Comment quantifier une insuffisance aortique chronique par échocardiographie Doppler ?

Apports du Doppler couleur Comme pour l’insuffisance mitrale, une cartographie du jet (mesure de l’extension maximale ou de la surface du jet) a été proposée, mais s’est révélée extrêmement décevante. En pratique, cette approche ne permet que d’identifier avec fiabilité les régurgitations minimes, cantonnées à la région sous-valvulaire. Cette cartographie est de réalisation impossible quand le jet d’IA fusionne avec le flux antérograde mitral dans le VG. On mesure le diamètre du jet à l’origine et l’on peut utiliser la méthode de la zone de convergence pour estimer la surface de l’orifice régurgitant et le volume régurgité.   Mesure du diamètre du jet à l’origine Des études in vitro et animales ont montré l’intérêt d’évaluer les dimensions du jet à l’origine pour quantifier la régurgitation aortique. En bidimensionnel couleur, on visualise la partie la plus étroite du jet, ou vena contracta (figure 1). On mesure le diamètre du jet à ce niveau à partir de l’incidence parasternale gauche grand axe en utilisant le zoom et en moyennant plusieurs valeurs : - une largeur du jet à l’origine au niveau de la vena contracta > 6 mm est en faveur d’une régurgitation sévère dont le volume régurgité est > 60 ml ou la fraction de régurgitation > 50 % ; - < 5 mm, l’insuffisance aortique est minime à modérée ; - il existe donc une zone intermédiaire entre 5 et 6 mm où il est difficile de se prononcer. Figure 1. Exemple de mesure du diamètre du jet à l’origine (vena contracta = VC) d’une insuffisance aortique en Doppler couleur à partir de l’incidence parasternale gauche grand axe (PRSGA). Ici, insuffisance aortique sévère car la VC est > 6 mm. Cette mesure connaît des limites Elle n’est pas utilisable en cas : - d’échogénicité insuffisante (chez environ 10 % des patients), - de jet dont la surface est asymétrique, non circulaire, où la mesure d’un seul diamètre ne reflète plus la surface du jet à l’origine. Cette mesure doit être précédée d’une analyse Doppler couleur du jet de la régurgitation en incidence parasternale gauche petit axe transaortique pour tenter d’identifier une éventuelle forme très asymétrique de l’orifice régurgitant. Malheureusement, la mesure de la surface du jet à l’origine en Doppler couleur dans l’incidence parasternale gauche petit axe en se plaçant juste au ras du plancher sigmoïdien est techniquement difficile, de reproductibilité insuffisante et expose à des risques de surestimation significative liés à la divergence rapide en cône du jet régurgité. Le diamètre au niveau de la vena contracta est largement utilisé dans notre pratique quotidienne et remplace les mesures précédemment décrites, avec des appareils moins performants de largeur de jet à l’origine où le diamètre était mesuré en dessous ou au ras du plan de fermeture des sigmoïdes aortiques, sans essayer de dégager précisément la vena contracta qui correspond spécifiquement à la partie la plus étroite du jet. Ainsi, des valeurs seuils comprises entre 8 et 12 mm avaient été proposées il y a quelques années.   Étude de la zone de convergence L’étude de la zone de convergence est une méthode classique de quantification de l’insuffisance mitrale. Elle peut aussi être utilisée pour l’insuffisance aortique. Définition. La zone de convergence est une région de flux laminaire localisée sur le versant aortique de l’orifice régurgitant. Cette zone est constituée en présence d’un orifice plan et circulaire par une succession d’hémisphères concentriques centrés autour de l’orifice régurgitant à rayons décroissants, correspondant à des vitesses de plus en plus élevées des globules rouges au fur et à mesure que l’on s’approche de l’orifice régurgitant. Sur un hémisphère donné, les globules rouges ont tous la même vitesse (zone d’isovitesse). Plus les globules rouges se rapprochent de l’orifice, plus le rayon r et la surface Sr de l’hémisphère seront petits et plus la vitesse Va des globules rouges à ce niveau sera élevée, le produit Sr x Va demeurant constant au niveau de tous les hémisphères d’isovitesse (figure 2). Figure 2. Principe de calcul du débit instantané régurgité par l’étude de la zone de convergence. On suppose les zones d’iso-vitesse hémisphériques. Connaissant le rayon r et la vitesse Va d’une zone d’iso-vitesse, on peut calculer le débit instantané régurgité Qr à son niveau, qui est théoriquement égal par application du principe de continuité au débit régurgité : Qr = 2 p r2 x Va. Principes. Par application du principe de continuité, on peut considérer que le débit au niveau de l’orifice régurgitant est égal au débit mesuré au niveau d’un hémisphère d’isovitesse. On peut calculer le débit au niveau d’un hémisphère d’isovitesse par le produit de la surface de l’hémisphère que multiplie la vitesse des hématies au niveau de l’hémisphère (2 p r2 x Va). Connaissant le rayon r de l’hémisphère, on calcule sa surface par la formule classique : S = 2 p r2.   Méthode de calcul À partir de l’incidence apicale grand axe, le Doppler couleur permet de visualiser la zone de convergence (figure 3). Après avoir diminué la limite de Nyquist (« vitesse d’aliasing »), on visualise assez facilement la zone de convergence qui apparaît grossièrement hémisphérique. La largeur du secteur Doppler couleur est réglée au minimum et l’on utilise le zoom. On détermine le rayon r de la zone de convergence en protodiastole, correspondant à la distance séparant l’orifice régurgitant (plan des sigmoïdes aortiques) et le premier aliasing sur l’image couleur (passage de la couleur rouge orangé au bleu). La visualisation du plan de l’orifice régurgitant est facilitée par la suppression du codage couleur de l’image gelée. Figure 3. Coupe apicale grand axe. À gauche, visualisation de la zone de convergence de l’insuffisance aortique (r = 0,9 cm). La ligne de base de la vitesse d’aliasing a été déplacée vers le haut pour obtenir une vitesse à 35 cm/s. À droite, enregistrement Doppler continu du flux d’insuffisance aortique. La vitesse maximale protodiastolique est à 450 cm/s. Le débit régurgité instantané protodiastolique est calculé à 178 ml/battement, la surface de l’orifice régurgitant (SOR) à 0,39 cm2. On connaît, par ailleurs, la vitesse Va au niveau de cet hémisphère qui correspond à la limite de Nyquist qui est fournie par l’appareil et visible directement sur l’écran. Il est donc fondamental de diminuer cette vitesse en déplaçant la ligne de base le plus souvent vers le haut (coupe apicale) ou plus rarement vers le bas (coupe parasternale grand axe) pour obtenir une image satisfaisante de la zone de convergence (figures 2 et 3). On travaille avec des valeurs comprises entre 20 et 40 cm/s pour optimiser la visualisation de cette région. On vérifie que cette vitesse demeure < 10 % de la vitesse maximale du flux d’IA afin d’éviter un risque de sous-estimation du débit régurgitant qui nécessiterait l’utilisation d’un facteur de correction et compliquerait la méthode. Le débit instantané régurgité en protodiastole est donné par la formule Q = 2 p r2 x Va (figure 2). La loi de conservation de masse nous dit que le débit au niveau de la zone de convergence est égal au débit de l’orifice régurgitant correspondant au produit de la surface de l’orifice régurgitant (SOR) par la vitesse maximale protodiastolique du flux d’IA. La surface de l’orifice régurgitant est donc obtenue en divisant simplement le débit instantané protodiastolique régurgité par le pic de vitesse protodiastolique de l’IA capté en Doppler continu : SOR = Q/Vmax. Le volume régurgité par cycle cardiaque est calculé en multipliant SOR par l’intégrale temps-vitesse (ITV) de l’IA : VR = SOR x ITV IA. Le calcul de l’ITV est réalisé sans difficulté par planimétrie du flux Doppler continu de l’IA (figure 3). En pratique, une SOR > 30 mm2 et un volume régurgité > 60 ml sont en faveur d’une insuffisance aortique sévère.   Limites Les limites de la méthode sont liées principalement à la forme de la zone de convergence et au choix de la vitesse d’aliasing. Le choix de la vitesse d’aliasing modifie la forme de la zone de convergence visible en Doppler couleur. L’utilisation d’une vitesse d’aliasing élevée peut entraîner un aplatissement de la surface d’isovitesse en couleur et conduire à une sous-estimation du rayon r et, par conséquent, de la surface de l’orifice régurgitant. Inversement, une vitesse d’aliasing trop basse peut conduire à une surestimation de SOR. Il est recommandé de travailler avec des vitesses d’aliasing comprises entre 20 et 40 cm/s. Chez une minorité de patients, le plus souvent atteints d’une maladie annulo-ectasiante, les sigmoïdes aortiques ont une géométrie très particulière en diastole, en forme d’entonnoir inversé (figure 4). Dans ces cas, la surface d’isovitesse est plus grande qu’un hémisphère complet. Il est alors licite de renoncer à l’utilisation de cette méthode. Cette géométrie particulière des sigmoïdes est généralement rencontrée chez les patients ayant une grande dilatation anévrysmale de l’aorte ascendante (diamètre > 50 mm) et expose à un risque de sous-estimation de la SOR. Figure 4. En présence de ce type de géométrie des sigmoïdes aortiques rencontrée dans les maladies annulo-ectasiantes, la zone de convergence sera plus grande qu’un hémisphère. Apports du Doppler pulsé   Calcul du volume régurgité, de la fraction de regurgitation et de la SOR Le volume régurgité par battement (VR) et la fraction de régurgitation (FR) de l’IA isolée (figure 5) peuvent être obtenus à partir de la détermination des débits aortique (QAo = VES Ao x fc) et mitral (Q mitral = V mitral x fc). Par exemple : - VR = VES Ao – V mitral, - FR = VR/VES Ao. Figure 5. Schéma illustrant le calcul du volume régurgité et de la fraction de régurgitation par Doppler quantitatif. La surface de l’anneau mitral et aortique est calculée par la formule D2/4. Les volumes d’éjection aortique et mitral sont obtenus par le produit des surfaces par les ITV (D = diamètre). On peut aussi confronter les débits aortique et pulmonaire, ou les débits ventriculaire gauche par méthode de Simpson et mitral (ou pulmonaire). Cette méthode, appelée Doppler quantitatif, nécessite la maîtrise des mesures de débit. En effet, si l’évaluation du débit aortique est relativement facile, celle des débits mitral, ventriculaire gauche ou pulmonaire est plus difficile. Ces difficultés ont amené à proposer le débit aortique avec une valeur seuil > 9 l/min en faveur d’une régurgitation sévère. Ce paramètre manque néanmoins de sensibilité. Ainsi, il peut être pris en défaut en présence d’une insuffisance aortique sévère associée à une fraction d’éjection abaissée (« bas débit cardiaque ») ou à une sténose mitrale serrée. La surface de l’orifice régurgitant (VR = SOR x ITV IA) peut être obtenue en divisant le volume régurgité par l’ITV de l’IA : SOR = VR/ITV IA. Une surface de l’orifice régurgitant > 30 mm2 est un argument de poids en faveur d’une IA sévère. On peut parfois rencontrer des difficultés dans le recueil d’un flux aortique diastolique de bonne qualité pour calculer l’ITV en présence d’un jet excentré se dirigeant vers la valve antérieure mitrale (intérêt de la voie parasternale droite).   Analyse des flux au niveau de l’isthme aortique On utilise la voie sus-sternale, patient installé en décubitus dorsal, tête en hyperextension. La crosse aortique est visualisée en bidimensionnel. L’axe du faisceau Doppler pulsé monoporte est placé dans l’axe de l’aorte descendante et l’on positionne le volume d’échantillonnage juste en aval de la sous-clavière gauche. Les filtres sont réglés au minimum, car on étudie des vitesses faibles. Chez le sujet normal, on enregistre un flux systolique négatif dont la vitesse est en moyenne de 1 m/s et un bref flux positif en protodiastole, de vitesse < 0,25 m/s et de durée brève. En cas d’insuffisance aortique apparaît un flux holodiastolique rétrograde qui décrit un plateau en méso- et télédiastole (figure 6). Figure 6. Mesure de la vitesse télédiastolique dans l’isthme aortique par Doppler pulsé. Cette vitesse est calculée à 29 cm/s, en faveur d’une régurgitation sévère. Mesure de la vitesse télédiastolique isthmique Une vitesse télédiastolique > 18 cm/s est un argument de poids en faveur d’une insuffisance aortique dont la fraction de régurgitation excède 40 %. Cet indice a, dans notre expérience, un intérêt pratique considérable dans l’IA chronique et peut être obtenu chez plus de 90 % des patients. On s’aide du Doppler couleur pour repérer le flux aortique au niveau de l’isthme et positionner au mieux le volume d’échantillon Doppler pulsé. Les limites de ce paramètre sont les suivantes : • risque de surestimation si la fréquence cardiaque dépasse 90/min ou de sous-estimation si elle est < 50/min, • présence d’une fibrillation auriculaire, auquel cas il faut sélectionner les flux de durée moyenne. Ce critère perd son intérêt en présence d’une persistance de canal artériel, d’une rupture d’anévrysme du sinus de Valsalva et, d’une manière générale, d’un shunt aorto-pulmonaire à l’origine d’un reflux diastolique. Il reste, par contre, valide en présence d’une sténose aortique. D’autres paramètres ont été proposés à partir de l’analyse du flux au niveau de l’isthme aortique : • le rapport ITV diastolique/ITV systolique : une valeur de 50 % est en faveur d’une régurgitation sévère, • le rapport vitesse télédiastolique au pic de l’onde R de l’ECG/vitesse maximale systolique : une valeur > 20 % est en faveur d’une IA sévère.   Analyse du flux aortique abdominal On utilise la voie sous-costale, patient en décubitus dorsal avec les jambes demi-fléchies. Chez le sujet normal, ce flux se caractérise par une composante antérograde systolique et diastolique. Les patients porteurs d’une IA sévère grade III ou IV angiographique pourraient être identifiés par la présence d’un flux diastolique rétrograde, capté par Doppler pulsé.   Apports du Doppler continu   Le temps de demi-pression Le Doppler continu permet d’enregistrer le flux d’insuffisance aortique (figure 7) dont les vitesses sont élevées. En protodiastole, la vitesse doit excéder 3,5 m/s. Cette vitesse protodiastolique n’est pas corrélée à la sévérité de la régurgitation. Par contre, plus l’IA est importante, plus la décroissance du gradient de pression (et de la vitesse) sera franche. Le temps de demi-pression (ou PHT = pressure half time) se définit comme le temps nécessaire au gradient de pression aorte-VG pour chuter de 50 %. Il s’exprime en ms. Des chevauchements significatifs sont notés entre les valeurs des temps de demi-pression des insuffisances aortiques de différents grades. Figure 7. Enregistrement Doppler continu d’une insuffisance aortique : à gauche par voie apicale ; à droite par voie parasternale (PRS) droite. En pratique, un PHT < 350 ms est en faveur d’une insuffisance aortique sévère et un PHT > 500 ms en faveur d’une IA modérée. La pente de décroissance de la vitesse exprimée en m/s2 peut aussi être calculée de manière automatique. Plus le PHT sera court, plus la valeur de la pente sera élevée. Une pente > 3 m/s2 est en faveur d’une IA sévère. Ces critères, tirés de l’étude de la décroissance des vitesses, connaissent des limites importantes : • se méfier d’une courbe de vitesse aortique tronquée de ses plus hautes vélocités et des enregistrements imparfaits (intérêt de la voie parasternale droite pour les jets excentrés se dirigeant vers le feuillet antérieur mitral), • une élévation de la PTDVG liée à une autre cardiopathie (cardiopathie ischémique, CMH, CMD, sténose aortique serrée…) induit un raccourcissement du PHT et expose donc à un risque de surestimation de l’IA. De plus, si le PHT et la pente dépendent du volume de la fuite et de la PTDVG, ils sont aussi influencés par les compliances aortique et ventriculaire gauche, et par les résistances vasculaires systémiques.   Apport de l’échographie transœsophagienne (ETO) - L’ETT est l’examen de référence pour quantifier l’insuffisance aortique. - L’ETO est intéressante chez les patients peu échogènes. On peut effectuer en ETO la mesure du diamètre du jet à l’origine au niveau de la vena contracta à partir de l’incidence longitudinale vers 120-130°, et réaliser une planimétrie de la surface du jet à l’origine en Doppler couleur à partir d’une incidence transversale centrée sur l’orifice aortique, pour un angle habituellement compris entre 20 et 70°. Un diamètre de la vena contracta en Doppler couleur par voie œsophagienne > 6 mm et une surface à l’origine > 7,5 mm2 permettent d’identifier les patients atteints d’une IA sévère dont la fraction de régurgitation est > 50 %. Inversement, les patients dont le diamètre est < 5 mm et dont la surface est < 7,5 mm2 ont une fraction de régurgitation < 50 %. L’étude de la zone de convergence en Doppler couleur par voie œsophagienne, à partir de l’incidence longitudinale vers 120-130° est aussi possible.   Retentissement de l’insuffisance aortique   Sur le ventricule gauche L’évaluation des volumes ventriculaires et l’estimation de la fraction d’éjection sont fondamentaux. L’IA chronique importante est à l’origine d’une surcharge volumétrique du VG qui peut être extrêmement importante. La fraction d’éjection est longtemps conservée grâce à une hypertrophie-dilatation ventriculaire gauche qui normalise les contraintes diastoliques.   Sur les pressions pulmonaires Les pressions artérielles pulmonaires seront calculées à partir du flux d’insuffisance tricuspide et d’insuffisance pulmonaire par les méthodes classiques, l’HTAP de repos apparaissant à un stade tardif dans l’insuffisance aortique.   Conclusion   En pratique quotidienne, l’écho-Doppler cardiaque permet de séparer les régurgitations aortiques modérées à moyennes des régurgitations sévères (tableau). Une fois la sévérité de la régurgitation déterminée, la chirurgie sera discutée sur les données cliniques et la fonction ventriculaire gauche, mais aussi sur la taille de l’aorte ascendante. L’ensemble de ces éléments est fourni par l’échographie Doppler qui est l’examen complémentaire clé dans cette pathologie.