolique. 3 : point télésystolique. 3 → 4 : relaxation isovolumétrique. 4 : début du remplissage. 4 → 1 : remplissage diastolique. B : Construction de la pente d’élastance maximale Emax par l’alignement des points télésystoliques d’une famille de courbes obtenues à des précharges différentes chez le même individu.
 
Lorsque le remplissage du VG varie, l'ensemble des points télésystoliques se déplace sur une quasi-droite appelée élastance maximale (Emax) qui est indépendante de la postcharge et qui est un excellent reflet de la contractilité myocardique. Avec les techniques échocardiographiques de définition automatique du contour endocavitaire (ABD: Automatic Border Detection) (Vidéo) et l'enregistrement simultané informatisé de la pression artérielle invasive, il devient possible de produire des séries de points pression-surface en temps réel et d'en déduire la courbe d'élastance maximale (Emax) du patient (Figure 6.63 et Figure 6.64) [7].  


Vidéo: technique de la détermination automatique des contours endocavitaires; le processeur suit le mouvement de l'endocarde, ici en vue court-axe transgastrique. Le graphique au bas de l'image est l'évolution de la surface du VG au cours des cycles cardiaques. MFS: mean fractional shortening, ou raccourcissement de surface (en l'occurence, valeur normale).
 

Figure 6.63 : Boucles pression-surface construites à partir de l'enregistrement continu de la pression artérielle (A) et de la surface du VG (B) par la technique de la détection automatique des contours de la cavité ventriculaire (enregistrement en 2-cavités à 90°). C : évolution en continu de la surface ventriculaire. D : boucles pression / surface d'un malade ; les courbes traitillées sont enregistrées dans le ventricule et les courbes pleines par l’artère fémorale ; la pente de leurs points télésystoliques, ou élastance maximale (Emax), est identique [8].
 

Figure 6.64 : Boucles pression-surface construites à partir de l'enregistrement continu de la pression artérielle et de la surface du VG par la technique de la détection automatique des contours de la cavité ventriculaire (ETO) (voir figure précédente). A : boucles pression / surface d'un malade avant CEC ; la pente Emax est représentée par un pointillé jaune. B : boucles du même patient après CEC; la pente Emax s'est nettement abaissée (pointillé rouge), la contractilité a diminué [7].
 
Cette technique ne nécessite qu'une sonde ETO, un cathéter artériel et un programme informatique pour synchroniser les données, mais elle implique des manipulations contrôlées de la précharge pour construire la courbe d'Emax à partir d'une famille de bloucles pression/surface: occlusion de la veine cave inférieure avec un ballon, administration de nitroglycérine et de volume. L'Emax représente la fonction myocardique de manière indépendante de la précharge et de la postcharge. La comparaison de ces résultats avec ceux du cathéter à conductance est excellente [8]. C'est une bonne technique de recherche clinique, mais non une méthode de surveillance des patients en salle d'opération.
 
La puissance éjectionnelle maximale (PWRmax) est un indice de contractilité plus utilisable dans le quotidien. La puissance d'une pompe est le produit de la pression fournie et du volume éjecté par unité de temps [11]. Dans le cas du VG, il s'agit du produit de la pression du VG et du flux aortique; on peut remplacer la pression intraventriculaire par la pression artérielle systolique; le flux aortique est le produit de la surface de la valve aortique et de la vélocité maximale du sang en systole à travers la valve : PWR= PAs • (SAo • VmaxAo) en mmHg • cm3 / s. On obtient un résultat en watt en multipliant le résultat par (1.333 • 10-4) [19]. Cette valeur, qui est indépendante de la postcharge, peut être rendue indépendante de la précharge en divisant le résultat par une mesure de remplissage télédiastolique, par exemple la surface télédiastolique du VG (cm2):  PWR / Std. Le calcul pratique est démontré dans la Figure 6.65. La PWR est un bon indice de contractilité pour l'analyse des effets hémodynamiques des agents d'anesthésie ou des manœuvres chirurgicales (clampage de l’aorte), car elle permet de mesurer la contractilité indépendamment des conditions de charge et de fréquence [13,18]. 
 

Figure 6.65 : Calcul de la PWRmax par ETO. PWR = [(S • VmaxAo) • PAsyst] / Std2. PWR : puissance éjectionnelle maximale du VG. A: la surface de la valve aortique (S) est mesurée par planimétrie en court-axae basal (40°); S = 2.1 cm2. B: le flux aortique à travers la valve est mesuré par voie transgastrique (120°); la Vmax est 130 cm/s. C: mesure la pression artérielle systolique au niveau du cathéter artériel; la PAsyst est 120 mmHg. D: la surface télédiastolique du VG par la technique de Simpson est de 35.8 cm2; cette valeur est placée au dénominateur pour rendre le résultat indépendant de la précharge. Dans le cas présent, la valeur de la puissance éjectionnelle maximale est 2.9 10-4 w/ml2.
 
Indices tissulaires
 
Le principe du Doppler tissulaire (DT) est d'analyser l'effet Doppler créé par le déplacement des parois ventriculaires au cours du cycle cardiaque. Le DT permet une évaluation plus fine et plus localisée de la contraction myocardique en observant la contraction longitudinale de la paroi ventriculaire, la contraction zone par zone, ou la descente de l’anneau mitral en systole (Figure 6.66) [1]. 
 

Figure 6.66 : Examen au Doppler tissulaire. A: colorisation des mouvements du septum interventriculaire au cours d'un cycle cardiaque. En bleu: contraction longitudinale systolique (mouvement d'éloignement par rapport au transducteur). En rouge: relaxation longitudinale diastolique (mouvement de rapprochement par rapport au transducteur). B: analyse de la déformation contractile (strain) du septum interventriculaire en trois zones. La partie basale présente une contraction normale, alors que les parties médioventriculaire et apicale ont une déformation beaucoup plus faible parce qu'elles sont hypokinétiques à cause d'une sténose serrée de l'IVA.
 
L'amplitude du mouvement de l’anneau mitral est de 1.0-1.5 cm; sa vélocité systolique maximale est normalement ≥ 12 cm/s; en cas de dysfonction, elle s'abaisse à < 6 cm/s. C'est un signe sensible de baisse de la performance systolique du VG car les fibres longitudinales se contractent avant les circulaires et sont les premières atteintes par la diminution de contractilité (Figure 6.67) [10].  
 

Figure 6.67 : Examen au Doppler tissulaire de la vélocité des mouvements systolo-diastoliques de l'anneau mitral dans sa portion latérale. A : image spectrale de la vélocité des mouvements de l'anneau enregistrés dans la fenêtre d'examen. CI: contraction isovolumétrique. S: vélocité de la descente systolique de la contraction éjectionnelle, normalement ≥ 12 cm/s. E’: vélocité du mouvement protodiastolique. A’: vélocité du mouvement de la contraction auriculaire en télédiastole. B : représentation schématique de la vitesse de déplacement de l'anneau mitral au cours d'un cycle cardiaque. Le trait rouge est la pente de la contraction isovolumétrique qui permet d'en calculer l'accélération; cette mesure évalue la contractilité myocardique. C: calcul pour une zone de la contraction isovolumétrique en mesurant la vitesse de déformation (strain rate) du myocarde local [23].
 
 
 
Evaluation de la fonction systolique du VG
Les nombreux indices de fonction systolique peuvent être classés en 5 catégories :
    - Indices éjectionnels (FE, raccourcissement de surface, flux aortique, dP/dt artériel) ; ils sont dépendants de la précharge et de la postcharge 
    - Indices isovolumétriques (dVmax/dt IM, pente isovolumétrique de la Vmax de l’anneau mitral) ; ils sont indépendants de la postcharge 
    - Indices de travail et de puissance (LWSW, Vcf, Tei) incluant la durée d’éjection systolique 
    - Indices incluant la postcharge et la précharge (Emax, PWR, produit PAM • FE) en combinant des mesures de dimensions, de pression et de temps
    - Indices tissulaires
 
Indices offfrant la meilleure combinaison de simplicité, de robustesse et d’adéquation à la fonction systolique du VG :
    - Fraction de raccourcissement de surface (normal 0.4 - 0-5) 
    - Durée d’éjection systolique (normal 220-300 ms), Vcf (normal 1.1 s-1) 
    - Evaluation globale de l’image échocardiographique par un observateur entraîné 
    - Dilatation du VG 
    - dP/dt de la courbe artérielle 
    - Produit PAM • FE  (normal: 40-70 mmHg) 
    - FE si la géométrie du ventriculaire est normale et en l’absence de valvulopathie


© CHASSOT PG  Août 2010, dernière mise à jour Août 2017
 
 
Références 
 
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    Vidéo: vue mi-oesophagienne 4-cavités dans un cas de dysfonction biventriculaire majeure; les deux ventricules sont dilatés et défaillants.
06. Le monitorage en anesthésie cardiaque