La mesure du débit cardiaque dans l’hypertension pulmonaire: contexte, pièges et astuces

L’hypertension pulmonaire est définie comme une élévation anormale de la pression au niveau du tronc pulmonaire. Elle est la conséquence de diverses étiologies qui doivent être systématiquement recherchées. Le débit cardiaque est un facteur pronostique important dans l’hypertension pulmonaire du groupe 1. Avec la nouvelle définition proposée de l’hypertension pulmonaire, le débit cardiaque va également devenir essentiel pour le diagnostic de l’hypertension pulmonaire à travers le calcul de la résistance vasculaire pulmonaire. La compréhension des méthodes permettant de mesurer le débit cardiaque dans l’hypertension pulmonaire devient donc particulièrement importante.

Hypertension pulmonaire: définition et étiologies

L’hypertension pulmonaire (HTP) est définie comme une pression pulmonaire artérielle moyenne (PAPm) augmentée à ≥25mmHg mesurée lors d’un cathétérisme cardiaque droit.² Une cause à l’élévation des pressions pulmonaires est systématiquement présente et une réflexion étiologique doit être effectuée. On retrouve 5 groupes étiologiques:¹

• Groupe 1: Hypertension artérielle pulmonaire ou HTAP: l’HTP est causée par une vasculopathie primaire pulmonaire rare.

• Groupe 2: L’HTP est due à une cardiopathie gauche quelle que soit son origine. Les causes les plus fréquentes sont l’insuffisance cardiaque à fraction d’éjection abaissée, l’insuffisance cardiaque à fraction d’éjection préservée et les valvulopathies mitrales ou aortiques.

• Groupe 3: L’HTP est due à une pneumopathie ou liée à une hypoxie. La pneumopathie la plus fréquente est la BPCO. Mais on retrouve d’autres pathologies, notamment les différentes maladies fibrosantes pulmonaires et le syndrome d’obésité hypoventilation.

• Groupe 4: L’HTP est due à une obstruction des artères pulmonaires dont la cause la plus fréquente est l’hypertension pulmonaire liée à la maladie thrombo-embolique chronique (CTEPH).

• Groupe 5: L’HTP est causée par des mécanismes mixtes et souvent mal compris regroupant différentes pathologies hétérogènes.

L’HTP peut être différenciée en pré-capillaire ou post-capillaire selon la pression artérielle pulmonaire occluse (ou «wedge») (PAPO) qui sera respectivement ≤15mmHg et >15mmHg.² Pour mesurer la PAPO durant le cathétérisme cardiaque droit, un ballonnet est gonflé et avancé jusqu’à occlure une artère pulmonaire. Le sang est alors bloqué et le débit cardiaque (DC) en aval tombe à 0 causant un équilibre des pressions jusqu’au niveau des veines pulmonaires. La pression mesurée permet alors une bonne approximation de la pression dans l’oreillette gauche.²

Les HTP dites post-capillaires sont causées par les cardiopathies gauches (groupe 2). La pression dans l’oreillette gauche va être élevée et donc la PAPO sera élevée (>15mmHg). L’HTP pré-capillaire concerne les autres groupes. Dans ces pathologies le problème se situe au niveau du lit vasculaire ou du parenchyme pulmonaire et la PAPO sera alors normale (≤15mmHg).¹

Nouvelle définition de l’hypertension pulmonaire

Après le 6^e symposium mondial de l’hypertension pulmonaire, une nouvelle définition de l’HTP a été proposée abaissant le PAPm nécessaire pour le diagnostic à >20mmHg.³ Cette décision est basée sur de larges études populationnelles montrant que 21, 22, 23 ou 24mmHg de PAPm sont déjà des valeurs devant être considérées comme anormales. De plus la résistance vasculaire pulmonaire (RVP) a été rajoutée à la définition de proposée l’HTP pré-capillaire pour permettre de différencier les patients ayant une élévation des pressions en raison d’un DC élevé des patients avec élévation des pressions ceci malgré un DC bas.

Le Tableau 1 résume les critères diagnostics des guidelines 2015 avec les nouveaux critères proposés suite au 6^e symposium mondial de l’HTP.

Débit cardiaque dans l’hypertension pulmonaire: un paramètre essentiel

La RVP est calculée par la différence des pressions entre le tronc pulmonaire (PAPm) et l’oreillette gauche (estimée via la PAPO) divisée par le DC mesuré:

RVP = (PAPm – PAPO) / DC

À travers la mesure de la RVP, le DC devient donc essentiel pour le diagnostic de l’HTP selon la nouvelle définition proposée.³ La Figure 1 montre l’influence du débit cardiaque sur la définition de l’HTP.

De plus, le DC est un des six facteurs pronostics le plus influant dans l’HTP.⁴ Un DC indexé (normalisé avec la surface corporelle de l’individu) abaissé est corrélé avec un mauvais pronostique de manière indépendante et est utilisé de routine dans l’HTAP pour classifier le patient en bas risque, risque intermédiaire ou risque élevé de mauvaise évolution.¹

Une mesure du DC précise et fiable semble donc essentielle au vu de son importance diagnostique et pronostique.

Mesure du débit cardiaque: méthodes

Le DC peut être mesuré de manière invasive (durant le cathétérisme cardiaque droit) ou de manière non invasive par différentes méthodes. Les méthodes invasives de DC regroupent Fick direct, la thermodilution et Fick indirect.

1) Fick direct

La méthode de Fick direct repose sur le principe de Fick qui dicte que la consommation d’oxygène (V’O₂) est le produit du DC et de la différence entre la concentration artérielle d’oxygène (CaO₂) et la concentration d’oxygène dans le sang veineux mêlé (Cv’O₂):

V’O₂ = DC x (CaO₂ – Cv’O₂)

La V’O₂ peut être mesurée avec un analyseur de gaz en utilisant un masque, la concentration artérielle d’oxygène nécessite un échantillonnage artériel par gazométrie et la concentration veineuse mêlée nécessite un prélèvement de sang veineux mêlé dans le tronc pulmonaire lors du cathétérisme cardiaque droit. Cette méthode est l’étalon d’or depuis sa découverte et est considérée extrêmement fiable si réalisée dans de bonnes conditions (état d’équilibre de V’O₂ sur au moins 1 minute de mesure, échantillonnage artériel et de sang veineux mêlé au milieu de la mesure de la V’O₂).⁵ En revanche, la mesure de la V’O₂ est fastidieuse et nécessite un appareillage spécifique et encombrant.

2) La thermodilution

La méthode de la thermodilution repose sur le changement de température dans l’artère pulmonaire (bout distal du cathéter de Swan-Ganz) après injection d’une solution froide dans l’oreillette droite (bout proximal du cathéter). L’aire sous la courbe du changement de température permet le calcul du DC. Cette méthode est plus simple de réalisation que la méthode de Fick direct.

3) Fick indirect

Le principe est le même que pour la méthode de Fick direct mais un des composants de l’équation est estimé au lieu d’être mesuré. Généralement c’est la V’O₂ qui est estimée à l’aide de différentes équations comme celle proposée par LaFarge et Miettinen.⁶ Bien évidemment l’introduction de ces équations rajoutent une imprécision de mesure ce qui rend la méthode de Fick indirect moins fiable que le Fick direct.

4) Les méthodes non invasives

Différentes méthodes non invasives permettent l’estimation du DC. Parmi les plus connues, il y a l’imagerie par résonnance magnétique cardiaque et l’échocardiographie transthoracique (ETT).^7,8

Durant l’imagerie par résonnance magnétique le DC peut principalement être estimé via le flux de vélocité durant la systole à travers la valve pulmonaire ou aortique. Une estimation du DC par les changements de volumes entre diastole et systole des différents ventricules est également possible. La première méthode est considérée plus fiable car la mesure des cavités va être influencée par les insuffisances valvulaires (et notamment l’insuffisance tricuspidienne dans l’HTP).

Durant l’ETT le DC peut être estimé de différentes manières notamment par la mesure combinée de la vélocité du flux hors de la chambre de chasse du ventricule gauche et l’aire de la chambre de chasse du ventricule gauche.

D’autres méthodes non invasives pour estimer le DC existent parmi les plus connus on retiendra:

1. L’analyse de l’onde de pouls artérielle périphérique: méthode basée sur une reconstruction de l’onde de pouls aortique via l’onde de pouls périphérique.

2. La bioimpédance et la bioréactance: méthode basée sur les changements de propriété électrique du thorax entre systole et diastole.

3. Les gaz inertes inhalés: méthode basée sur la quantité et la vitesse d’absorption d’un gaz inhalé.

Validation d’une nouvelle méthode de DC: brève explication statistique

Une méthode de DC doit être validée dans des études avant de pouvoir être adoptée dans la pratique clinique. Les domaines médicaux avec le plus d’expérience dans ce domaine sont les soins intensifs, l’anesthésiologie et la cardiologie. Quand deux valeurs identiques sont mesurées (le même DC mesuré par une méthode X et une méthode Y), une corrélation linéaire n’est pas adaptée. En effet, en mesurant la même chose avec deux méthodes différentes une corrélation est attendue et l’absence de corrélation serait étonnante. Cela ne veut en revanche pas dire que les méthodes sont précises et sont en accord l’une avec l’autre. La méthode de Bland and Altman a donc été inventée précisément dans le but de comparer deux méthodes évaluant la même variable.⁹ L’analyse combine sur l’axe des X la moyenne de la mesure des deux méthodes et sur l’axe des Y la différence de mesure des deux méthodes. Cela permet d’évaluer rapidement:

• La présence d’un biais systématique (une méthode peut par exemple donner systématiquement 1l/min de plus qu’une autre méthode).

• La présence d’un biais proportionnel (une méthode peut par exemple donner un DC proportionnellement de plus en plus élevé par rapport à l’autre méthode au fil de l’augmentation du DC moyen).

• La présence d’une dispersion importante des variables démontrant une imprécision d’une méthode vis à vis de l’autre méthode. Pour cela on détermine les limites d’accord des deux méthodes (limits of agreement [LoA]) qui contiennent 2 intervalles de confiance sur l’axe des Y soit 95% des données du Bland and Altman. Plus les LoA sont larges, moins la méthode est précise.

La Figure 2 donne des exemples d’interprétation d’un graphique de Bland et Altman.

En anesthésiologie et dans le domaine des soins intensifs des LoA de +/-1l/min quand une nouvelle méthode est comparée avec le gold standard (Fick direct) et de +/-1,25l/min quand une nouvelle méthode est comparée avec la méthode de référence (thermodilution) ont été proposées pour accepter une nouvelle méthode.¹⁰ Dans le domaine de l’HTP des valeurs n’ont pas été définies.

Nous avons récemment fait une revue des études comparant les différentes méthodes de DC dans l’HTP (excepté l’échocardiographie et l’IRM cardiaque).¹¹ Les conclusions pouvant être tirées de cette revue sont les suivantes:

• La thermodilution est utilisée quotidiennement dans l’HTP pré-capillaire basée sur une étude publiée en 1999 de 35 patients appartenant aux groupes 1 et 4. La précision était aux limites supérieures de ce que l’on accepte (LoA de 1,1l/min).¹² Une seconde étude a été publiée en 2019 basée sur 50 patients montrant une précision moins grande que ce qui avait été démontré précédemment remettant en cause la fiabilité de la thermodilution dans son utilisation quotidienne en clinique.¹³

• La méthode de Fick indirect montre une grande imprécision dans de grands collectifs de patients et ne devrait pas être considérée comme interchangeable avec la méthode de Fick direct ou la thermodilution.

• Les méthodes non invasives étudiées (bioimpédance, bioréactance, analyse du pouls artériel, analyse d’inhalation de gaz inerte) montrent en règle générale une grande imprécision de mesure et ne devraient pas être considérées comme interchangeable avec les méthodes invasives.
  

L’échocardiographie transthoracique est la méthode de choix pour le dépistage de l’HTP, ainsi que pour la caractérisation des cardiopathies gauches. En revanche, la mesure du DC est complexe et est connue pour être très variable comme démontré dans une méta-analyse.^8,14

L’imagerie par résonnance cardiaque est probablement la méthode non invasive la plus prometteuse.⁷ Des études sont cependant encore nécessaires avant de pouvoir considérer cette méthode comme interchangeable avec les méthodes invasives.

Conclusion

Le débit cardiaque est un facteur essentiel dans l’évaluation du pronostic et du diagnostic dans l’hypertension pulmonaire. Les différentes méthodes utilisées pour le mesure du débit cardiaque doivent être connues particulièrement lorsque la valeur du débit cardiaque influence la prise en charge du patient.

Littérature: