Débit cardiaque (principe de Fick)

Contexte clinique

Le débit cardiaque (DC) est une donnée centrale du cathétérisme cardiaque droit pour la classification de l'hypertension pulmonaire, l'évaluation de l'insuffisance cardiaque et la priorisation en vue d'une transplantation ou d'une assistance circulatoire mécanique. La thermodilution est la méthode la plus utilisée au lit du patient, mais elle suppose qu'un bolus d'indicateur traverse l'artère pulmonaire sans être dilué par un flux de régurgitation à travers la valve tricuspide. En cas d'insuffisance tricuspide importante, de débit très bas ou de shunt intracardiaque, la thermodilution a été considérée comme peu fiable, et le principe de Fick est alors l'alternative employée.

Le principe de Fick sous sa forme directe, où la VO₂ est mesurée par chariot métabolique, est le standard de référence admis pour la détermination du DC. En pratique clinique, la mesure directe de la VO₂ est souvent indisponible et une VO₂ supposée (estimée) est donc utilisée. C'est précisément cette hypothèse qui constitue le point faible de la méthode : lorsque la VO₂ est mal estimée, le DC est faux, et comme la VO₂ figure au numérateur, l'erreur d'estimation est amplifiée dans le résultat.

Calcul du débit cardiaque (principe de Fick)

Le calculateur détermine le DC selon :

$$\text{CO}\ (\text{L/min}) = \frac{125 \times \text{BSA}\ (\text{m}^2)}{1{,}36 \times \text{Hb}\ (\text{g/dL}) \times 10 \times (S_{aO_2} - S_{vO_2})}$$

où $S_{aO_2}$ est la saturation artérielle et $S_{vO_2}$ la saturation veineuse mêlée en O₂, exprimées en fractions (0–1 ; saisies en pourcentage dans le calculateur et converties en interne). La constante 1,36 correspond à la capacité de fixation de l'oxygène par l'hémoglobine (mL O₂ par g d'Hb) et le facteur 10 convertit les g/dL en g/L. La VO₂ est estimée à 125 mL/min/m² × surface corporelle. L'index cardiaque (IC) s'obtient par DC/BSA (L/min/m²).

La dérivation de la VO₂ estimée revient à LaFarge et Miettinen (1970), à partir de patients explorés par cathétérisme cardiaque [1]. Les trois formules d'estimation de la VO₂ couramment utilisées (LaFarge-Miettinen, Bergstra, Dehmer) ont été dérivées chez des patients de cathétérisme cardiaque, en grande partie des enfants et des adultes jeunes porteurs d'une cardiopathie congénitale, il y a 30 à 60 ans [2]. La constante simplifiée de 125 mL/min/m² est une approximation grossière de la VO₂ de repos chez un patient adulte stable, sans maladie aiguë.

Interprétation en pratique

L'index cardiaque normal au repos est de 2,5–4,0 L/min/m². Le tableau ci-dessous indique les intervalles d'interprétation et la conduite clinique.

Dans l'hypertension pulmonaire, un IC bas fait passer le patient dans une catégorie de risque supérieure et influence le choix du vasodilatateur ainsi que la discussion de transplantation. Dans l'insuffisance cardiaque, les décisions de transplantation et d'assistance mécanique sont guidées par l'IC associé à la PAPO (pression capillaire pulmonaire d'occlusion).

Une indication traditionnelle de la méthode de Fick a été l'insuffisance tricuspide importante, où la thermodilution était réputée donner une valeur trop basse. Une revue systématique de 2024 remet cela en question : dans quatre études totalisant 602 patients (258 avec insuffisance tricuspide), la corrélation entre thermodilution et Fick direct était de r = 0,90 en cas d'insuffisance tricuspide modérée à sévère et de r = 0,86 en cas d'insuffisance légère ou absente, soit une différence non significative [3]. L'hétérogénéité était toutefois élevée (I² de 71 et 68 % respectivement) et le risque de biais plus important dans les études anciennes ; ce résultat mérite donc confirmation dans une cohorte moderne.

Validation et performance

La VO₂ supposée est la source d'erreur dominante. Palanques-Tost et al. ont évalué trois formules eFick établies contre la thermodilution comme référence dans une cohorte moderne de soins intensifs [2]. Dans une réanimation de chirurgie thoracique postopératoire, l'erreur moyenne (MAPE) était de 30 % et le coefficient de détermination R² négatif (−1,5), ce qui signifie que le modèle faisait moins bien que la simple prédiction de la moyenne. L'erreur tenait au fait que l'estimation statique de la VO₂ ne pouvait pas suivre la physiologie dynamique des patients de réanimation. Leur modèle CORE, qui intègre des variables physiologiques dynamiques, atteignait une MAPE de 14 % et un R² de 0,58.

Narang et al. ont observé, dans une cohorte clinique de 535 patients explorés par cathétérisme cardiaque droit, que la VO₂ mesurée différait significativement des trois formules d'estimation, avec un écart plus important en cas d'obésité marquée (IMC >40) [4]. Chase et al. ont rapporté, dans une cohorte de patients en insuffisance cardiaque à fraction d'éjection réduite, que toutes les formules entraînaient un degré d'erreur important et des erreurs de classification des catégories hémodynamiques, y compris pour le choc cardiogénique et l'hypoperfusion [5]. En résumé, l'eFick est le plus fiable chez des patients adultes stables, sans maladie aiguë et sans obésité marquée, c'est-à-dire dans la population qui ressemble à la cohorte de dérivation.

Limites

La VO₂ supposée ne s'applique pas dans les situations suivantes :

• Maladie critique. La VO₂ en réanimation est dynamique et influencée par le tonus sympathique, les vasopresseurs et la sédation, ce qui rompt la condition d'état d'équilibre que suppose le principe de Fick [2,3].
• Obésité marquée (IMC >40). Les formules d'estimation surestiment la VO₂, ce qui donne un DC trop bas [4].
• Âges extrêmes. Les formules ont été dérivées chez des enfants et des adultes jeunes porteurs d'une cardiopathie congénitale [2].
• Shunt intracardiaque. Un shunt impose des prélèvements séparés dans les veines caves supérieure et inférieure, et non un prélèvement veineux mêlé dans l'artère pulmonaire ; sinon la différence artérioveineuse est mal calculée [3].

Erreurs fréquentes :

• Préférer l'eFick à la thermodilution du seul fait d'une insuffisance tricuspide. La revue systématique montre que la thermodilution n'est pas nécessairement peu fiable en cas d'insuffisance tricuspide [3].
• Se fier à une valeur isolée dans une situation physiologique instable. Le DC en situation critique n'est pas statique ; des mesures répétées par thermodilution peuvent être plus informatives [2,3].
• Supposer que 125 mL/min/m² s'applique à tous les patients. En cas de fièvre, de sepsis et d'états hypermétaboliques, la VO₂ est augmentée ; sous sédation et en hypothermie, elle est abaissée.

Lorsque des décisions cliniquement importantes reposent sur le DC et que la thermodilution est peu fiable, la VO₂ doit être mesurée directement plutôt qu'estimée [2,4].

Sources

1. LaFarge CG, Miettinen OS. The estimation of oxygen consumption. Cardiovasc Res. 1970;4(1):23–30. PMID: 5416840
2. Palanques-Tost E, et al. Cardiac output estimation in the intensive care unit. JACC: Advances. 2025. PMID: 40286350
3. Abualsaud R, et al. Time to calm the Fick down? A systematic review and meta-analysis of thermodilution compared to direct Fick in tricuspid regurgitation. CJC Open. 2024. PMID: 39525819
4. Narang N, et al. Inaccuracy of estimated resting oxygen uptake in the clinical setting. Circulation. 2014;129(2):203–10. PMID: 24077170
5. Chase PJ, et al. Comparison of estimations versus measured oxygen consumption at rest in patients with heart failure and reduced ejection fraction who underwent right-sided heart catheterization. Am J Cardiol. 2015;116(11):1724–30. PMID: 26443561