Principes et calculs hémodynamiques
Calcul des paramètres hémodynamiques par échographie
L’hémodynamique est l’étude de la dynamique du flux sanguin. Les lois physiques qui régissent le flux sanguin sont fondamentales pour l’échocardiographie. L’échocardiographie bidimensionnelle (2D) conventionnelle et les études Doppler sont suffisantes pour étudier les vitesses, les volumes et les conditions de pression dans le cœur. Ces techniques permettent de calculer tous les paramètres hémodynamiques cliniquement pertinents, à quelques exceptions près. Avant l’ère du Doppler, les évaluations hémodynamiques étaient réalisées par cathétérisme cardiaque droit (avec un cathéter de Swan-Ganz [cathéter de l’artère pulmonaire]). Cependant, les mesures hémodynamiques dérivées des études Doppler sont considérées comme fiables et comparables au cathétérisme, et les études Doppler ont largement remplacé le cathétérisme.
Cette section traite des principes hémodynamiques et de la manière dont ils peuvent être exploités pour calculer le volume d’éjection systolique, le débit cardiaque, les conditions de pression, la gravité des sténoses et des régurgitations, etc. Ces calculs sont basés sur des équations mathématiques simples, qui reposent sur des principes hémodynamiques. Ces calculs sont basés sur des équations mathématiques simples, qui reposent sur des principes hémodynamiques. Il est fondamental de connaître ces principes pour comprendre pleinement l’échocardiographie. En pratique clinique, l’investigateur effectue des mesures simples et des enregistrements Doppler, que l’échographe utilise pour calculer différents paramètres hémodynamiques.
L’effet Doppler
Le principe central de tous les calculs hémodynamiques est l’effet Doppler, qui a été discuté précédemment. Nous ne fournirons ici qu’un bref résumé de l’effet Doppler.
L’effet Doppler est utilisé pour évaluer la vitesse et la direction du flux sanguin. Cela est possible parce que les ondes sonores qui frappent des objets en mouvement sont réfléchies à une fréquence modifiée. Les ondes sonores qui frappent un objet se déplaçant vers la source sonore seront réfléchies à une fréquence plus élevée que les ondes sonores émises par la source sonore. Les ondes sonores qui frappent un objet s’éloignant de la source sonore seront réfléchies à une fréquence inférieure à celle des ondes sonores émises par la source sonore. La différence de fréquence entre les ondes sonores émises et réfléchies est appelée décalage Doppler.
Les érythrocytes en mouvement modifient la fréquence des ondes sonores réfléchies. Les érythrocytes qui se dirigent vers le transducteur reflètent les ondes sonores à une fréquence plus élevée, tandis que les érythrocytes qui s’éloignent du transducteur reflètent les ondes sonores à une fréquence réduite (figure 1).
Le décalage Doppler
Le décalage Doppler dépend de la vitesse du flux sanguin (v), de la fréquence des ultrasons émis (fe), de la fréquence des ultrasons réfléchis (fr), de la vitesse des ultrasons dans le tissu (c) et du cosinus de l’angle entre la direction du flux sanguin et l’onde ultrasonore réfléchie (cos θ). L’équation Doppler est la suivante :
v = [c · (fr-fe)] / [2 · fu · cos ϴ]
La vitesse du son (c) dans le corps humain est constante (1540 m/s), et cos ϴ peut être ignoré à moins qu’il n’y ait une erreur d’angle significative (cos 0° = 1), ce qui rend cette formule plus facile à manipuler.
La vitesse et la direction du flux sanguin peuvent être calculées à l’aide de l’équation Doppler.
Flux sanguin dans le cœur et les vaisseaux
Un liquide s’écoulant dans un cylindre droit présente un écoulement laminaire, ce qui implique que la vitesse d’écoulement est la plus élevée au centre du cylindre et la plus faible le long des parois du cylindre. Le liquide s’écoule en couches concentriques, avec une vitesse qui diminue progressivement à mesure que l’on s’éloigne du centre du cylindre. Il en résulte une forme parabolique de l’écoulement (figure 2A).
La figure 2B illustre l’évolution du profil d’écoulement lorsque le diamètre du cylindre diminue. Comme illustré, la différence de vitesse entre les couches est réduite lorsque le diamètre diminue. Cela s’explique par le fait que la vitesse dans les couches extérieures augmente à mesure que le diamètre diminue. Lorsque l’écoulement se poursuit dans le cylindre, il reprend progressivement une forme parabolique.
Ces principes s’appliquent à l’évaluation des sténoses et des régurgitations valvulaires. Quelles que soient leur taille et leur localisation, les sténoses ont toujours le même effet sur le flux sanguin : la vitesse s’accélère juste avant la sténose(accélération pré-sténotique) et le flux devient turbulent après avoir franchi la sténose(turbulence post-sténotique). Comme le montre la figure 3, le jet de sang est le plus étroit juste après la sténose et cette partie est appelée vena contracta. Le diamètre de la vena contracta est légèrement inférieur au diamètre de l’orifice sténotique. Plus la sténose est prononcée (c’est-à-dire plus l’orifice est petit), plus l’accélération pré-sténotique est importante.
