La courbe Frank-Starling-Sarnoff est cliniquement importante et décrit la relation entre la précharge cardiaque et le débit. Ce rapport illustre une nouvelle méthode de vélocimétrie Doppler artérielle jugulaire et carotidienne simultanée en tant que substituts transitoires de la précharge et du débit cardiaques, respectivement; cette approche est rendue possible par l’échographie Doppler portable sans fil.
Un défi de précharge (PC) est une manœuvre clinique qui, premièrement, augmente le remplissage cardiaque (c.-à-d. la précharge) et, deuxièmement, calcule le changement dans le débit cardiaque. Fondamentalement, un PC est une approche au chevet du patient pour tester la courbe Frank-Starling-Sarnoff (c.-à-d. la « fonction cardiaque »). Normalement, cette courbe a une pente raide telle qu’un petit changement dans la précharge cardiaque génère un changement important dans le volume de l’AVC (SV) ou le débit cardiaque. Cependant, dans divers états pathologiques, la pente de cette relation s’aplatit de telle sorte que l’augmentation du volume dans le cœur entraîne peu d’augmentation du SV. Dans ce scénario pathologique, une précharge cardiaque supplémentaire (p. ex. liquide intraveineux) est peu susceptible d’être physiologiquement efficace et pourrait entraîner des dommages si la congestion des organes évolue. Par conséquent, l’inférence à la fois de la précharge cardiaque et du débit est cliniquement utile car elle peut guider la réanimation liquidienne intraveineuse (IV). En conséquence, l’objectif de ce protocole est de décrire une méthode pour suivre simultanément les substituts de la précharge cardiaque et de la sortie à l’aide d’une nouvelle échographie portable sans fil lors d’un défi de précharge bien validé.
À sa fondation, la courbe Frank-Starling-Sarnoff décrit la relation entre la précharge cardiaque et le débit 1,2,3,4. Historiquement, cette courbe est représentée en traçant la pression auriculaire droite sur l’abscisse et le débit cardiaque ou volume de l’AVC (SV)5 en ordonnée. L’évaluation de la pente de cette courbe est cliniquement importante car la relation entre le remplissage cardiaque et le débit est dynamique; Ainsi, la pente de la courbe informe la stratégie de réanimation 1,4. Plus précisément, si la pente de la courbe Frank-Starling-Sarnoff (c.-à-d. « fonction cardiaque ») est raide, l’augmentation de la précharge (p. ex. administration de liquide intraveineux) augmente le rendement. En revanche, si la pente de la courbe de la fonction cardiaque est peu profonde, l’apport de liquide intraveineux (IV) n’augmente pas la SV2.
Savoir quand le liquide IV augmente ou n’augmente pas le SV est important afin que le clinicien traitant puisse éviter le liquide physiologiquement inefficace4,6, en d’autres termes, le scénario dans lequel l’administration de liquide IV à un patient n’augmente pas la SV 7,8. L’identification de cet état clinique relativement courant est obtenue via un défi de précharge (PC), qui est une manœuvre clinique qui « teste » la pente de la courbe de la fonction cardiaque3. Un PC est obtenu en augmentant rapidement le remplissage cardiaque et en mesurant le changement dans SV9. Comme ci-dessus, le liquide IV peut agir comme un PC, tout comme les manœuvres gravitationnelles telles que déplacer la tête sous le niveau du cœur (c.-à-d. positionnement de Trendelenburg)10 ou passer d’une position semi-couchée à une position couchée avec les jambes surélevées (c.-à-d. une élévation passive des jambes)11. En fait, le lèvement passif des jambes (DPP) est un PC bien accepté et bien validé qui est utilisé dans les unités de soins intensifs modernes et recommandé par les experts avant l’administration de liquide IV pendant la réanimation de la septicémie 4,12. Fait important, il est suggéré que pendant le DPP, le clinicien mesure à la fois la précharge cardiaque (p. ex., le changement de la pression auriculaire droite) et le débit (p. ex., le changement de SV) pour tester adéquatement la courbe de la fonction cardiaque13. Cependant, le premier est rarement effectué car les mesures simultanées sont lourdes et un cathéter invasif placé dans l’oreillette droite est souvent nécessaire.
Les substituts échographiques du remplissage et du débit cardiaques ont gagné en popularité au cours des dernières décennies, en particulier dans les services d’urgence et les unités de soins intensifs 2,14. Plus précisément, l’évaluation simultanée d’une grande veine et d’une grosse artère agit comme substitut de la précharge et du débit cardiaques, respectivement 2,15. Par exemple, des changements morphologiques dans la grande veine Doppler ont été trouvés pour suivre la pression auriculaire droite - cela est vrai pour la jugulaire interne 16,17,18, hépatique et veine porte 19, veine cavesupérieure 20, veine caveinférieure 21, veines fémorales 22 et même veines intrarénales 23. Ainsi, la vélocimétrie Doppler veineuse fonctionne comme un substitut pour le remplissage cardiaque2. Cependant, le Doppler d’une grosse artère peut suivre transitoirement les changements dans le débit cardiaque. Par exemple, les mesures du temps systolique commun de l’artère carotide 24,25, de la vitesse 26,27,28 et du débit 29,30 se sont révélées prometteuses pour détecter les changements de SV.
Une nouvelle échographie Doppler sans fil, portable et à ondes continues qui fait sonner simultanément la veine jugulaire interne et l’artère carotide commune a déjà été décrite 14,15,27,28,31,32,33,34,35,36 . Ici, une méthode utilisant cet appareil lors d’un PC clinique couramment utilisé - la levée de jambe passive - est illustrée. De plus, les morphologies Doppler jugulaire interne et artérielle carotidienne commune pendant la PC sont décrites comme des substituts possibles de la précharge et du débit cardiaques, respectivement. Ce protocole est cliniquement important car il fournit une base à la fois pratique et physiologique pour l’étude future des patients. Par exemple, les patients hospitalisés (p. ex. milieu périopératoire, septicémie, gravement malade) et les patients externes (p. ex. insuffisance cardiaque congestive, dialyse) pourraient être surveillés par la méthode ou les modifications de celle-ci décrite ci-dessous.
Lors de l’exécution d’un défi de précharge à l’aide du système d’échographie Doppler portable sans fil, l’utilisateur doit prendre en compte un certain nombre d’étapes critiques. Un consentement écrit et éclairé a été obtenu pour ce protocole; l’étude a été examinée et approuvée par le Comité d’éthique de la recherche d’Horizon Santé-Nord. Les procédures suivies étaient conformes aux normes éthiques locales du comité de l’expérimentation humaine et à la Déclaration d’Helsinki de 1975.
1. Identifier un patient approprié
2. Obtention des signaux Doppler de l’artère carotide et de la jugulaire interne
3. Optimisation de l’artère carotide et des signaux Doppler jugulaires internes
4. Adhérence de l’appareil à ultrasons au cou
5. Effectuer un défi de précharge via un levage passif de la jambe (DPP)
6. Observer les changements dans le temps d’écoulement corrigé de la carotide (ccFT) sur l’application d’appareil intelligent après l’évaluation terminée
En ce qui concerne l’interprétation de l’échographie Doppler veineuse-artérielle continue au cours d’une provocation avant charge, les réponses physiologiques générales sont illustrées à la figure 1, à la figure 2, à la figure 3 et à la figure 4.
Premièrement, chez un patient ayant une courbe de la fonction cardiaque verticale normale, une légère augmentation de la précharge cardiaque (p. ex., telle que déduite par le Doppler veineux jugulaire) s’accompagne d’une augmentation relativement importante du volume de l’AVC (p. ex., comme indiqué par l’augmentation de la CCFT)2,14,36; c’est ce qu’illustre la figure 1. L’inférence de changements dans la pression veineuse jugulaire (JVP) à partir du spectre Doppler jugulaire pendant le défi de précharge mérite quelques précisions. Encore une fois, cette variable physiologique est un substitut de la précharge cardiaque ou du remplissage. Normalement, la veine jugulaire est affaissée en position verticale lorsque la pression veineuse jugulaire est inférieure à la pression atmosphérique. Dans le spectre Doppler, cela se traduit par une vitesse relativement élevée (c’est-à-dire généralement plus de 50 cm/s) avec des pulsations minimales et une faible amplitude (c’est-à-dire l’intensité ou la « luminosité » du signal jugulaire). Ensuite, si la pression veineuse jugulaire augmente pendant la manœuvre, la veine arrondit en diamètre, sa vitesse diminue (c’est-à-dire généralement à moins de 50 cm / s), l’intensité (c’est-à-dire la « luminosité ») augmente et la forme d’onde devient plus pulsatile 2,14,36. Comme le montre la figure 1, le changement dans la morphologie Doppler veineuse indique que la veine jugulaire a augmenté en diamètre (c.-à-d. vitesse de chute, amplitude croissante) et commence à suivre les déviations de pression auriculaire droites. Bien que non illustré, avec une augmentation de la pression auriculaire droite, l’onde « v » au cours de la systole tardive peut cliver l’onde monophasique vue sur la figure 1 en une onde de vitesse systolique « s » et une onde de vitesse diastolique « d » 2,14,36. Dans des données non encore publiées chez des volontaires sains, nous avons observé que la morphologie Doppler veineuse jugulaire était la mesure échographique veineuse la plus précise pour distinguer les états de précharge faible des états de précharge élevés.
En revanche, une réponse anormale est illustrée à la figure 2. Un exemple clinique de cette physiopathologie est un patient hypovolémique, veino-dilaté, septique avec un dysfonctionnement cardiaque septique évolutif 2,15,36. Un tel patient a un retour veineux diminué (ce qui réduit la précharge cardiaque, c’est-à-dire la pression veineuse auriculaire ou jugulaire droite) et simultanément une fonction cardiaque déprimée 2,15,35,36. Par conséquent, au départ, ce patient présente une morphologie Doppler veineuse continue et à faible JVP qui augmente (c.-à-d. devient plus pulsatile) pendant la provocation précharge sans augmentation significative du ccFT. Cela décrit efficacement une pente aplatie de la courbe de la fonction cardiaque.
Les résultats du Doppler veineux-artériel continu pourraient également alerter le clinicien traitant des problèmes avec le DPP lui-même. Par exemple, dans certaines situations, le DPP peut ne pas recruter suffisamment de sang veineux des membres inférieurs et de la circulation splanchnique pour générer une provocation de préchargephysiologiquement efficace 4. Sans évaluer le remplissage cardiaque, cela pourrait entraîner un DPP « faussement négatif ». Cependant, si le clinicien constate peu de réponse ccFT (c.-à-d. en tant que substitut du volume de l’AVC) associée à aucun changement dans le Doppler veineux (c.-à-d. en tant que substitut de la précharge), cela pourrait annoncer un DPP inefficace, comme le montre la figure 3.
Enfin, il est essentiel que la manœuvre du DPP soit fidèle à son homonyme, ce qui signifie qu’il n’y a pas d’effort de la part du patient lorsque le torse tombe et que les jambes s’élèvent13. Cela évite les écoulements adrénergiques, qui peuvent augmenter la fonction cardiaque indépendamment du retour veineux; cependant, comme décrit à la figure 4, ce scénario indésirable peut être indiqué par les paramètres d’une augmentation du volume de course dans le signal artériel couplée à une morphologie Doppler veineuse, suggérant une diminution de la pression veineuse.
Figure 1 : Augmentation de la pente de la courbe de la fonction cardiaque. Dans un exemple de résultat « normal » ou « attendu », la forme d’onde veineuse progresse d’une vitesse élevée, d’une faible amplitude et d’une non-pulsatile à une vitesse plus faible, une amplitude plus élevée et un caractère pulsatile. La forme d’onde veineuse pulsatile peut être marquée par un signal monophasique, comme on le voit ici. Concomitamment, la forme d’onde Doppler artérielle montre une augmentation du ccFT par rapport à la ligne de base, ce qui suggère que l’augmentation de la précharge cardiaque est compensée par une augmentation du débit cardiaque. Ces réponses, prises ensemble, indiquent une courbe de « fonction cardiaque » avec une pente raide. L’axe des y sur le spectre représente la vitesse en centimètres par seconde. La vitesse positive est vers le cerveau (par exemple, l’artère carotide), tandis que la vitesse négative est vers le cœur (par exemple, la vitesse jugulaire). L’axe des x sur le spectre est le temps. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 2 : Pente aplatie de la courbe de la fonction cardiaque. Une réponse « anormale » lors d’un défi de précharge est marquée par une forme d’onde Doppler veineuse qui évolue comme ci-dessus mais avec une réponse artérielle qui ne révèle aucun changement significatif ou même une diminution du ccFT par rapport à la ligne de base, comme on le voit ici. Cette constellation de signes veineux et artériels implique une courbe de la fonction cardiaque plate ou, potentiellement, altérée avec une précharge accrue. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 3 : Aucun changement dans le Doppler veineux. Un défi de précharge qui ne montre aucun changement significatif dans la forme d’onde Doppler veineuse pourrait représenter un changement inadéquat dans le remplissage cardiaque, ce qui signifie qu’aucun changement dans le spectre artériel n’est attendu. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 4 : Chute de la précharge lors d’un défi de précharge. Une provocation précharge qui montre une augmentation de la vitesse veineuse et une augmentation significative des mesures Doppler artérielles peut signifier une augmentation du tonus adrénergique (c.-à-d. stimulation sympathique) de sorte que la fonction cardiaque augmente indépendamment du retour veineux. Cette circonstance pourrait être le résultat d’une augmentation de jambe « non passive », par exemple, si le patient s’efforce de changer la position de son corps. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 5 : L’appareil sur un volontaire. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
L’objectif principal de cette expérience visuelle est de décrire un protocole permettant de suivre simultanément les substituts de la précharge cardiaque et de la sortie pendant un PC bien validé à l’aide d’une échographie portable sans fil. L’objectif n’est pas de décrire un protocole d’étude spécifique chez les patients, en soi. Cependant, la description du Doppler veineux et artériel continu sert de base pratique et physiologique pour concevoir des études chez des patients nécessitant à la fois une réanimation (p. ex. période périopératoire, septicémie) ou une déréanimation (p. ex. insuffisance cardiaque congestive, dialyse, incapacité à libérer de la ventilation mécanique)15,36.
La méthode décrite utilise un échographie Doppler portable à ondes continues qui fait sonner simultanément une veine et une artère majeures pour déduire la fonction cardiaque au cours d’un PC15. La sélection d’un patient approprié et coopératif et la garantie d’un changement d’angle minimal entre les vaisseaux et le transducteur tout au long de l’évaluation sont essentielles à cette méthode. De plus, assurer une vitesse d’entaille dicrotique claire et cohérente est primordial pour permettre la mesure cohérente du temps systolique. Enfin, l’utilisateur doit apprécier la morphologie Doppler veineuse et sa variation à travers un spectre de pression veineuse jugulaire (JVP), comme discuté ci-dessus dans les résultats représentatifs.
En tant que modification de la méthode décrite, au lieu d’un DPP, le PC pourrait consister en une perfusion rapide de liquide intraveineux9, en déplaçant un patient complètement couché sur le dos de l’horizontale à la tête vers le bas de 15 à 30° (c.-à-d. positionnement de Trendelenburg)10, ou des manœuvres respiratoires telles que l’occlusion expiratoire en fin d’expiration34. Ces approches sont bénéfiques en ce sens qu’il y a moins de mouvements du patient et, ostensiblement, un risque réduit de changement d’angle pendant l’évaluation. En général, le dépannage de tous les PC avec l’échographie portable nécessite un positionnement stable du cou, un adhésif supplémentaire pour sécuriser l’angle d’insonation, la prolongation de l’évaluation lorsque des artefacts de phonation ou de déglutition se produisent, le repositionnement de l’appareil ou l’ajout de gel à ultrasons pour optimiser le couplage acoustique au patient31.
Il y a des limites à la méthode d’inférence cardiovasculaire décrite dans ce manuscrit. En ce qui concerne le signal veineux jugulaire, la morphologie Doppler est un substitut de la pression veineuse jugulaire, qui est elle-même un substitut de la pression auriculaire droite37,38,39,40. Par conséquent, il n’y a aucune certitude que la précharge cardiaque est augmentée sur la base des seuls changements Doppler veineux. Néanmoins, la forme d’onde Doppler veineuse varie sa morphologie en fonction des déviations de pression de l’oreillette droite17,18,41 ; Cela a été observé dans plusieurs grandes veines en plus de la jugulaire. Par exemple, les évaluations de la veine cave supérieure et inférieure et des veines hépatique, portale, intrarénale et fémorale estiment toutes qualitativement la pression veineuse42. Plus précisément, l’onde de vitesse veineuse proéminente pendant la systole est formée par la descente x de la pression auriculaire droite et l’onde de vitesse diastolique par la descente y de la pression auriculaire droite. Le nadir de vitesse entre la systole et la diastole est dû à la pression auriculaire droite « v wave"16,17,18,42.
De plus, alors que la durée de la systole mécanique est directement proportionnelle au volume de la course, le temps systolique, semblable à la SV, est médié par la fréquence cardiaque, la précharge, la postcharge et la contractilité43. Alors que l’équation ccFT corrige la fréquence cardiaque, une limitation de la ccFT en tant que substitut du volume de l’AVC est qu’elle est déterminée par d’autres entrées hémodynamiques. Néanmoins, il a été démontré que des augmentations du ccFT d’au moins 7 ms 24 ou de +2% à 4% détectent avec précision une augmentation de 10% du SV chez les patients gravement malades 24, les volontaires sains effectuant une manœuvre de modification de la précharge44,45 et les volontaires sains subissant une réanimation simulée d’hémorragie modérée à sévère27. De plus, ccFT a été utilisé pour suivre avec précision l’évolution des SV dans la population chirurgicale élective pendant les manœuvres respiratoires46. Ainsi, en supposant que la post-charge et la contractilité sont relativement constantes pendant un PC focalisé, le ccFT varie principalement en raison des changements dans le SV.
De plus, les contre-indications absolues et relatives de cette approche n’ont pas encore été élaborées, en particulier chez les patients. Comme nous l’avons mentionné précédemment, la contre-indication la plus courante est probablement l’incapacité de coopérer (p. ex., délire, parole, mouvement, rigueur). Cela est vrai pour de nombreux moniteurs de signes vitaux modernes, bien que l’échographie portable soit particulièrement sensible à la phonation et aux mouvements du cou. En conséquence, l’appareil fonctionne très bien chez les patients intubés et paralysés en salle d’opération; Une étude utilisant le dispositif sur des patients recevant un pontage aortocoronarien électif est actuellement en cours de recrutement. Une variation physiologique entre les artères carotides opposées chez un patient particulier est possible; cependant, cette préoccupation est atténuée parce que, dans le paradigme PC, le patient agit comme son propre contrôle (c.-à-d. une intervention pré-post). Par conséquent, nous prévoyons que même si les différents côtés du cou (figure 5) peuvent produire des signaux Doppler veineux et artériels légèrement différents, le changement devrait être cohérent, à moins d’anomalies unilatérales importantes (p. ex. sténose). Les limitations physiques peuvent également poser des problèmes (p. ex. cathéters centraux, colliers cervicaux-rachidiens, sangles de trachéotomie, traumatisme, cous courts ou cyphose cervicale grave). Les contre-indications physiologiques telles que la sténose carotidienne modérée à sévère, la sténose aortique, l’arythmie et les schémas respiratoires anormaux sont également potentiellement préoccupantes. En général, cependant, un DPP avec des mesures en temps réel du débit cardiaque est résistant à bon nombre de ces problèmes, y compris l’arythmie 4,11. L’appareil est actuellement à l’étude chez les patients respirant spontanément dans les services d’urgence et dans la salle d’opération; La proportion de signaux inutilisables sera tirée de ces données.
L’importance de la méthode décrite ci-dessus est que l’échographie adhérée peut échantillonner des minutes de données continues, tandis que les approches portatives sont généralement limitées à quelques cycles cardiaques48,49. De plus, le logiciel pour l’échographie portable mesure le coefficient de variation Doppler artériel. À partir de là, une « fenêtre intelligente » est mise en œuvre pour échantillonner un nombre suffisant de cycles cardiaques au départ et pendant l’intervention; Cet instrument statistique adapte la précision de mesure à chaque défi de précharge47. De plus, étant donné que l’échographie portable reste apposée sur le patient, le risque de facteurs humains50,51 qui augmentent la variabilité de mesure est diminué; Cela vaut pour l’insonation artérielle et veineuse. Un autre aspect important de cette méthode est que l’évaluation Doppler veineuse et artérielle contemporaine permet au clinicien d’évaluer indirectement la précharge cardiaque au cours d’une manœuvre dynamique; Ceci est recommandé par les experts dans le domaine13 mais rarement effectué car la mesure de la bonne pression auriculaire est lourde. En conséquence, le Doppler veineux-artériel continu pendant un PC donne une image plus profonde de la fonction cardiaque au chevet du patient. Bien que cette méthode décrite ci-dessus puisse être utilisée pour juger de la réanimation liquidienne intraveineuse, elle est également prometteuse pour évaluer la « déréanimation »15,52 ou prédire le sevrage de la ventilation mécanique 53 et devrait être explorée dans de futures recherches cliniques. Par exemple, la diurèse des patients présentant une surcharge volumique peut être révélée par des signes de chute de la pression auriculaire droite dans le signal Doppler veineux à mesure que le retrait du volume progresse. De plus, si le patient reçoit un DPP avant et après la dialyse, le changement dans les mesures Doppler artérielles devrait indiquer une augmentation de la fonction cardiaque, comme indiqué précédemment52.
Une méthode de Doppler veino-artériel continu au cours d’un PC est mieux accomplie en suivant les six étapes générales décrites ci-dessus dans la section protocole. Un nouveau système d’échographie Doppler portable et sans fil contribue à ce paradigme en adhérant à un patient et en permettant un angle d’insonation relativement fixe lors du changement de précharge. Fondamentalement, le Doppler veineux-artériel simultané, instantané peut élaborer les deux axes de la relation Frank-Starling-Sarnoff et, par conséquent, donner de nouvelles perspectives sur la fonction cardiaque. Ceci est particulièrement important lors de la prise en charge de patients gravement malades; Cette nouvelle approche pourrait améliorer l’administration et le retrait des volumes. Bien que la discussion ci-dessus soit largement limitée aux applications hospitalières, des utilisations ambulatoires supplémentaires dans les domaines de l’insuffisance cardiaque congestive, de l’insuffisance rénale chronique et de l’hypertension pulmonaire sont également possibles. En conséquence, le Doppler veineux-artériel continu peut débloquer des canaux d’exploration imprévus au sein de l’hémodynamique et des disciplines médicales connexes.
J.E.S.K., S.O.G., D.J., L.M.H., E.R., G.C., J.K.E. travaillent pour Flosonics Medical, la start-up qui construit l’échographie Doppler portable; R.A. et B.N. ne déclarent aucun intérêt concurrent.
Aucun.
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