ECHOCARDIOGRAPHIE - DOPPLER

L'échocardiographie-doppler est une technique sans cesse en évolution depuis presque une trentaine d'années ; elle est devenue le premier moyen d'investigation en Cardiologie après l'électrocardiogramme.

Le principe de l'échocardiographie-doppler repose sur l'usage des ultrasons.

Il s'agit d'une méthode d'investigation non invasive, non traumatique et indolore. Elle peut être pratiquée à tout âge, y compris chez le nouveau-né et le prématuré de très faible poids. Elle peut être répétée et ne connaît aucune contre-indication, tout au moins pour l'échographie transthoracique. Elle n'a pas, à ce jour, d'effets secondaires connus.

Ses indications sont donc larges. Son usage a fait diminuer les indications de cathétérisme, notamment dans le domaine des valvulopathies et des cardiopathies congénitales.

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PRINCIPES : LES DIVERS MODES D'ECHOCARDIOGRAPHIE-DOPPLER

1 - L'échocardiographie

1.1 - Principes
L'appareil d'échocardiographie se comporte comme un émetteur et un récepteur d'ultrasons. Il émet durant un cours laps de temps et "écoute" ensuite les sons réfléchis. Les ultrasons sont émis à l'aide d'un capteur ou transducteur placé sur le thorax du patient et sont réfléchis par les structures cardiaques. Un appareillage électronique complexe transforme l'information recueillie en une image interprétable par l’opérateur, et qui reproduira l'aspect du coeur en mouvement.

1.2 - Les différents modes d'échocardiographie
L'enregistrement transthoracique se fait au niveau de plusieurs voies d'abord : parasternale gauche (contre le sternum, du deuxième au cinquième espace intercostal gauche), apicale (le transducteur étant placé à l'apex, donc au niveau du choc de pointe), sous costale ou sous-xyphoïdienne, particulièrement utile chez le nourrisson , et enfin supra sternale, au niveau de la fourchette sternale.

L'échocardiogramme TM ("time motion" ou "temps mouvement") ou unidimensionnel est le plus anciennement utilisé. Il donne une image des structures cardiaques en mouvement en fonction du temps. Lorsque l’image est arrêtée ou "gelée", il est possible de mesurer directement sur l’écran, à l’aide de curseurs, la taille des différentes cavités, d'analyser leur mouvement et leur déplacement en fonction du temps. De plus, à partir des diamètres du ventricule gauche en diastole et en systole, il est possible de tirer des renseignements concernant la fonction systolique du ventricule gauche.



L'échocardiogramme bidimensionnel (2D) ou en temps réel permet la reconstruction d'une image beaucoup plus "parlante" que le mode TM. On obtient de véritables coupes anatomiques du coeur, que l'on pourra multiplier à l'infini. L'image dynamique du coeur est visualisée en temps réel sur un écran et peut être enregistrée soit sur bande vidéo, soit en format numérique sur les appareils les plus récents, ce qui permet de conserver une image de qualité optimale.

Des renseignements morphologiques et fonctionnels sont donc apportés par l'échocardiographie TM et 2D, par exemple concernant l'aspect anatomique des valves, l'existence de malformations congénitales, la taille et la cinétique des ventricules...

L'échocardiogramme tridimensionnelle (3D) en temps réel, avec reconstruction immédiate des images, est apparue depuis peu. Son apport par rapport à l’échographie bidimensionnelle reste encore à définir.

1.3 - Limites :
La qualité de l'imagerie obtenue est très variable d'un patient à l'autre. Les meilleures images sont obtenues chez les enfants et les adultes jeunes. L'obésité, les déformations thoraciques, l'insuffisance respiratoire chronique (lorsqu'il existe une distension thoracique, l'air étant un très mauvais conducteur des ultrasons) sont autant d'obstacles à la propagation des ultrasons, ce qui rend parfois l'examen difficilement interprétable.

La qualité des images, et de leur interprétation, dépendent également beaucoup de l’expérience de l’opérateur : la qualité d’un examen échocardiographique est très « opérateur-dépendante »

Chez l'enfant et le nourrisson, la qualité des images est constamment excellente. Le facteur limitant peut être l'agitation des jeunes enfants...

2 - L'examen Doppler :

2.1 - Principes :
L'effet doppler peut être utilisé dans le domaine des ultrasons. Quand un faisceau ultrasonique traverse un flux sanguin, la fréquence du signal revenant à l'émetteur peut être augmentée ou diminuée, en fonction de la direction et de la vitesse de ce flux par rapport à l'incidence du faisceau ultrasonique. Un mouvement liquidien vers la sonde élèvera la fréquence de retour, tandis qu'un mouvement s'en éloignant en diminuera la fréquence. L'amplitude du changement de fréquence est proportionnelle à la vitesse du flux sanguin ainsi qu'à l'angle entre le faisceau ultrasonique et le vaisseau analysé. Ainsi, l'on peut déterminer la vitesse ou vélocité et le sens d’un flux sanguin dans une région précise du thorax, cavité cardiaque ou vaisseau.

Le doppler permet donc de déterminer la vitesse et le sens d'un flux sanguin, ainsi que son caractère, homogène (ou laminaire) ou turbulent. Si l'on considère un flux sanguin au niveau d'une valve par exemple, l'on pourra aisément déterminer à partir des vélocités, le gradient de pression entre les cavités situées de part et d'autre de cette valve, ceci selon une formule mathématique simple (formule de Bernouilli simplifiée, selon laquelle le gradient est égal à 4 fois le carré de la vitesse du flux).

2.2 - Les différents modes de Doppler :
Le Doppler pulsé : un cristal unique fonctionne alternativement comme émetteur et comme récepteur. L'enregistrement du signal de retour après un temps réglable permet de sélectionner la profondeur de la zone explorée. Le volume de mesure est placé en se repérant sur l'image en échographie bidimensionnelle au niveau de la zone que l'on veut explorer. Le flux enregistré est donc bien repéré sur l'image et l'on sait exactement à quoi il correspond. Par contre, les flux très rapides, au delà d'une vitesse maximale mesurable, ne peuvent pas être enregistrés en doppler pulsé.



Le Doppler continu : il utilise une émission continue d'ultrasons avec une sonde à deux cristaux, l'un émetteur et l'autre récepteur. Il permet d'enregistrer des flux de très haute vélocité, sans limitation de vitesse mesurable. Son inconvénient est une moins bonne localisation du flux analysé.

Le Doppler à codage couleur : est une variété plus sophistiquée de doppler pulsé. Il permet une visualisation directe des flux sanguins intracardiaques et intra vasculaires, qui se superposent à l'image en échographie bidimensionnelle. Par convention, les flux positifs ou flux qui s'approchent du transducteur sont codés en rouge, les flux qui s'en éloignent sont codés en bleu ; les flux très rapides ou turbulents, apparaissent "en mosaïque" c'est à dire constitués de multiples pixels juxtaposés de toutes les couleurs. Ainsi, une anomalie, telle qu'une régurgitation valvulaire ou un flux de sténose sera immédiatement mis en évidence et pourra être ensuite analysé plus finement par le doppler à codage continu ou le doppler pulsé conventionnel.

Le Doppler tissulaire : permet d’analyser l’amplitude et la vitesse de déplacement, ainsi que la déformation des parois ventriculaires. Il s’agit de déplacements de faible amplitude et de faible vélocité, car l’on s’intéresse ici aux mouvements des parois cardiaques, et non plus aux flux sanguins intra cavitaires. Cette technique est intéressante pour apprécier la contractilité régionale des parois ventriculaires gauches. Elle a des applications cliniques précises, telles que l’étude de la diastole ventriculaire et le diagnostic de la désynchronisation ventriculaire (cf chapitre « Insuffisance cardiaque »).

2.3 - Intérêt :
Le doppler permet donc l'étude des flux sanguins intracardiaques et intra vasculaires. Les flux normaux et les flux pathologiques, tels que régurgitation valvulaire, flux de sténose, flux anormaux (communication inter ventriculaire, canal artériel persistant...) sont aisément repérés et leur vitesse est enregistrée. Les gradients sténotiques sont ainsi déterminés de manière très fiable. Par contre la quantification des fuites valvulaires reste plus complexe.

3 - Autres techniques :

3.1 - L'échocardiographie transoesophagienne (ETO) est utilisée depuis une vingtaine d'années. Un transducteur d'échocardiographie-doppler est monté à l'extrémité d'un endoscope, qui sera introduit jusqu'au niveau de l'estomac, puis retiré au niveau de l'œsophage.

L’œsophage cheminant à la face postérieure du coeur, il sera possible d'obtenir des images d'excellente qualité des cavités atriales, du septum inter atrial, de la mitrale et de l'orifice aortique notamment.



De cette manière, des détails inaccessibles par voie transthoracique peuvent être visualisés, tels que des petits thrombi de l'auricule gauche ou de petites végétations valvulaires au cours d'une endocardite infectieuse.

Cette technique se pratique sous anesthésie locale, avec ou sans prémédication. Elle est essentiellement pratiquée chez l'adulte, son utilisation chez l’enfant nécessitant une anesthésie générale.

3.2 - L'échocardiographie foetale permet d'enregistrer le coeur du fœtus dès le 3ème ou 4ème mois de grossesse et son but est de porter un diagnostic précis des malformations cardiaques congénitales dépistées par le gynécologue lors des échographies de suivi. C'est une technique difficile, qui doit être réalisée par un opérateur très entraîné et connaissant bien la pathologie cardiaque congénitale.

3.3 - L'échocardiographie "de stress" consiste à enregistrer une échographie bidimensionnelle au cours d'un effort, soit épreuve d'effort sur bicyclette ergométrique, soit simulation d'un effort par perfusion de dobutamine. Le but en est de faire apparaître d'éventuels troubles de la cinétique segmentaire à l'effort lorsqu'il existe une insuffisance coronarienne. Cette technique a une meilleure sensibilité et spécificité que l'épreuve d'effort conventionnelle pour la détection de l'ischémie myocardique, comparable à celle de la scintigraphie myocardique au thallium. Elle permet en outre de renseigner sur la viabilité myocardique dans un territoire infarci.

3.4 - Le « 2D strain » ou « speckle tracking » est une nouvelle modalité, qui permet d’analyser la déformation des parois myocardiques à partir de l’imagerie bidimensionnelle, ce qui permet de s’affranchir des difficultés techniques liées à l’utilisation du doppler tissulaire. Cette technique semble très prometteuse pour l’analyse de la cinétique ventriculaire globale et segmentaire.

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INDICATIONS DE L'ECHO-DOPPLER

Du fait des renseignements très précieux fournis par cette technique et de son innocuité, les indications en sont larges.

Il n'est cependant pas légitime de prescrire et de répéter inutilement les examens, ne serait-ce que pour des raisons économiques (à titre d'information, le prix d'un écho doppler trans-thoracique est actuellement en France de 95.16 Euros).

1 - Les valvulopathies représentent l’une des meilleures indications de l'écho doppler chez l'adulte.

Les valvulopathies de l'adulte jeune peuvent souvent être opérées sans cathétérisme préalable. L'échographie transœsophagienne est intéressante en complément de l’examen transthoracique dans certaines indications, telles que le bilan d'une insuffisance mitrale, car elle permet d'analyser les lésions anatomiques et de juger de la possibilité d'effectuer un geste conservateur, de plastie mitrale chirurgicale.

L'indication de cathétérisme persiste néanmoins dans certains cas, tels que nécessité d'un traitement par cathétérisme interventionnel (valvuloplastie mitrale percutanée pour rétrécissement mitral, par exemple). Plus souvent, c’est la nécessité d'une coronarographie préopératoire qui fait porter l’indication d’examens invasifs ; une coronarographie est exigée par le chirurgien avant chirurgie sous circulation extra corporelle(CEC) chez les hommes de plus de 40 ans et chez les femmes de plus de 50 ans.

Le suivi des porteurs de prothèses valvulaires se fait essentiellement grâce à l'écho doppler. Les patients doivent bénéficier d'un examen par voie transthoracique dans les trois mois qui suivent l'intervention. Ultérieurement, une échographie transthoracique tous les 1 à 2 ans est préconisée.

2 - Les cardiopathies congénitales représentent la meilleure indication de l’écho doppler. Le perfectionnement de la technique au fil des années a fait considérablement diminuer le nombre de cathétérismes préopératoires, ce qui est particulièrement appréciable chez l’enfant. De nos jours, de nombreuses cardiopathies congénitales peuvent être opérées sur les seules données de l'écho doppler, y compris pour la chirurgie sous CEC chez le petit nourrisson. Seules les cardiopathies complexes nécessitent actuellement un cathétérisme préopératoire.

Le suivi post-opératoire des malades est assuré essentiellement par l'écho doppler. Le cathétérisme de contrôle post-opératoire systématique, effectué en routine autrefois, n'est plus pratiqué que dans des indications particulières.

3 - Les cardiomyopathies, dilatées ou hypertrophiques, sont diagnostiquées exclusivement par l'écho doppler. Le cathétérisme a peu d'indications, sauf cas particuliers tels que la recherche d'une myocardiopathie ischémique, ou le bilan pré transplantation cardiaque.

4 - Les cardiopathies ischémiques , sont surtout explorées par la coronarographie. L'échographie ne permet pas de visualiser les coronaires, sauf parfois sur leur premier centimètre. L'échographie peut explorer par contre les troubles de la cinétique globale ou segmentaire du ventricule gauche consécutifs à une cardiopathie ischémique ou dans le post-infarctus. L’échographie permet également le diagnostic des complications de l'infarctus du myocarde aigu, telles que les complications mécaniques (rupture septale, insuffisance mitrale). Quant à l'échocardiographie de stress, elle permet de diagnostiquer la viabilité d'une zone nécrosée ou une ischémie myocardique.

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CONCLUSION

L'écho doppler est donc actuellement une technique irremplaçable en Cardiologie. Plus que pour d'autres techniques, la qualité et la fiabilité des renseignements qu'elle fournit sont très dépendantes de la qualité de l'appareillage utilisé et surtout de l'expérience de l'opérateur. L'écho doppler cardiaque doit être effectué par un cardiologue connaissant parfaitement la pathologie en cause, et qui pratique un examen orienté par les données cliniques et paracliniques. Au cours des dernières années, le développement des nouvelles techniques, qui ne cesse de progresser, a été considérable et a rendu l’examen de plus en plus performant pour le diagnostic de la plupart des pathologies cardiaques.