L’épaisseur et la fonction du diaphragme peuvent être évaluées chez les personnes en bonne santé et les patients gravement malades à l’aide d’une échographie au point de service. Cette technique offre une méthode précise, reproductible, réalisable et bien tolérée pour évaluer la structure et la fonction du diaphragme.
Le diaphragme est le composant principal de la pompe musculaire respiratoire. Le dysfonctionnement du diaphragme peut provoquer une dyspnée et une intolérance à l’exercice, et prédispose les personnes touchées à l’insuffisance respiratoire. Chez les patients ventilés mécaniquement, le diaphragme est susceptible de s’atrophier et de dysfonctionner en raison de la désuétude et d’autres mécanismes. Cela contribue à l’échec du sevrage et à de mauvais résultats cliniques à long terme. L’échographie au point d’intervention fournit une méthode valide et reproductible pour évaluer l’épaisseur du diaphragme et l’activité contractile (fraction d’épaississement pendant l’inspiration) qui peut être facilement utilisée par les cliniciens et les chercheurs. Cet article présente les meilleures pratiques pour mesurer l’épaisseur du diaphragme et quantifier l’épaississement du diaphragme pendant la respiration de marée ou l’inspiration maximale. Une fois maîtrisée, cette technique peut être utilisée pour diagnostiquer et pronostiquer le dysfonctionnement du diaphragme, et guider et surveiller la réponse au traitement au fil du temps chez les personnes en bonne santé et les patients atteints de maladies aiguës ou chroniques.
Les ultrasons font référence aux ondes sonores au-delà des limites supérieures audibles de l’audition humaine. L’échographie a de nombreuses applications au-delà des soins de santé, la plus célèbre étant probablement le développement de SONAR (navigation et télémétrie sonores) à usage militaire pendant laPremière Guerre mondiale ; Les ultrasons sont maintenant couramment utilisés dans le diagnostic médical et la thérapie. L’échographie médicale ou l’échographie diagnostique utilise des ondes sonores à haute fréquence (>20 kHz) pour fournir des images des structures des tissus mous dans le corps. Ces ondes sonores sont pulsées à des fréquences de 1 à 20 millions de cycles/s (mégahertz, MHz), qui peuvent être transmises dans le corps pour examiner les structures anatomiques, telles que le foie, le cœur et les muscles squelettiques. L’échographie au point d’intervention devient de plus en plus la pierre angulaire de l’évaluation et de la prise en charge des maladies graves.
La première application des ultrasons en médecine a eu lieu dans les années 1940 par le Dr Karl Dussik, qui a tenté de localiser les tumeurs cérébrales en mesurant la transmission des faisceaux d’ultrasons à travers la tête2. Au fur et à mesure que la technologie progressait, de nouvelles techniques ont été développées, notamment le mode d’amplitude (mode A) et le mode de luminosité (mode B)3, suivies par le développement de scanners bidimensionnels en 1960 4,5. Le domaine de l’échographie diagnostique est devenu inestimable dans la pratique clinique, car il évite l’exposition aux rayonnements ionisants et peut être obtenu au chevet du patient, évitant ainsi la nécessité d’un transport à l’hôpital avec les risques associés. L’échographie est sûre, bien tolérée, fiable et reproductible chez les patients 6,7.
Le diaphragme est une structure musculaire mince en forme de dôme qui agit comme la principale pompe respiratoire conduisant à la ventilation spontanée chez l’homme. Le diaphragme sépare les cavités thoracique et abdominale et est composé de trois segments distincts : le tendon central, le diaphragme costal et le diaphragme crural (Figure 1). Le tendon central du diaphragme est une structure non contractile qui permet aux principaux vaisseaux sanguins de passer de la cavité thoracique à la cavité abdominale. Le diaphragme costal a des fibres allant de la cage thoracique ou processus xiphoïde au tendon central. Le diaphragme crural s’insère dans les trois premiers vertébrés lombaires. Lors de l’inspiration, le diaphragme costal se contracte, abaissant le dôme du diaphragme tout en élargissant la cage thoracique inférieure. Le diaphragme costal soutient le diaphragme crural dans l’abaissement du dôme 8,9,10.
L’échographie transthoracique du diaphragme a attiré de plus en plus l’attention pour sa capacité à surveiller l’épaisseur du diaphragme dans la zone d’apposition (Figure 1)11,12,13. Le diaphragme a été visualisé pour la première fois à l’aide d’ultrasons en 1975 par Haber et al.14. La contractilité du diaphragme et le raccourcissement musculaire pendant l’inspiration peuvent être quantifiés à l’aide de l’échographie en mode M pour surveiller l’épaisseur du diaphragme (Tdi) et la fraction d’épaississement (TFdi). Cette évaluation de la contractilité fournit une mesure de la performance musculaire du diaphragme à un niveau donné d’entraînement inspiratoire et d’effort. L’échographie au point d’intervention fournit des mesures sûres, reproductibles et fiables de la fonction et de l’architecture du diaphragme. Chez les patients ventilés mécaniquement, les changements d’épaisseur du diaphragme au fil du temps peuvent être utilisés pour évaluer les impacts négatifs de la ventilation mécanique, y compris les effets d’un myotraumatisme dû à une sur-assistance (atrophie, diminution de l’épaisseur de la fin de l’expiration au fil du temps) ou à une sous-assistance (lésion induite par la charge entraînant une inflammation, un œdème, éventuellement représentée par une augmentation de l’épaisseur de la fin de l’expiration au fil du temps)15. Ces changements sont corrélés à des résultats cliniques défavorables16. La mesure de TFdi pendant la respiration des marées permet d’évaluer l’activité diaphragmatique des marées (c’est-à-dire l’effort inspiratoire). La mesure de TFdi lors d’un effort inspiratoire maximal (TFdi,max) permet d’évaluer la force du diaphragme (puisque la capacité de génération de force du diaphragme est liée à sa capacité à se contracter et à se raccourcir).
Il existe un consensus substantiel sur le protocole optimal pour l’acquisition et l’analyse des mesures17. La compétence en imagerie échographique du diaphragme implique une courbe d’apprentissage modérément abrupte ; Une formation approfondie à la technique et à ses pièges potentiels est essentielle. Des études ont montré qu’il est possible d’acquérir en peu de temps la maîtrise de l’échographie du diaphragme grâce à une formation à distance en ligne18. Par conséquent, ce protocole a été optimisé pour fournir une mesure cohérente de l’épaisseur du diaphragme et de la fraction d’épaississement qui peut être appliquée à la fois aux patients sains et aux patients présentant une pathologie respiratoire suspectée19
Les études utilisant cette technique ont reçu l’approbation éthique du Comité d’éthique de la recherche du Réseau universitaire de santé, Toronto, Canada.
1. Évaluation de l’épaisseur du diaphragme et de la fraction d’épaississement pendant la respiration des marées
Figure 1 : Vue d’ensemble de l’anatomie du diaphragme et de l’emplacement de la sonde à ultrasons. (A) Structures anatomiques pour l’échographie du diaphragme costal. Le diaphragme se compose du tendon central, du diaphragme costal et du diaphragme crural. (B,C) Pour visualiser le diaphragme costal au niveau de la zone d’apposition à l’échographie, le patient est placé en position semi-allongée et le huitième, neuvième ou dixièmeespace intercostal est situé. Une sonde à ultrasons à réseau linéaire à haute fréquence (>12 MHz) est placée parallèlement aux côtes dans l’espace intercostal le long de la ligne médio-axillaire pour visualiser le diaphragme costal sous forme de section transversale. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 2 : Épaisseur et épaississement du diaphragme à ultrasons pendant la respiration de marée. (A) La sonde est placée au huitième, neuvième ou dixièmeespace intercostal pour visualiser le diaphragme sous forme de coupe transversale. (B) Dans l’image en mode B, les flèches blanches montrent les membranes pleurales et péritonéales hyperéchogènes. (C) L’image en mode M projette la variation de l’épaisseur du diaphragme à un point particulier au fil du temps. De gauche à droite, les lignes jaunes mesurent l’épaisseur du diaphragme à la fin de l’expiration (Tdi,ee) et l’épaisseur du diaphragme au pic d’inspiration (Tdi,pi) de la première respiration, et les lignes rouges indiquent celle de la deuxième respiration. L’épaisseur du diaphragme (Tdi,ee) mesure 1,20 et 1,25 mm, et TFdi 26 % et 23 %, respectivement, chez un sujet masculin sain. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Tableau 1 : Problèmes courants en échographie transdiaphragmatique Veuillez cliquer ici pour télécharger ce tableau.
2. Évaluation de la fraction maximale d’épaississement de la membrane
NOTA : La fraction maximale d’épaississement du diaphragme peut être évaluée au cours de la même session expérimentale que l’épaisseur du diaphragme.
Figure 3 : Exemples de fraction minimale et maximale d’épaississement du diaphragme. (A) L’épaisseur du diaphragme (Tdi) et la fraction d’épaississement (TFdi) ont été mesurées en présence d’une contraction diaphragmatique minimale. Si nécessaire, ajustez la vitesse de balayage ; deux respirations sont utilisées pour évaluer la TFdi. En l’absence d’une épaisseur inspiratoire de crête claire, le moment de l’effort inspiratoire est déterminé cliniquement au chevet du patient. La TFdi est ici calculée comme étant de 11 %, mais la moyenne serait calculée sur deux respirations supplémentaires (total de quatre respirations capturées dans deux images). (B) La fraction maximale d’épaississement du diaphragme mesurée lors d’efforts inspiratoires maximaux (TFdi,max) est stimulée soit en entraînant le patient à effectuer des efforts volontaires maximaux, soit à la suite d’un mauver de Marini si le patient n’est pas en mesure d’être coaché et qu’il y a un P0,1 >2 cm H2O. TFdi,max est calculé ici comme 208%, cependant, la valeur la plus élevée obtenue après plusieurs (au moins trois) tentatives serait enregistrée sous la forme TFdi,max. Il y a une différence prononcée entre TFdi et Tdi lors d’une inspiration maximale (B) par rapport à un effort inspiratoire minimal (A). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
En suivant ce protocole, l’épaisseur du diaphragme et la fraction d’épaississement peuvent être mesurées comme des moyens non invasifs et reproductibles d’évaluer la structure et la fonction du diaphragme. Les mesures peuvent être effectuées au chevet du patient et enregistrées pour une analyse hors ligne en aveugle. Ces mesures peuvent être obtenues à plusieurs reprises au fil du temps pour évaluer les changements dans la structure et la fonction du diaphragme longitudinalement.
Chez les adultes en bonne santé, l’épaisseur du diaphragme expiratoire au repos peut varier de 1,5 mm à 5,0 mm, selon la taille, le sexe et la position de la sonde21. Chez les adultes en bonne santé qui respirent au repos, le TFdi des marées se situe généralement entre 15 % et 30 %. Lors d’efforts inspiratoires maximaux, TFdi,max se situe généralement entre 30 % et 130 %13,21,22. Le TFdi maximal <20% est diagnostique pour un dysfonctionnement sévère du diaphragme13,21. Le tableau 2 récapitule l’épaisseur et la fraction d’épaississement des membranes saines et gravement malades.
Tableau 2 : Valeurs de référence pour l’épaisseur de la membrane et la fraction d’épaississement 11,13,19,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce tableau.
Chez les patients gravement malades recevant une ventilation mécanique invasive, l’épaisseur de diaphragme de base mesurée au début de l’insuffisance respiratoire est corrélée au résultat clinique (un Tdi de base plus élevé prédit une mortalité plus faible et une libération plus rapide de la ventilation mécanique). Chez ces patients, l’évolution ultérieure de l’IDT au fil du temps varie considérablement d’un patient à l’autre. Environ 40 à 50 % des patients développent une atrophie (une diminution de plus de 10 % de l’indice de Tdi par rapport à la valeur initiale) au cours de la première semaine de ventilation mécanique15. Un petit sous-ensemble de patients présente une augmentation précoce rapide de l’indice de Tdi supérieure à 10 % de la valeur initiale, ce qui peut indiquer une blessure, une inflammation ou un œdème dans le muscle (mais pas d’hypertrophie musculaire, car l’hypertrophie prend des semaines à se produire). TFdi,max <30% prédit un risque plus élevé d’échec du sevrage de la ventilation mécanique23.
Dans l’exemple de la figure 2A, l’épaisseur du diaphragme dans la première respiration (en jaune) était de 1,20 mm à la fin de l’expiration et de 1,51 mm au pic d’inspiration. La fraction d’épaississement peut ensuite être calculée à l’aide de la formule ci-dessous et exprimée en pourcentage.
L’échographie du diaphragme fournit une technique non invasive, fiable et valide pour surveiller la structure et la fonction du diaphragme chez les sujets sains et les patients gravement malades. La fraction d’épaississement du diaphragme fournit une mesure de l’activité et de la fonction contractiles du diaphragme au chevet du patient qui est beaucoup plus réalisable que les mesures de pression transdiaphragmatique à contraction magnétique, la méthode de référence traditionnelle pour évaluer la fonction du diaphragme33. La surveillance de la fonction et de l’épaisseur du diaphragme par échographie au point d’intervention permet de détecter l’atrophie du diaphragme. À ce titre, les experts recommandent qu’au moins 15 échographies transdiaphragmatiques distinctes soient effectuées et analysées pour développer la compétence17.
Pour garantir des mesures reproductibles et précises, il est impératif de marquer l’emplacement de la sonde19. L’image en mode B doit être optimisée en ajustant le placement de la sonde, ainsi que la profondeur, le gain et la mise au point de l’instrument. La vitesse de balayage de l’ultrason utilisé doit être ajustée pour obtenir un minimum de deux respirations dans une image capturée si possible. Enfin, les mesures doivent être répétées jusqu’à l’obtention de valeurs constantes (à moins de 10 %).
Certaines des difficultés associées à l’obtention de Tdi et TFdi sont le placement et l’orientation de la sonde linéaire. Le tableau 1 met en évidence certains scénarios courants et les mesures de dépannage associées que les utilisateurs doivent entreprendre.
Certaines limites de cette technique d’échographie doivent être notées. Tout d’abord, l’épaisseur du diaphragme varie considérablement d’un patient à l’autre, et les changements d’épaisseur au fil du temps doivent être référencés à la valeur de référence (par exemple, pour diagnostiquer l’atrophie). Deuxièmement, malgré la simplicité de la technique, une formation est nécessaire pour assurer la compétence. Une plateforme de formation en ligne basée sur le Web a été validée pour atteindre la compétence dans la technique18. Troisièmement, la technique d’échographie décrite fournit des données limitées sur la structure musculaire (masse) et la fonction (contractilité). De nouvelles techniques, telles que l’échographie par cisaillement et l’élastographie par ultrasons, peuvent fournir des informations supplémentaires sur la raideur musculaire et la fibrose 34,35,36,37,38.
En résumé, l’échographie transdiaphragmatique fournit des mesures clés de la structure et de la fonction du diaphragme qui peuvent facilement être réalisées chez des patients en bonne santé et gravement malades. Cette technique est fiable et valide, compte tenu d’un utilisateur compétent avec une formation suffisante. Cet article décrit comment effectuer une échographie transdiaphragmatique et met en garde les utilisateurs de suivre une formation suffisante avant l’acquisition des données.
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
10-15 MHz linear array transducer | Philips | L12-4 | Any 10-15MHz linear array transducer may be used |
Any DICOM viewer software Example: MicroDicom DICOM viewer | MicroDicom | Free for non-commerical use analysis software: https://www.microdicom.com/company.html | |
Lumify Ultrasound Application | Philips | Other systems will use their own software | |
Lumify Ultrasound System | Philips | Any ultrasound system may be used | |
Skin Safe Marker | Viscot | 1450XL | Used for marking location of probe |
Ultrasound Gel | Wavelength | NTPC201X | Any ultrasound gel may be used |
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