Fraction de shunt (Qp/Qs)

Contexte clinique

La décision de fermer un shunt intracardiaque, par exemple une communication interauriculaire, une communication interventriculaire ou une persistance du canal artériel, repose en pratique sur une seule question : le shunt est-il assez important pour justifier le geste ? Les symptômes cliniques ne sont pas fiables, en particulier chez l'adulte, où la surcharge volumique peut être ancienne et bien compensée avant l'apparition d'une insuffisance cardiaque ou d'une hypertension pulmonaire. La quantification échocardiographique de la fraction de shunt (Qp/Qs) fournit une mesure non invasive du retentissement hémodynamique du shunt et constitue, avec l'évaluation des résistances vasculaires pulmonaires, la base de l'indication de fermeture selon les recommandations en vigueur [1].

Calcul de la fraction de shunt

La fraction de shunt se calcule comme le rapport entre le débit pulmonaire (Qp) et le débit systémique (Qs), chaque débit étant le produit de la surface de section de la voie d'éjection par son intégrale temps-vitesse (ITV) :

$$\text{Qp/Qs} = \frac{\pi \times \left(\frac{D_{\text{RVOT}}}{2}\right)^{2} \times \text{VTI}$${\text{RVOT}}}{\pi \times \left(\frac{D{\text{LVOT}}}{2}\right)^{2} \times \text{VTI}_{\text{LVOT}}}

Comme $\pi$ se simplifie, la formule peut se réduire à :

$$\text{Qp/Qs} = \frac{D_{\text{RVOT}}^{2} \times \text{VTI}$${\text{RVOT}}}{D{\text{LVOT}}^{2} \times \text{VTI}_{\text{LVOT}}}

Les variables sont :

• Diamètre de la CCVD (RVOT) : diamètre de la chambre de chasse du ventricule droit, mesuré en incidence parasternale petit axe à l'insertion de la valve pulmonaire, en millimètres.
• ITV de la CCVD : intégrale temps-vitesse au niveau de la valve pulmonaire, mesurée en Doppler pulsé depuis l'incidence parasternale petit axe, en centimètres.
• Diamètre de la CCVG (LVOT) : diamètre de la chambre de chasse du ventricule gauche, mesuré en incidence apicale cinq cavités à l'insertion de la valve aortique, en millimètres.
• ITV de la CCVG : intégrale temps-vitesse au niveau de la valve aortique, mesurée en Doppler pulsé depuis l'incidence apicale cinq cavités, en centimètres.

La méthode a été développée dans les années 1980 par Sanders et al. comme technique non invasive d'estimation du Qp/Qs par échocardiographie bidimensionnelle couplée au Doppler, et validée contre la méthode de Fick lors du cathétérisme cardiaque [2]. Vargas Barron et al. l'ont appliquée chez des enfants porteurs d'une communication interauriculaire, d'une communication interventriculaire ou d'une persistance du canal artériel et ont trouvé une bonne concordance avec le cathétérisme et l'angiographie isotopique [3].

Interprétation en pratique

Le seuil cliniquement déterminant est un Qp/Qs ≥ 1,5, généralement considéré comme définissant un shunt gauche-droit hémodynamiquement significatif et donc une indication de fermeture, à condition que les résistances vasculaires pulmonaires ne soient pas trop élevées [1]. L'interprétation pratique est résumée ci-dessous.

Une fraction de shunt inférieure à 1,5 n'exclut pas que le patient présente des symptômes d'une autre origine, et la décision de suivi doit être guidée par les symptômes et la taille des cavités cardiaques plutôt que par le rapport seul. Chez les patients âgés ou présentant des signes de dysfonction ventriculaire gauche, il est de plus recommandé de mesurer la pression de remplissage ventriculaire gauche lors d'une occlusion transitoire par ballonnet avant la fermeture définitive, celle-ci n'étant pas toujours bien tolérée [4].

Validation et performance

La méthode Doppler d'estimation du Qp/Qs a été validée initialement contre l'oxymétrie invasive selon Fick lors du cathétérisme cardiaque. Dans la cohorte de validation initiale de Sanders et al., qui comportait 33 patients enfants et adultes porteurs de diverses cardiopathies congénitales, une bonne corrélation a été rapportée entre les mesures de Qp/Qs par Doppler et par méthode de Fick [2]. Vargas Barron et al. ont étudié 21 enfants porteurs d'une communication interauriculaire, d'une communication interventriculaire ou d'une persistance du canal artériel et ont retrouvé une concordance comparable entre le Qp/Qs estimé par Doppler et le cathétérisme ou l'angiographie isotopique [3].

En pratique clinique, l'échocardiographie a en règle générale remplacé le cathétérisme diagnostique de routine pour la quantification des shunts. Torres souligne que le cathétérisme diagnostique n'est habituellement pas indiqué dans la communication interauriculaire, sauf si l'échocardiographie évoque une hypertension pulmonaire, et que l'hémodynamique peut dans la plupart des cas être estimée par l'échocardiographie seule [4]. Galzerano et al. insistent sur le rôle de l'échocardiographie comme modalité d'imagerie de première intention dans les cardiopathies congénitales simples de l'adulte, où la quantification de la dynamique du shunt et de la fonction ventriculaire permet une stratégie thérapeutique individualisée [5].

Une faiblesse méthodologique importante est que la mesure du diamètre de la voie d'éjection intervient au carré dans la formule : une erreur de mesure de 10 pour cent sur le diamètre entraîne une erreur d'environ 20 pour cent sur le calcul du débit. La précision des mesures dans la CCVD et la CCVG est donc le déterminant le plus important à lui seul de la fiabilité du calcul.

Limites

La méthode suppose que le débit dans la CCVD et dans la CCVG représente respectivement le débit pulmonaire et le débit systémique totaux. Ce n'est pas le cas dans les situations suivantes :

• Obstruction de la voie d'éjection : une sténose de la valve pulmonaire ou de la valve aortique donne des profils de flux accélérés qui ne reflètent pas correctement le débit volumique, et l'ITV devient trompeuse [2].
• Régurgitation des valves sigmoïdes : une insuffisance pulmonaire ou aortique significative fait que le flux au niveau de la valve ne correspond pas au flux net en aval, ce qui fausse le rapport [2].
• Shunts multiples : si le patient présente à la fois une communication interauriculaire et une communication interventriculaire, ou une communication interventriculaire associée à une persistance du canal artériel, le Qp/Qs mesuré en un seul point ne permet pas de distinguer la part de chaque shunt.
• Cardiopathie congénitale complexe : en cas de transposition des gros vaisseaux, de syndrome d'hypoplasie du cœur gauche ou d'autres lésions complexes, les voies de flux ne sont pas anatomiquement standardisées et la méthode n'est pas applicable sans adaptation.

Le principal piège clinique est d'utiliser le Qp/Qs seul comme base de décision sans évaluer les résistances vasculaires pulmonaires. Un rapport de shunt significatif chez un patient présentant une hypertension pulmonaire élevée peut signifier que le shunt est en partie droit-gauche, et la fermeture peut alors être contre-indiquée. Les recommandations ESC de 2020 préconisent d'évaluer les résistances vasculaires pulmonaires, habituellement par cathétérisme, avant toute fermeture définitive chez les patients suspects d'hypertension pulmonaire [1].

Sources

1. Baumgartner H, De Backer J, Babu-Narayan SV, et al. 2020 ESC Guidelines for the management of adult congenital heart disease. Eur Heart J. 2021;42(6):563–645. PMID: 32860028
2. Sanders SP, Yeager S, Williams RG. Measurement of systemic and pulmonary blood flow and QP/QS ratio using Doppler and two-dimensional echocardiography. Am J Cardiol. 1983;51(6):952–956. PMID: 6829471
3. Vargas Barron J, Sahn DJ, Valdes-Cruz LM, et al. Clinical utility of two-dimensional doppler echocardiographic techniques for estimating pulmonary to systemic blood flow ratios in children with left to right shunting atrial septal defect, ventricular septal defect or patent ductus arteriosus. J Am Coll Cardiol. 1984;3(1):169–178. PMID: 6690547
4. Torres AJ. Hemodynamic assessment of atrial septal defects. J Thorac Dis. 2018;10(Suppl 24):S2882–S2889. PMID: 30305948
5. Galzerano D, Pergola V, Eltayeb A, et al. Echocardiography in simple congenital heart diseases: Guiding adult patient management. J Cardiovasc Echogr. 2023;33(4):171–182. PMID: 38486692