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Évaluation de la fonction ventriculairegauche : quels indices choisir ?

P.L. DARMON

IntroductionL’évaluation de la fonction ventriculaire gauche est une préoccupation

principale dans l’appréciation du risque cardio-vasculaire des patients devantbénéficier d’une anesthésie générale. En effet, la fonction ventriculaire gauche(VG) conditionne la prise en charge anesthésique et les moyens de monitorageper et postopératoires du fait d’une relation certaine entre fonction VG etmorbidité et mortalité périopératoire.

La fonction du ventricule gauche est d’assurer un débit adapté aux besoinstissulaires périphériques de tous les organes en générant une pression capillairepulmonaire suffisamment basse afin d’éviter l’œdème pulmonaire. S’il estrelativement facile de mesurer le débit cardiaque global et la pression capillairepulmonaire par sonde de Swan-Ganz et/ou échocardiographie, il estactuellement impossible d’affirmer si le débit est parfaitement adapté auxbesoins tissulaires des organes d’un patient donné. De nombreux indices defonction ventriculaire ont donc été développés afin de mieux appréhender lafonction systolique (fonction pompe) et diastolique (rapport entre pression etvolume de remplissage) du ventricule gauche. La plupart de ces indices sontbasés sur l’évolution, au cours du cycle cardiaque, de la pression et desdimensions du ventricule gauche, et sur les rapports étroits de ces troisparamètres (temps, pression, et dimension) entre eux.

Au cours d’un cycle cardiaque normal, la systole débute par une élévationde pression sans modification de volume (Fig. 1) : c’est la contractionisovolumétrique. Lorsque la pression ventriculaire dépasse la pressiondiastolique aortique, la valve aortique s’ouvre ; commence alors la phase

Correspondance : Département d’Anesthésie-Réanimation, Groupe Hospitalier Pitié-Salpêtrière,75013 Paris.

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d’éjection au cours de laquelle la pression ventriculaire continue initialementde croître pour passer par un maximum et se met à décroître ; parallèlement, levolume ventriculaire diminue, passant du volume télédiastolique (VTD) auvolume télésystolique (VTS).

Lorsque la pression ventriculaire devient inférieure à la pression aortique,la valve aortique se ferme ; la pression ventriculaire continue de chuter alorsque le volume ventriculaire reste constant ; c’est la phase de relaxationisovolumétrique. A la fin de cette période, la pression ventriculaire passe sousla pression auriculaire gauche et la valve mitrale s’ouvre ; c’est le début de ladiastole où le volume ventriculaire augmente, avec une phase de remplissagerapide, une phase de remplissage lent et une phase de remplissage lié à lacontraction auriculaire ; le volume ventriculaire repasse alors du VTS au VTDet le cycle recommence.

La performance ventriculaire est sous la dépendance de quatre facteursprincipaux : la précharge, la contractilité, la postcharge et la fréquencecardiaque. Les indices de fonction ventriculaire gauche mesurent pour laplupart, les variations relatives de ces quatre facteurs, et rares sont les indicespermettant une mesure isolée de l’un de ces facteurs.

Fig. 1. - Evolution de la pression et du volume ventriculaire gauche, et des pressions aortique etauriculaire gauche au cours du temps, lors d’un cycle cardiaque. VG = ventricule gauche ; OG = oreillette gauche ; CI = contraction isovolumétrique ; RI = relaxation isovolumétrique.

Systole Diastole

Pres

sion

(m

mH

g)V

olum

e ve

ntri

cula

ire

(ml)

0 0.1 0.7 0.80.5 0.60.2 0.3Temps (sec)

0.4

ECGP

Q

R

S

T

12010080604020

140120100806040200

CI RI

Pression Aortique

Pression OG

Pression VG

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Fonction systoliqueElle correspond à la capacité de vidange du ventricule gauche, permettant

d’assurer un débit adapté aux besoins tissulaires de l’ensemble des organes.C’est parce que la contractilité est l’un des déterminants essentiels de cettefonction que les indices de performance systolique sont souvent considéréscomme un reflet fidèle de la contractilité. En fait, la performance systoliquedépend très largement des conditions de charge, et en particulier de postchar-ge. Ainsi, la contractilité peut être franchement altérée et les indices de perfor-mance systolique relativement conservés si la postcharge est réduite, commec’est le cas lors d’une insuffisance mitrale importante (grade 3 à 4) ou lorsd’une vasodilatation artérielle (choc septique, traitement vasodilatateur…). Laplupart des indices de fonction systolique utilisés en pratique clinique sontdépendants des conditions de charge et de la fréquence cardiaque ; ils ne peu-vent donc permettre d’évaluer l’évolution de la contractilité myocardique quelors de mesures itératives chez un même patient, et seulement si les conditionsde charge et la fréquence cardiaque sont comparables d’une mesure à l’autre.

Indices dérivés de l’information pression intraventriculaire gauche

Le premier des indices dérivés de l’information pression intraventriculairegauche pour appréhender la fonction systolique a été le pic de pressionsystolique. Il est en effet facilement compréhensible que plus ce pic est élevé(en l’absence d’obstacle à l’éjection), meilleure est la vidange ventriculairepuisque le débit entre ventricule gauche et aorte dépend du gradient de pressionentre ces deux cavités. Pour les mêmes raisons, on comprend que pour unmême pic systolique, plus la postcharge est élevée (niveau de pression aortiqueplus grand), moins la performance systolique est grande puisque le gradient depression VG-aorte est alors réduit. Le pic systolique de pressionintraventriculaire est donc dépendant de la postcharge ; de même, il estdépendant de la précharge et de la fréquence cardiaque.

Le temps d’apparition du pic de pression systolique est également unindice de fonction ventriculaire qui reflète la contractilité myocardique ; il estd’autant plus long que la contractilité est diminuée. Cependant là encore, il estextrêmement dépendant des conditions de charge, de la fréquence cardiaque,mais aussi de la présence d’un obstacle à l’éjection ventriculaire gauche : eneffet, ce temps est augmenté en présence d’une hypertrophie septaleasymétrique avec gradient de pression intraventriculaire.

Le pic maximum de la dérivée première de la pression intraventriculaire(dP/dtmax) a été (et est encore actuellement) largement utilisé comme indice decontractilité (Fig. 2a). Le dP/dtmax survient normalement au cours de lacontraction isovolumétrique (indice pré-éjectionnel) et est donc peu influencépar la postcharge puisqu’alors la valve aortique est fermée ; il est cependanttrès dépendant de la précharge et de la fréquence cardiaque (renforcement posi-tif lorsque la précharge et/ou la fréquence cardiaque augmentent) et ne doitdonc pas être considéré comme un indice pur de contractilité. De plus, cer-taines conditions physiopathologiques sont susceptibles d’en faire un indice

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Indices dérivés de l’information dimension intraventriculaire gauche

Les plus utilisés sont les fractions de raccourcissement d’une dimensionventriculaire qui rapporte la différence diastolo-systolique de la dimension à savaleur diastolique. Lorsqu’elle est segmentaire (unidimensionnelle), la fractionde raccourcissement intéresse le diamètre ventriculaire gauche et se calculeselon l’équation FR = (DTD-DTS)/DTD où DTD et DTS sont les diamètres

Pres

sion

VG

(m

mH

g)

P

Q

R

S

T

120100806040200

"Fluid-filled"

Micromanomètre

dP/d

t (m

mH

g/se

c) +2500

0

-2500

0 0.1 0.7 0.80.5 0.60.2 0.3Temps (sec)

0.4

dP/dtmax

dP/dtmin

Pres

sion

ven

tric

ulai

re (

mm

Hg)

120

0

500 msec

Fig. 2a. - Courbes de Pression VG et dP/dt enfonction du temps ; la courbe de dP/dt passepar un maximum pendant la phase de contrac-tion isovolumétrique.

Fig. 2b. - Courbes de pression VG mesuréessimultanément par micromanomètre et cathéterrempli d’eau («fluid-filled») ; il existe un déca-lage temporel entre les 2 courbes avec un phé-nomène d’amplification («overshoot») lors deschangements importants de pression.

éjectionnel, en retardant le moment de survenue du dP/dtmax comme c’est lecas dans l’insuffisance cardiaque majeure, ou en diminuant la pression aortiquediastolique comme c’est le cas dans le choc septique ou l’insuffisance aortiquede grade élevé ; la sensibilité du dP/dtmax à la postcharge s’en trouve alorsmajorée. Idéalement, la mesure de la pression intraventriculaire gauche devraitse faire par l’intermédiaire d’un micromanomètre monté en extrémité de cathé-ter (type Millar®) ; en effet, les cathéters utilisant la méthode de la colonned’eau («fluid-filled») avec capteur de pression externe, ont un certain degréd’amortissement qui rend aléatoire la mesure des variations rapides de pres-sion, et retarde (décalage temporel) l’enregistrement de la pression intraventri-culaire gauche (Fig. 2b). Les valeurs normales de dP/dtmax sont de l’ordre de1600 ± 300 mmHg/sec ce qui correspond donc à une dispersion importante desvaleurs autour des valeurs moyennes (déviation standard importante).

0 50 100 150 200

Ved (ml)

Pes 200

Pes 50EF1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

0

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ventriculaires respectivement en télédiastole et télésystole. Elle se mesure enéchocardiographie temps-mouvement (TM) et admet une valeur normale de35±5 %. Lorsqu’elle intéresse les surfaces ventriculaires, la fraction deraccourcissement se calcule selon l’équation FRS = (STD-STS)/STD où STDet STS sont les surfaces petit axe du ventricule gauche respectivement entélédiastole et télésystole. Elle se mesure en échocardiographiebidimensionnelle (2D) sur la coupe petit-axe passant par les piliers de lamitrale. La valeur normale de la FRS est habituellement de 55±5 %. Enfinlorsque la dimension ventriculaire est un volume, la fraction deraccourcissement correspond à la fraction d’éjection du ventricule gauche,FEVG = (VTD-VTS)/VTD, dont la méthode de mesure de référence estl’angiographie ventriculaire ; la FEVG peut également se mesurer paréchocardiographie ou scintigraphie myocardique ; sa valeur normale est de65±5 %. Lorsque la contractilité segmentaire est normale, la FR segmentaire etla FRS sont corrélées à la FEVG. A l’inverse, lorsqu’il existe un troubleimportant de la cinétique segmentaire, la corrélation avec la FEVG est moinsbonne, et la FR ou la FRS ne peuvent plus être utilisées comme moyend’estimer la FEVG.

Quelle que soit la dimension ventriculaire à laquelle on s’intéresse, il fauttoujours interpréter la valeur d’une fraction de raccourcissement en fonction dela fréquence cardiaque et des conditions de charge ; en particulier, lapostcharge influence largement la valeur de la FEVG (Fig. 3) et touteaugmentation importante de postcharge diminue la FEVG sans qu’il y aitnécessairement de diminution de la force contractile du coeur. A l’inverse, uneforte diminution de postcharge tend à normaliser une FEVG qui était altéréepar une baisse de la contractilité.

Fig. 3. - Evolution de la fraction d’éjection (EF) en fonction du volume télédiastolique (Ved)lorsque la pression ventriculaire télésystolique (Pes) augmente, passant de 50 à 200 mmHg ; la zone hachurée correspond aux valeurs normales de FEVG. D’après Robotham JL et al. [1].

Le développement de la méthode de détection des contours endocardiquesen échocardiographie a permis l’apparition de nouveaux paramètres quipeuvent être utilisés pour appréhender la fonction systolique ventriculairegauche : en effet, cette méthode permet d’obtenir une courbe d’évolution dessurfaces ou des volumes ventriculaires en fonction du temps (Fig. 4).

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Dès lors, il est possible d’obtenir une FRS ou une FEVG «instantanée»,recalculée battement après battement. De plus, il est également possibled’obtenir la dérivée première, en fonction du temps, de la dimensionventriculaire gauche à laquelle on s’intéresse. Par analogie au dP/dtmax, le - dV/dtmax (volume) ou le - dS/dtmax (surface ; normales = 5 ± 13,7 cm2/sec)pendant la phase d’éjection, de même que le temps pour obtenir ce pic dedérivée première, peuvent être utilisés comme paramètre de fonction systoliqueventriculaire gauche. Là encore, la sensibilité de tels indices aux conditions decharge et à la fréquence cardiaque est évidente et ceux-ci ne peuvent à eux seulreprésenter une mesure isolée de la contractilité ventriculaire.

Indices dérivés de l’information temps

Plusieurs indices de fonction ventriculaire sont dérivés de l’informationtemps au cours du cycle cardiaque ; en particulier, la durée de la phase de pré-éjection (PEP = Pre-Ejection Period ; normales = 85 ± 10 msec) qui correspondau temps de dépolarisation électrique ajouté au temps de contractionisovolumétrique, et la durée de la phase d’éjection (LVET = Left VentricularEjection Time ; normales = 295 ± 19 msec) sont d’autant plus brefs que lafonction ventriculaire gauche est meilleure ; le rapport PEP/LVET sembleencore plus intéressant pour apprécier la fonction ventriculaire gauche car ilélimine les variations induites par les modifications de fréquence cardiaque. La

Fig. 4. - Photographie d’écran de mesure automatisée du volume ventriculaire gauche en coupe4 cavités : la courbe supérieure est l’ECG ; la courbe intermédiaire (Volume) représente la valeurinstantanée du volume ventriculaire gauche (axe des Y) en fonction du temps (axe des X) ; lacourbe inférieure (dV/dt) est la dérivée première du volume en fonction du temps. A droite del’image, les chiffres donnent de haut en bas : la valeur «instantanée» du VTD (85 ml) ; la valeur«instantanée» du VTS (43 ml) ; la valeur de la FEVG (49 %) ; la valeur du pic de remplissageventriculaire (dV/dtmax = PNR) exprimé en fonction du volume télédiastolique (5,3 EDV/s) ; lavaleur du pic d’éjection ventriculaire (- dV/dtmax = PNE) exprimé en fonction du volumetélédiastolique (3,6 EDV/s) et le temps (60 msec) pour parvenir au dV/dtmax (TPNR).

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valeur de ce rapport est habituellement de 35 % [2] ; en cas d’altération de lacontractilité, le temps de pré-éjection s’allonge (diminution du dP/dt) et letemps d’éjection ventriculaire diminue ; le rapport augmente donc fortement.Ces indices sont facilement accessibles par échocardiographie TM passant parla valve aortique (Fig. 5).

Fig. 5. - Coupe échographique TM passant par la valve aortique : le temps de pré-éjection (PEP)va du début du QRS jusqu’au début de l’ouverture aortique ; le temps d’éjection ventriculaire(LVET) va du début de l’ouverture jusqu’à la fermeture de la valve aortique.

Malheureusement, il existe une forte dépendance de ces indices auxconditions de charge, mais aussi à la présence d’un ralentissement deconduction auriculo-ventriculaire (bloc de branche ou bloc auriculo-ventriculaire) ainsi qu’à l’existence d’une pathologie valvulaire aortique oumitrale.

Couplage des information temps, pression et dimension

Courbes pression-dimension

Le couplage des informations pression et dimension permet la constructionde boucle de fonction ventriculaire : sur l’axe des X est portée la dimension ;sur l’axe des Y la pression. Les premiers travaux expérimentaux [3] ont ainsipermis la construction de courbe pression-volume (Fig. 6) dont l’analyse àprécharge variable a permis de définir le concept d’élastance ventriculairevariable au cours du cycle cardiaque, et de développer la notion d’élastancemaximale comme mesure isolée de contractilité ventriculaire. L’élastanceventriculaire se définit comme le rapport instantané entre pression et volume(E = P/(V-V0)); en télédiastole, l’élastance est minimale puis augmenterapidement pour arriver à un maximum en fin de systole. Lorsque survient la

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relaxation isovolumétrique, l’élastance ventriculaire chute pour redevenirminimale en télédiastole. Par analogie, le même type de courbe pression-dimension peut être reconstruit en utilisant la surface petit-axe ou le diamètreventriculaire gauche ; les valeurs d’élastance ainsi obtenues sont bien corréléesavec l’élastance ventriculaire dérivée des courbes pression-volume, surtout sila contraction ventriculaire est homogène (absence de trouble de cinétiquesegmentaire). Certains travaux font en fait état d’un certain degré dedépendance de l’élastance maximale ventriculaire gauche aux conditions decharge en particulier pour les valeurs extrêmes de pré et postcharge [4].

Un autre indice de contractilité a été développé à partir du couplage desinformations pression et volume ventriculaires gauches : il s’agit de la relationentre travail d’éjection (SW = Stroke Work) et volume télédiastolique (VTD).Le travail d’éjection est l’intégrale de la pression en fonction du volumeventriculaire ; il s’agit donc de la surface de la boucle pression-volume quireprésente le travail mécanique externe du ventricule gauche (Fig. 7).

PressionVG

PTS

PTD

P = Emax (V - Vo)

P = A.e Kc.V + B

Volume VGVo VTS VTD

Fig. 6. - Courbe pression-volume ventriculaire gauche : au point de coordonnées x = VTD,y = PTD, la pression s’élève pendant la contraction isovolumétrique ; lorsque la valve aortiques’ouvre, le volume ventriculaire diminue pour atteindre le VTS. Au point de coordonnéesx = VTS, y = PTS la valve aortique se ferme et la relaxation isovolumétrique débute entraînantune chute brutale de pression intraventriculaire sans modification de volume. Lors de la phase deremplissage diastolique, le volume passe du VTS au VTD et la pression ventriculaire rejoint laPTD de façon à compléter la boucle d’un cycle cardiaque. Si l’on enregistre plusieurs cyclessuccessifs à précharge variable, on obtient plusieurs boucles successives dont les rapportsPTS/VTS sont situés sur une droite dont l’équation est P = Emax (V-V0) où Emax représente lapente de la droite qui reflète l’état contractile du coeur indépendamment des conditions de charge,et V0 l’intercepte X de cette droite. De la même façon, les points de plus faible rapport P/Vcorrespondent aux points télédiastoliques et sont situés sur une courbe exponentielle croissantequi définit la relation pression-volume télédiastolique.

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Lorsque l’on fait varier les conditions de charge (clampage temporaire dela veine cave inférieure par exemple), on obtient plusieurs boucles successivespartant de VTD différents et permettant de construire une relation entre VTDet SW (Fig. 8). Cette relation est une droite dont la pente est un indice isolé decontractilité indépendant des conditions de charge et de la fréquence cardiaque.Par analogie, la surface ventriculaire gauche peut être utilisée pour construirece type de courbe ; le travail mécanique ventriculaire gauche est alors appeléla force d’éjection (SF = Stroke Force).

PressionVG

PesSW = P dV

Volume VGVo Ves Ved

SW

Fig. 7. - Courbe pression-volume ventriculaire gauche : le travail ventriculaire gauche correspondau travail mécanique externe du ventricule ; c’est l’intégrale de la pression par rapport au volumece qui correspond à la surface de la boucle pression-volume.

Fig. 8. - Courbe exprimant le travail ventriculaire gauche (LV SW) par rapport au volumetélédiastolique (EDV) : quelles que soient les conditions de charge initiales, les points sont toussitués sur une droite dont la pente reflète la contractilité myocardique. D’après Glower DD et al. [5].

2700

0

LVSW

(erg

.103 )

0 70LV EDV (ml)

Slope = 45.6X-int = 13.7 mlr = 0.99

Quel que soit l’indice choisi, le couplage des informations pression etvolume nécessite un appareillage complexe non utilisé en pratiquequotidienne ; de plus le recueil des données ainsi que le couplage des signauxposent un certain nombre de problèmes méthodologiques limitant encore plusla diffusion des méthodes de couplage pression-dimension.

Couplage dimension-temps

Lorsque la contractilité segmentaire est normale, la vitesse moyenne deraccourcissement circonférencielle des fibres myocardiques (VCF) peut êtreutilisée comme indice de fonction systolique du ventricule gauche. C’est unindice éjectionnel que l’on mesure en échocardiographie 2D et/ou TM. Ilcorrespond à la mesure de la différence diastolo-systolique de la circonférenceinterne du petit-axe ventriculaire gauche, rapportée à la mesure diastolique de

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Il existe également une relation linéaire entre le dP/dtmax et le volumetélédiastolique ; la pente de cette relation est également utilisée comme indiceisolé de contractilité (Fig. 9) ; elle serait plus sensible que l’élastance maximalepour détecter des variations de contractilité. Cependant, il semble que commepour la relation pression-volume ventriculaire gauche, la relation dP/dtmax - VTDsoit influencée par les modifications extrêmes de condition de charge, enparticulier de postcharge.

3000

2500

2000

1500

1000

500

0

dP/d

t max

(mm

Hg/

s)

EDV (ml)

ControldP/dt = 43.0 (V - 11.6)r = 0.99

DobutaminedP/dt = 147.4 (V - 21)r = 0.98

20 30 40 50

Fig. 9. - Courbes de dP/dtmax en fonction du volume télédiastolique (EDV). La perfusion dedobutamine entraîne une augmentation significative de la pente de la relation dP/dtmax-VTD.D’après Little WC [6].

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cette circonférence et au temps d’éjection (Fig. 10) : VCF = (CircD-CircS)/CircD*TE, où CircD = Circonférence en diastole, CircS = Circonférenceen systole, et TE = temps d’éjection ventriculaire. Ce dernier peut se mesurersoit par la durée de l’épaississement systolique sur le TM ventriculaire, soit parla durée de l’ouverture aortique sur le TM valvulaire aortique.

Fig. 10. - Mesure de la VCF par échocardiographie TM passant par le petit-axe ventriculairegauche pour la détermination des diamètres systolique (DTS) et diastolique (DTD) ainsi que dutemps d’éjection (Tej).

Puisque Circonférence = 2πDiamètre, VCF = FR/TE où FR = fraction deraccourcissement de diamètre. La valeur normale de la VCF est de 1,2 ± 0,1circonf./sec ; comme la FR, elle est sensible aux conditions de charge (enparticulier postcharge) et à la fréquence cardiaque, et ne peut pas êtreconsidérée comme un indice isolé de contractilité myocardique.

En dehors de la mesure précise du débit cardiaque par échocardiographie[7], l’analyse du signal Doppler des vitesses sanguines aortiques ou sousaortiques, peut renseigner sur la fonction ventriculaire gauche : en effet,l’accélération maximale protosystolique du flux aortique qui correspond à ladérivée première de la courbe des vitesses par rapport au temps (c’est-à-dire àla pente de l’accroissement de vitesse) est bien corrélée à la fraction d’éjectionventriculaire. Il s’agit d’un indice éjectionnel (qui ne correspond donc pas audP/dtmax) qui se mesure facilement en analyse spectrale échocardiographique(Fig. 11). Sa valeur normale est de 20 ± 4 m/sec2 ; une valeur inférieure à12 m/sec2 indiquant une FEVG inférieure à 60 %. Là encore, cet indice ne peutêtre considéré comme une mesure isolée de contractilité ; de plus, il n’estvalide qu’en l’absence de pathologie valvulaire ou sous-valvulaire aortique. Demême, le temps au pic d’éjection systolique renseigne sur la fonctionventriculaire gauche (normales = 98 ± 10 msec), et un allongement de ce temps

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correspond à une altération de fonction systolique. Cet indice souffre desmêmes limitations que l’accélération maximale protosystolique et ne peut doncpas représenter un indice isolé de contractilité.

Fonction diastoliqueElle correspond à la capacité de remplissage du ventricule gauche,

permettant d’assurer un débit adapté, sous un régime de pression basse et surun vaste éventail de conditions de charge et de fréquence cardiaque. L’atteintede cette fonction est importante à dépister car elle entraîne une élévationchronique des pressions de remplissage (POG > 15 mmHg) et précède souventl’apparition d’une dysfonction systolique. La performance diastolique est lasommation de deux composantes successives qui sont la relaxation active et lacompliance passive. La relaxation active qui, à l’étage cellulaire, débute avantla fermeture de la valve aortique (c’est-à-dire pendant la période d’éjection), sepoursuit jusqu’au pic de vélocité de l’onde E du flux mitral ; la compliancepassive termine la diastole, allant du pic de l’onde E à la fermeture mitrale.

Les indices de fonction diastolique sont tous dépendants des conditions decharge et de la fréquence cardiaque ; leur utilisation en périopératoire doit doncêtre prudente, et l’interprétation des mesures doit être faite en fonction de l’étathémodynamique du patient, notamment lors de mesures répétées.

Indices dérivés de l’information pression intraventriculaire gauche

A l’instar du dP/dtmax lors de la montée de pression intraventriculaire, ledP/dtmin (ou -dP/dtmax) caractérise la chute de pression intraventriculairesurvenant pendant la diastole (Fig. 2). Il survient habituellement au moment de

Fig. 11. - Mesure de l’accélération protosystolique maximale des vitesses aortiques par échocardio-graphie. La pente initiale de l’enveloppe spectrale correspond à l’accélération protosystolique ; letemps au pic d’éjection (TPV) se mesure entre le début et la vitesse maximale du flux aortique.

140

0Pres

sion

VG

(m

mH

g)

Pb

FA OM Temps (msec)

Po

P = Po e -t/τ + Pb

29

la fermeture aortique ou juste après celle-ci ; c’est donc un indice de relaxationactive qui souffre, comme le dP/dtmax d’une dépendance aux conditions decharge et à la fréquence cardiaque. Les valeurs normales sont de l’ordre decelles du dP/dtmax (en négatif) avec également une grande dispersion autour dela valeur moyenne. La mesure peut également se faire par échocardiographie,utilisant la digitalisation de l’enveloppe de régurgitation mitrale (lorsqu’elleexiste), ce qui permet une reconstruction de la courbe de pression, et donc desa dérivée première en fonction du temps.

Avec le dP/dtmin, la constante τ de relaxation permet de caractériser larelaxation active protodiastolique ; en effet, après la survenue du dP/dtmin, lachute de pression intraventriculaire se fait selon une décroissance exponentiellependant le reste de la relaxation isovolumétrique (Fig. 12). Cette décroissanceexponentielle admet pour équation : P = P0 e-t/τ + Pb où P0 est la pressionintraventriculaire au moment du dP/dtmin, et Pb serait la pression asymptotiqueen l’absence de remplissage ventriculaire lorsque t tend vers l’infini.

Fig. 12. - Décroissance exponentielle de la pression intraventriculaire lors de la relaxationisovolumétrique : P0 est la pression VG au moment du dP/dtmin qui survient généralement justeaprès la fermeture aortique (FA). Cette décroissance se poursuit jusqu’au moment de l’ouverturemitrale (OM) où le remplissage ventriculaire remonte la pression. La constante τ est la constantede relaxation qui caractérise la phase de relaxation active protodiastolique.

La constante τ se calcule pendant la phase de relaxation isovolumétrique,sur la courbe de pression intraventriculaire, en appliquant aux valeurs mesuréesde pression une régression non linéaire de type exponentielle ; elle peutégalement se calculer par échocardiographie Doppler en digitalisant le signalde régurgitation mitrale [8], ou en l’exprimant en fonction du temps derelaxation isovolumétrique, associé à la valeur de la pression aortique lors del’onde dichrotique et à une valeur fixe ou estimée de la pression ventriculaireau moment de l’ouverture mitrale [9]. Les valeurs normales de τ sont de52 ± 7 msec ; un allongement de τ correspond à une dégradation de la fonctiondiastolique lors de la phase de relaxation active protodiastolique.

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Indices dérivés de l’information dimension intraventriculaire gauche

Le développement de la méthode de détection des contours endocardiquesen échocardiographie a permis l’apparition de nouveaux paramètres quipeuvent être utilisés pour appréhender la fonction diastolique ventriculairegauche : en effet, cette méthode permet d’obtenir une courbe d’évolution dessurfaces ou des volumes ventriculaires en fonction du temps (Fig. 4). Il estainsi possible d’obtenir la valeur maximale du remplissage ventriculaire parmesure de la dérivée première en fonction du temps, de l’évolution du volume(dV/dtmax) ou de la surface (dS/dtmax ; normales = 60 ± 13,5 cm2/sec)ventriculaire (Fig. 4). Plus cette valeur est grande, meilleure est la performancediastolique. De plus, le temps nécessaire pour obtenir cette valeur maximale(TPFR = «time to peak filling rate» ; normales = 170 ± 30 msec) caractériseégalement la fonction diastolique ; plus ce temps est court, meilleure est lafonction diastolique.

Indices dérivés de l’information temps

La durée de la phase de relaxation isovolumétrique reflète en partie larelaxation active des cellules myocardiques ; elle s’allonge en cas d’altérationde la relaxation active (cardiopathie ischémique ou hypertrophique).Cependant, il existe un allongement physiologique de la durée de cette phaseavec l’âge, passant de 76 ± 11 msec avant 50 ans à 90 ± 17 msec après. De plus,la fréquence cardiaque et les conditions de charge influencent largement ladurée de cette phase.

Le rapport entre la racine carrée de la durée du remplissage ventriculaireet l’intervalle RR semble moins dépendant de la fréquence cardiaque, en toutcas pour de faibles variations de fréquence (70 à 90 battements par minute) ;son intérêt comme paramètre de fonction diastolique n’est cependant pasclairement établi [10].

Couplage des informations temps, pression et dimension

Le couplage des informations de pression et de dimension permet laconstruction de boucles pression-volume ; lorsque la précharge varie, plusieursboucles de fonction ventriculaire sont générées et l’élastance maximalesystolique peut être mesurée (Fig. 6). De la même façon, les points d’élastanceminimale sont situés sur une courbe exponentielle croissante qui définit larelation pression-volume télédiastolique. Cette courbe admet pour équationP = A eKcV + B, où A et B sont des constantes, et Kc représente la constante derelaxation. Cette constante prend en compte la relaxation active qui estreprésentée par la chute de pression et la partie initiale du remplissage sur lacourbe pression-volume, mais aussi la compliance passive qui est traduite parla partie distale du remplissage sur la courbe pression-volume. Elle se calculeen utilisant une régression non linéaire de type exponentiel à travers les pointsde cordonnées (VTD, PTD) des boucles pression-volume successivesenregistrées à précharge variable. L’augmentation de cette constante traduitune altération de la fonction diastolique du ventricule gauche.

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Les indices les plus couramment utilisés pour déterminer la fonctiondiastolique en pratique clinique sont ceux couplant les informations de volumeet de temps, et plus spécifiquement les indices dérivés de l’analyse des vitessesDoppler. L’analyse du flux transmitral permet ainsi de définir les altérations derelaxation et de compliance de diverses situations cliniques. Normalement, leflux transmitral est composé de deux ondes successives éventuellementséparées par un diastasis : ce sont l’onde E de remplissage rapide, et l’onde Ade remplissage lié à la systole auriculaire (Fig. 13) ; le rapport des pics devitesse E/A est normalement supérieur à 1 chez les sujets de moins de 60 ans.En cas d’altération de la relaxation, ce rapport s’inverse, le temps de relaxationisovolumétrique augmente de même que le temps de décélération de l’onde E.Lorsque survient un trouble de compliance, le pic E devient très largementsupérieur au pic A (E/A > 2,5), le temps de relaxation isovolumétrique diminueet le temps de décélération de l’onde E se raccourcit ; l’aspect du flux mitralest dit «normalisé».

Normal Altéré Normalisé

EA

TRI TDE

Fig. 13. - Flux transmitral normal (à gauche), en cas de trouble de relaxation (au centre) et en casde trouble de compliance (à droite). TRI = temps de relaxation isovolumétrique ; TDE = temps dedécélération de l’onde E.

De nombreuses situations cliniques limitent malheureusement l’analyse duflux transmitral pour l’appréciation de la fonction diastolique, en particulier unprofil de type altéré se rencontre en cas de cardiopathie ischémique ouhypertrophique, en cas d’hypovolémie, de même qu’au delà de 60 ans, endehors de toute atteinte de la fonction diastolique ; de plus, en l’absence derythme sinusal (AC/FA, flutter auriculaire, tachysystolie auriculaire etc…) leflux transmitral devient alors ininterprétable.

L’analyse du flux veineux pulmonaire peut renseigner sur la fonctiondiastolique : normalement, ce flux comporte 3 ondes successives : une onde Xsystolique, une onde Y protodiastolique, et une onde Z télédiastolique, de sensopposé, qui correspond à la systole auriculaire (Fig. 14). L’amplitude et surtoutl’intégrale temps-vitesse (ITV) de ces ondes permet d’appréhender le niveaude pression capillaire pulmonaire.

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En l’absence d’insuffisance ou de rétrécissement mitral, si l’ITV de l’ondeX est inférieure à l’ITV de l’onde Y, la pression capillaire pulmonaire (et doncla pression télédiastolique du ventricule gauche) est élevée, supérieure à15 mmHg. Il s’agit bien sûr d’un indice très grossier de fonction diastoliquedont la dépendance à la précharge est évidente.

De la même façon, la différence entre la durée de l’onde Z du flux veineuxpulmonaire et celle de l’onde A mitrale permet d’estimer la pressiontélédiastolique du ventricule gauche : une différence positive (c’est à dire uneonde Z > onde A en durée) prédit ainsi une PTDVG > 20 mmHg avec unesensibilité de 82 %, et une spécificité de 92 % [11].

Conclusion

La plupart des indices utilisés en pratique clinique pour apprécier lafonction systolique et diastolique du ventricule gauche sont dépendants desconditions de charge et de la fréquence cardiaque et aucun d’entre eux nepermet de mesure isolée de la contractilité ou de la relaxation. Plusieurs indicesde fonction systolique (élastance maximale, relation dP/dtmax-VTD, relationtravail d’éjection-VTD) permettent d’approcher la contractilité par un certaindegré d’indépendance aux conditions de charge et à la fréquence cardiaque ;leur mesure nécessite cependant l’utilisation d’un appareillage complexepermettant de coupler les informations de pression et de dimension duventricule gauche ; de plus, de nombreux écueils méthodologiques émaillent lerecueil et le couplage de ces informations, rendant incertaine la mesure de cesindices.

Quel que soit l’indice de fonction choisi, il faut donc garder un regardcritique quant à la méthodologie, et interpréter le résultat des mesures itérativesen fonction des conditions de charge et de la fréquence cardiaque dont lesvariations sont fréquentes et importantes en milieu périopératoire, notammentde chirurgie cardiaque ou vasculaire.

Fig. 14. - Flux veineux pulmonaire enregistré par voie transoesophagienne.

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BIBLIOGRAPHIE

[1] Robotham J.L., Takata M., Berman M. et al. - Ejection fraction revisited.Anesthesiology, 1991, 74, 172-183.

[2] Katz A.M. - Physiology of the heart. 2nd ed., Raven Press., New York, 1992, 400.

[3] Suga H., Sagawa K., Shoukas A.A. - Load independence of the instantaneouspressure-volume ratio of the canine left ventricle and effects of epinephrine andheart rate on the ratio. Circ. Res., 1973, 32, 314-322.

[4] Su J.B., Crozatier B. - Preload-induced curvilinearity of left ventricular end-systolicpressure-volume relations. Effects on derived indexes in closed-chest dogs.Circulation, 1989, 79, 431-440.

[5] Glower D.D., Spratt J.A., Snow N.D. et al. - Linearity of the Frank-Starlingrelationship in the intact heart: the concept of preload recruitable stroke work.Circulation, 1985, 71, 994-1009.

[6] Little W.C. - The left ventricular dP/dtmax-end-diastolic volume relation in closed-chest dogs. Circ. Res., 1985, 56, 808-815.

[7] Darmon P.L., Hillel Z., Mogtader A. et al. - Cardiac output by transesophagealechocardiography using continuous-wave Doppler across the aortic valve.Anesthesiology, 1994, 80, 796-805.

[8] Chen C., Rodriguez L., Lethor J.P. et al. - Continuous wave Doppler echocardiographyfor noninvasive assessment of left ventricular dP/dt and relaxation time constantfrom mitral regurgitant spectra in patients. J. Am. Coll. Cardiol., 1994, 23, 970-976.

[9] Scalia G.M., Greenberg N.L., McCarthy P.M. et al. - Noninvasive assessment of theventricular relaxation time constant (τ) in humans by Doppler echocardiography.Circulation, 1997, 95, 151-155.

[10] Meyer T.E., Casadei B., Aurigemma G.P. et al. - Which indexes of filling behaviorshould be used to characterize left ventricular diastolic function when changes inheart rate and atrioventricular delay occur? J. Am. Soc. Echocardiogr., 1997, 10,689-698.

[11] Yamamoto K., Nishimura R.A., Burnett J.C. et al. - Assessment of left ventricularend-diastolic pressure by Doppler echocardiography: contribution of duration ofpulmonary venous versus mitral flow velocity curves at atrial contraction. J. Am.Soc. Echocardiogr., 1997, 10, 52-59.