Summary
Estimation of pressure in the right heart by Doppler echocardiography. With the exception of patients with severe form, pulmonary hypertension is a difficult clinical diagnosis. Symptoms are usually non-specific and physical examination rarely reveals the condition. Patients suspected of pulmonary hypertension should therefore be thoroughly investigated. Doppler echocardiography examination is potentially the most relevant test. Severity of pulmonary hypertension, its repercussion on the right heart and potential contribution by the left heart can all be assessed by echocardiography. We therefore recommend that a complete echocardiography should be part of the initial investigation of patients suspected of pulmonary hypertension. The present article reviews the changes induced on the right and left heart by pulmonary hypertension and the principal Doppler equations to estimate right sided pressure.
Résumé
Un grand nombre de pathologies cardiaques et pulmonaires peuvent être à l’origine d’une hypertension pulmonaire, associée ou non à une symptomatologie en général peu spécifique. L’examen clinique, à l’exception peut-être des cas extrêmes, est peu parlant. Parmi les examens complémentaires non-invasifs, l’échocardiographie Doppler est l’examen de choix. Il permet de préciser la sévérité de l’hypertension et les conséquences possibles d’une surcharge en pression sur la fonction ventriculaire droite et de rechercher d’éventuelle pathologie du cœur gauche. Ainsi tous patients suspects d’hypertension pulmonaire devraient avoir un examen échocardiographique dans son bilan initiale. Dans cet article sont revus les signes échocardiographiques indirects d’une surcharge en pression du ventricule droit ainsi que les mesures Doppler les plus usitées pour déterminer les pressions dans les cavités droites.
Hypertension pulmonaire—approche qualitative
Les signes indirects d’hypertension pulmonaire, tel un ventricule droit dilaté avec déplacement du septum interventriculaire vers le ventricule gauche, peuvent être apparents dès le début de l’examen échocardiographique et orienter d’emblée l’examinateur vers une pathologie cardiaque droite. Dans d’autres cas, ces signes seront plus discrets et ce n’est que l’analyse Doppler qui permettra le diagnostic d’hypertension pulmonaire.
Déplacement du septum interventriculaire
Dans un cœur normal, vu en court axe, le ventricule droit entoure la partie septale du ventricule gauche comme un croissant (Figure 1A). Le ventricule gauche paraît circulaire et sa contraction systolique est harmonieuse. Le septum interventriculaire est convexe vers le ventricule droit. Lorsque le ventricule droit est soumis à une surcharge en pression, il se dilate et s’hypertrophie. Le septum, dont la position dépend du gradient de pression entre les deux ventricules se déplace vers le ventricule gauche et peut à l’extrême inverser sa courbure systolique, devenant concave vers le ventricule droit (Figure 1B).
Figure 1.
Court axe des deux ventricules. A:Cœur normal: ventricule gauche sphérique, ventricule droit en forme de croissant, septum interventriculaire avec courbure septale concave vers la cavité gauche. B:Hypertension pulmonaire sévère ventricule droit dilaté, déplacement du septum vers la cavité ventriculaire gauche et inversion de la courbure septale (flèches). VD = ventricule droit; VG = ventricule gauche.
Modification du signal Doppler de l’insuffisance pulmonaire
La modification du signal Doppler de la valve pulmonaire est un des signes discrets du tableau échocardiographique de l’hypertension pulmonaire. Dans un régime de pression normal, le signal systolique du flux au travers de la valve pulmonaire présente un aspect arrondi avec des vitesses maximales survenant 130 ms ± 15 ms après le début du flux systolique. Pour rappel, selon l’équation simplifiée de Bernouilli [1], les gradients de pression intracardiaque peuvent être calculés à partir des vitesses mesurées par Doppler, selon l’équation suivante: le gradient de pression = 4 × (vitesse)2 [2]. Dans un cœur sain, le gradient de pression entre l’artère pulmonaire et le ventricule droit (gradient AP-VD)est faible durant la diastole, les vitesses du signal diastolique de régurgitation pulmonaire seront donc petites. Lorsque le rythme est sinusal, le signal diastolique de l’insuffisance pulmonaire présente en fin de diastole une petite encoche (Figure 2), secondaire à l’augmentation de la pression ventriculaire droite, induite par la contraction auriculaire. Cette augmentation de pression ventriculaire droite est responsable d’une baisse transitoire du gradient de pression AP-VD qui se traduit par une diminution des vitesses du signal de l’insuffisance pulmonaire. Lorsque les pressions pulmonaires sont élevées, la contraction auriculaire ne modifie plus significativement le gradient de pression AP-VD et l’encoche diastolique disparaît.
Figure 2.
Flux Doppler normal de la valve pulmonaire montrant l’aspect arrondi du signal durant la systole et l’encoche diastolique (flèche) Mesure du temps d’accélération du flux pulmonaire. IP = insuffisance pulmonaire; AcT = temps d’accélération.
L’aspect du signal Doppler de la valve mitrale
Mis à part les pathologies valvulaires mitrales (sténose et insuffisance significative) avec répercussion sur les pressions droites, l’aspect du signal Doppler de la valve mitrale peut apporter certains éléments en faveur d’une pathologie du cœur gauche à l’origine de l’hypertension pulmonaire. En effet, lorsque l’hypertension pulmonaire est secondaire à une augmentation des pressions de remplissage ventriculaire gauche, l’aspect du signal Doppler de la valve mitrale est en général de type restrictif. Cet aspect restrictif du flux mitral est caractérisé par une augmentation des vitesses protodiastoliques (grande onde E), une diminution des vitesses télédiastoliques (petite onde A), des temps de décélération et de relaxation isovolumique courts avec des valeurs respectivement inférieures à 130 ms et 60 ms. Le flux mitral restrictif est associé à des modifications du flux veineux pulmonaire sous forme d’une diminution, voire d’une disparition de l’onde systolique alors que l’onde diastolique devient géante. Ainsi, la présence d’un signal Doppler mitral d’aspect normal doit faire évoquer une origine pulmonaire à l’hypertension.
Phénomène de l’interdépendance ventriculaire
A un stade avancé d’hypertension pulmonaire, le ventricule droit peut être sévèrement dilaté. Cette dilatation ventriculaire droite limite l’espace ventriculaire gauche et explique pourquoi les variations volumiques du ventricule droit induites par la respiration, peuvent être associées à des variations inverses du volume ventriculaire gauche (Figure 3). Ainsi lors de l’inspiration, l’augmentation du volume sanguin dans les cavités droites diminue l’espace disponible pour le remplissage du ventricule gauche. Lors de l’expiration, la diminution du volume ventriculaire droit permet un meilleur remplissage gauche. Ce phénomène, à la base du pouls paradoxal, peut cliniquement faire évoquer à tort la possibilité d’un épanchement pericardique avec effet de tamponnade.
Figure 3.
Illustration de l’interdépendance ventriculaire. Insp = inspirium; Exp = expirium.
Modification du flux des veines sus-hépatiques
L’augmentation des pressions de remplissage droites modifie l’aspect du flux veineux sus-hépatique, caractérisé dans les formes avancées [2] par un rapport des ondes antérogrades systolique «S» et diastolique «D» inférieur à 1 et une accentuation de l’onde rétrograde de contraction auriculaire «a», comme illustrée sur la Figure 4. Cependant il faut noter que ces modifications ne surviennent que pour une élévation modérée voire importante, des pressions droites.
Figure 4.
Flux des veines sushépatiques: inversion du rapport S/D et accentuation de l’onde rétrograde de contraction auriculaire a(flèches). S = onde antérograde systolique; D = onde antérograde diastolique; Exp = expirium.
Anomalie de la fonction diastolique du ventricule droit
La surcharge en pression du ventricule droit à l’image de ce qui se passe dans le cœur gauche lors de surcharge en pression, modifie le signal Doppler de la valve tricuspide et celui du Doppler tissulaire de l’anneau tricuspidien. Cette modification prend l’aspect d’une inversion du rapport des vitesses protodiastolique/télédiastolique avec typiquement une diminution de l’onde E et augmentation de l’onde A.
Approche quantitative
Comme nous l’avons mentionné plus haut, l’équation simplifiée de Bernouilli permet de transformer facilement, au lit du malade, une vitesse en un gradient de pression. Cette équation rend possible la mesure des pressions intracardiaques.
Mesure de la pression systolique de l’artère pulmonaire
En l’absence de sténose pulmonaire, la pression systolique de l’artère pulmonaire est égale à celle du ventricule droit. En présence d’un signal de régurgitation tricuspidienne, le gradient de pression qui règne entre le ventricule droit et l’oreillette droite en systole est obtenu par l’équation 4 × V2, la vitesse étant ici celle du signal de régurgitation tricuspidienne. Il faut noter qu’il n’existe pas nécessairement de relation entre la sévérité de l’hypertension pulmonaire et la quantité de régurgitation tricuspidienne. Ainsi il n’est pas rare qu’une hypertension pulmonaire sévère ne soit associée qu’à une insuffisance tricuspidienne discrète. Lorsque la mesure d’une vitesse systolique n’est pas possible en raison d’un signal de régurgitation tricuspidienne trop faible, une solution de contraste peut renforcer le signal. La pression qui règne dans le ventricule droit en systole est obtenue par sommation du gradient de pression trans-tricuspidien et de la pression de l’oreillette droite. L’équation est alors:
- PAP systolique = PVD systolique = 4 × V2 + POD (Figure 5) oùFigure 5. Représentation graphique du calcul de la pression artérielle pulmonaire au moyen du signal de l’insuffisance tricuspidienne. PAP systolique = pression systolique de l’artère pulmonaire; GP VD-OD = gradient de pression ventricule droit—oreillette droite; POD = pression de l’oreillette droite; RT = régurgitation tricuspidienne.
- PAP systolique = pression systolique de l’artère pulmonaire;
- PVD systolique = pression systolique du ventricule droit;
- V = la vitesse systolique de régurgitation tricuspidienne;
- POD = la pression de l’oreillette droite.
En pratique la pression de l’oreillette droite peut être estimée de façon non-invasive, soit en observant le remplissage de la veine jugulaire, soit en mesurant la variation respiratoire du diamètre de la veine cave inférieure au moyen de l’échocardiographie. La veine cave inférieure agissant comme un réservoir, l’augmentation du retour veineux dans les cavités droites lors de l’inspiration est associée à une diminution de son diamètre. Le degré de diminution du calibre de la veine cave inférieure est fonction du gradient de pression veine cave inférieure-oreillette droite. D’après l’étude de Kircher [3], une diminution du calibre de la veine cave inférieure = 50% est associée à une pression moyenne de l’oreillette droite = 10 mm Hg, alors qu’une diminution de moins de 50%, signe une augmentation de la pression moyenne de l’oreillette droite avec des valeurs pouvant atteindre 20 mm Hg lors d’absence totale de variation respiratoire.
Ces mesures des pressions droites par échocardiographie ont été validées par des études comparatives, où les valeurs de pressions dérivées de l’échocardiographie ont été comparées à celles mesurées par cathétérisme intracardiaque [3,4,5]. En pratique, cette mesure non-invasive de la pression pulmonaire artérielle systolique est très utile. Elle a l’avantage d’être facilement réalisable et être accessible chez un grand nombre de sujets. On estime qu’un signal de régurgitation tricuspidienne est présent chez environ 75%d’une population adulte. Cette approche permet par des examens répétés de suivre la réponse de la pression pulmonaire aux modalités thérapeutiques.
Mesure de la pression télédiastolique de l’artère pulmonaire
Cette mesure nécessite la présence d’un signal de régurgitation pulmonaire. Le gradient de pression entre l’artère pulmonaire et le ventricule droit en fin de diastole est obtenu en appliquant l’équation de Bernouilli à la vitesse télédiastolique du signal de régurgitation pulmonaire. En fin de diastole, les pressions ventriculaire et auriculaire droite sont égales. Ainsi l’équation complète pour obtenir la pression télédiastolique de l’artère pulmonaire est la suivante:
- PAP télédiastolique = 4 × V2 + POD (Figure 6) oùFigure 6. Illustration du calcul de la pression moyenne de l’artère pulmonaire et la pression télédiastolique à partir des vitesses protorespectivement télédiastolique de l’insuffisance pulmonaire. PAP = pression de l’artère pulmonaire; POD = pression de l’oreillette droite; IP = insuffisance pulmonaire.
- AP = artère pulmonaire
- V = la vitesse télédiastolique de la régurgitation pulmonaire
- POD = la pression de l’oreillette droite.
Mesure de la pression moyenne de l’artère pulmonaire
La pression moyenne de l’artère pulmonaire peut être dérivée soit du signal Doppler de la chambre de chasse droite, soit de celui de la régurgitation pulmonaire.
Signal Doppler de la chambre de chasse droite
Le signal Doppler normal de la chambre de chasse droite, présente en systole un aspect arrondi avec un maximum de vitesse survenant à plus de 130 ± 15 ms après le début du flux systolique (Figure 2). Cet intervalle de temps est appelé temps d’accélération. Avec l’augmentation des pressions pulmonaires, le temps d’accélération tend à se raccourcir. Plusieurs équations ont été proposées pour estimer la pression pulmonaire moyenne, nous citerons pour exemple celle de Mahan [6] qui s’inscrit:
- PAP moyenne = 79 − 0,45 (AcT) où
- PAP moyenne = pression pulmonaire moyenne;
- AcT = temps d’accélération, soit le temps nécessaire au flux pulmonaire systolique pour atteindre sa valeur maximale.
Il faut noter que la durée du temps d’accélération est fonction également de la fréquence et du débit cardiaque. En pratique, les équations pour dériver la pression pulmonaire moyenne à partir du temps d’accélération sont peu utilisées, par contre un temps d’accélération court apporte un indice supplémentaire en faveur d’une élévation des pressions pulmonaires.
Signal de régurgitation pulmonaire
La pression pulmonaire moyenne peut également être estimée à partir de la vitesse maximale du signal de régurgitation pulmonaire en début de diastole [7]. Dans ce cas,l’équation pour estimer la pression moyenne de l’artère pulmonaire est la suivante:
- PAP moyenne = 4 × Vmax2 (Figure 6) où
- PAP moyenne = pression moyenne de l’artère pulmonaire;
- Vmax = la vitesse maximale de l’insuffisance pulmonaire en début de diastole.
Conclusion
L’examen échocardiographique permet de poser le diagnostic d’hypertension pulmonaire chez la majorité des patients examinés en combinant les éléments qualitatifs et quantitatifs en faveur d’une hypertension pulmonaire. Cet examen a l’avantage d’être non-invasif, rapidement accessible et de permettre d’évaluer non seulement la présence d’une hypertension mais également d’en préciser la sévérité, d’en évaluer la répercussion sur la fonction ventriculaire droite et d’en préciser l’origine lorsque celle-ci est cardiaque. En conclusion, un examen échocardiographique devrait être recommandé chez tous patients suspects d’hypertension pulmonaire.
Références
- Feigenbaum, H. Physiologic information obtained with Doppler echocardiography. In Echocardiography, 4th ed.; Feigenbaum, H., Ed.; Lea & Febiger: Philadelphia, 1986; pp. 35–6. [Google Scholar]
- Klein, A.L.; Hatle, L.K.; Burtow, D.J.; Taliercio, C.P.; Seward, J.B.; Kyle, R.A.; et al. Comprehensive Doppler assessment of right ventricular diastolic function in cardiac amyloidosis. J. Am. Coll. Cardiol. 1990, 15, 99–108. [Google Scholar]
- Kircher, B.J.; Himelman, R.B.; Schiller, N.B. Non-invasive estimation of right atrial pressure from the inspiratory collapse of the inferior vena cava. Am. J. Cardiol. 1990, 66, 493–6. [Google Scholar]
- Yock, P.G.; Popp, R.L. Non-invasive estimation of right ventricular systolic pressure by Doppler ultrasound in patients with tricuspid regurgitation. Circulation 1984, 70, 657–62. [Google Scholar]
- Currie, P.J.; Seward, J.B.; Chan, K.L.; Fyfe, D.A.; Hagler, D.J.; Mai, D.D.; et al. Continuous-wave Doppler determination of right ventricular pressure: a simultaneous Doppler catheterization study in 127 patients. J. Am. Coll. Cardiol. 1985, 6, 750–6. [Google Scholar]
- Mahan, G.; Dabestani, A.; Gardin, J.; et al. Estimation of pulmonary artery pressure by pulsed Doppler echocardiography. Circulation 1983, 68, 367. [Google Scholar]
- Masuyama, T.; Kodama, K.; Kitabatake, A.; Sato, H.; Nanto, S.; Inoue, M. Continuous-wave Doppler echocardiographic detection of pulmonary regurgitation and its application to non-invasive estimation of pulmonary artery pressure. Circulation 1986, 74, 484–92. [Google Scholar]
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