Fraction de raccourcissement et fraction d'éjection de Teichholz

Contexte clinique

Dans l'évaluation échocardiographique de la fonction systolique du ventricule gauche, la fraction d'éjection (FE) est la mesure dominante, mais un calcul volumétrique complet exige des incidences apicales deux et quatre cavités avec une délimitation endocardique soigneuse en systole comme en diastole. En situation d'urgence, en réanimation ou en échocardiographie au lit du patient, la qualité d'image est souvent insuffisante pour cela. Les mesures linéaires en mode TM depuis l'incidence parasternale grand axe peuvent alors être obtenues rapidement et avec une bonne reproductibilité, et à partir de deux diamètres il est possible de calculer à la fois la fraction de raccourcissement (FR) et une FE volumétrique. L'outil remplit donc une fonction lorsque la méthode recommandée n'est pas réalisable en pratique, mais il repose sur des hypothèses géométriques qu'il faut connaître pour interpréter correctement le résultat.

Calcul de la fraction de raccourcissement et de la fraction d'éjection selon Teichholz

La fraction de raccourcissement se calcule comme la diminution relative du diamètre interne du ventricule gauche entre la diastole et la systole :

$$\text{FS} = \frac{\text{LVIDd} - \text{LVIDs}}{\text{LVIDd}} \times 100$$

où LVIDd est le diamètre interne du ventricule gauche en diastole et LVIDs le diamètre interne du ventricule gauche en systole, tous deux mesurés en millimètres mais traités en centimètres dans le calcul volumétrique.

La méthode de Teichholz convertit ces diamètres en volumes au moyen d'une formule dérivée empiriquement :

$$V = \frac{7D^3}{2{,}4 + D}$$

où $D$ est le diamètre interne en centimètres et $V$ le volume ventriculaire en millilitres. Le volume télédiastolique (VTD) se calcule avec $D = \text{LVIDd}$ et le volume télésystolique (VTS) avec $D = \text{LVIDs}$. La fraction d'éjection devient :

$$\text{EF} = \frac{\text{EDV} - \text{ESV}}{\text{EDV}} \times 100$$

La dérivation a été réalisée par Teichholz et al. à partir de 100 ventriculographies gauches en projection oblique antérieure droite [1]. La relation entre le petit et le grand axe du ventricule a été déterminée sur une large plage de volumes et utilisée pour formuler une équation théoriquement correcte de calcul volumétrique à partir des diamètres échocardiographiques. Chez 12 patients sans asynergie (trouble régional de la cinétique pariétale), les volumes télédiastolique et télésystolique calculés concordaient bien avec l'angiographie, que le ventricule soit petit ou grand. Chez 12 patients présentant une asynergie ventriculaire gauche, la corrélation entre les volumes déterminés par échocardiographie et par angiographie était mauvaise [1].

Interprétation en pratique

La fraction de raccourcissement est une mesure linéaire et n'évalue que le raccourcissement radial de la portion basale du ventricule. La valeur normale chez l'adulte est d'environ 25 à 45 pour cent, avec une limite inférieure autour de 25 pour cent [3]. Une classification approximative utilisée en pratique clinique :

La FE de Teichholz fournit une estimation volumétrique et peut donner des valeurs plus directement comparables à la FE conventionnelle à laquelle les cliniciens sont habitués. La FE normale chez l'adulte est typiquement supérieure à 50 pour cent. Pour la méthode de Teichholz s'applique toutefois la même réserve que pour la FR : la valeur ne reflète que la portion basale du ventricule et suppose une contraction symétrique.

Une valeur basse (FR inférieure à 20 pour cent ou FE de Teichholz inférieure à 40 pour cent) doit conduire à une exploration complémentaire par échocardiographie complète incluant la méthode des disques biplan, en particulier si le patient présente des signes cliniques d'insuffisance cardiaque. Une valeur normale n'exclut pas une dysfonction régionale, en particulier après un infarctus du myocarde avec asynergie apicale ou septale, car les segments basaux peuvent avoir une contraction conservée.

Validation et performance

La validation initiale de la méthode de Teichholz a montré une bonne corrélation avec l'angiographie chez les patients à contraction symétrique, mais la faiblesse de la méthode en cas d'asynergie régionale était déjà mise en évidence dans l'étude de dérivation [1]. Une étude comparative ultérieure de de Simone et al. a testé la formule de Teichholz contre l'échocardiographie 2D dans une cohorte de 65 adultes présentant des tailles ventriculaires variées [2]. Le volume télédiastolique de Teichholz était corrélé aux volumes 2D avec r = 0,88, mais l'ordonnée à l'origine s'écartait de moins 23 ml de la droite d'identité, ce qui indique une sous-estimation systématique du volume. Dans une seconde série de test portant sur 1 721 participants de la Strong Heart Study, tous sans trouble segmentaire de la cinétique pariétale ni insuffisance mitrale, le volume d'éjection systolique de Teichholz était corrélé au volume d'éjection dérivé du Doppler avec r = 0,64, avec un volume moyen proche de la valeur Doppler (72 contre 70 ml) [2]. Une méthode alternative fondée sur le score Z avait une corrélation équivalente mais un meilleur calibrage, c'est-à-dire une droite de régression plus proche de la droite d'identité.

En résumé : la méthode de Teichholz fournit une estimation approximative acceptable du volume ventriculaire et de la FE chez des patients à contraction symétrique et à géométrie ventriculaire normale, mais son calibrage est moins bon que celui des méthodes plus modernes et elle n'est pas validée chez les patients présentant un trouble régional de la cinétique pariétale.

Limites

Les limites principales tiennent au fait que les deux mesures n'échantillonnent que la portion basale du ventricule, dans une seule dimension :

Trouble régional de la cinétique pariétale. En cas d'infarctus du myocarde avec asynergie des segments apicaux, septaux ou latéraux, les segments basaux peuvent avoir une contraction normale. La FR et la FE de Teichholz peuvent alors afficher des valeurs normales malgré une dysfonction systolique manifeste. C'était le résultat principal du travail original de Teichholz [1] et c'est la limite la plus importante à elle seule.

Ventricule dilaté. La relation géométrique entre petit et grand axe sur laquelle repose la formule vaut pour un ventricule de forme normale. En cas de dilatation marquée, par exemple dans la cardiomyopathie dilatée ou la surcharge volumique chronique, cette hypothèse n'est plus valable et le calcul volumétrique devient incertain.

Géométrie ventriculaire modifiée. Dans la cardiomyopathie hypertrophique, la péricardite constrictive ou une hypertrophie ventriculaire gauche marquée d'autre origine, la forme du ventricule peut s'écarter du modèle ellipsoïde prolate supposé, ce qui affecte à la fois la FR et la FE de Teichholz [3].

Dépendance aux conditions de charge. Les deux mesures sont dépendantes de la charge, c'est-à-dire sensibles aux variations de précharge et de postcharge. En cas d'hypovolémie, de sepsis avec vasodilatation ou de ventilation mécanique, la FR et la FE peuvent exagérer la fonction contractile [3].

Ventricule droit. La méthode ne s'applique qu'au ventricule gauche. La fonction ventriculaire droite ne peut être évaluée ni par la FR ni par la FE de Teichholz.

La méthode des disques biplan (Simpson modifiée) est la méthode recommandée par l'ASE et l'EACVI pour la détermination échocardiographique de la FE [4]. Teichholz et la FR doivent être réservées aux situations où la qualité d'image ou le manque de temps rendent impossible une analyse volumétrique complète, et le résultat doit toujours être considéré comme une estimation préliminaire, confirmée ou remplacée par un examen complet dès que les conditions le permettent.

Sources

1. Teichholz LE, Kreulen T, Herman MV, Gorlin R. Problems in echocardiographic volume determinations: echocardiographic-angiographic correlations in the presence or absence of asynergy. Am J Cardiol. 1976;37(1):7–11. PMID: 1244736
2. de Simone G, Devereux RB, Ganau A, Hahn RT, Saba PS, Mureddu GF, Roman MJ, Howard BV. Estimation of left ventricular chamber and stroke volume by limited M-mode echocardiography and validation by two-dimensional and Doppler echocardiography. Am J Cardiol. 1996;78(7):801–7. PMID: 8857486
3. Tissot C, Singh Y, Sekarski N. Echocardiographic Evaluation of Ventricular Function, For the Neonatologist and Pediatric Intensivist. Front Pediatr. 2018;6:79. PMID: 29670871
4. Lang RM, Badano LP, Mor-Avi V, et al. Recommendations for cardiac chamber quantification by echocardiography in adults: an update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. J Am Soc Echocardiogr. 2015;28(1):1–39. PMID: 25559473