BASES PHYSIQUES ET TECHNOLOGIQUES DE L’EXPLORATION VASCULAIRE PAR LES ULTRASONS

Télécharger le fichier pdf d’un mémoire de fin d’études

La vélocimétrie par effet Doppler

Doppler couleur

Il est logique de continuer l’exploration, sans changer de sonde, par le Doppler couleur en balayant à nouveau la carotide commune, carotide interne, et la carotide externe. On utilise les préréglages adaptés à l’exploration des vaisseaux cervicaux ; mais les paramètres doivent être optimisés en fonction du patient : profondeur d’exploration, échelle de vitesse, couleur, ligne de base, zone de focalisation [3].
La couleur doit remplir la lumière du vaisseau mais ne doit pas déborder sur les tissus adjacents. L’opérateur se trouve confronté à la difficulté d’obtenir simultanément une belle image échographique (où l’angle de tir idéal est de 90°) et une belle image Doppler (où l’angle de tir idéal est de 0°).
Une inclinaison cranio-caudale de la sonde est souvent nécessaire.
Pendant la systole, les vitesses dans la carotide commune sont plus élevées au centre de la lumière (couleurs plus claires) que prés des parois, alors que la couleur est plus uniforme et plus sombre pendant la diastole. Un bref reflux peut être observé en diastole au contact de la paroi artérielle. Un reflux est présent de façon constante au niveau de la bifurcation carotidienne : ce flux rétrograde physiologique siège au niveau du bulbe de la carotide interne, mais peut s’étendre à l’origine de la carotide externe (figure5). Il est d’intensité et de durée variables, survenant en fin de systole et /ou en début de diastole [3].
Au cours de la diastole, une zone noire non codée par la couleur est souvent visible au niveau du bulbe carotidien entre la lumière circulante et la paroi artérielle indiquant le caractère très lent, stationnaire du flux.
En aval du bulbe carotidien, la carotide interne présente un écoulement de type continu avec un remplissage couleur permanent, pendant toute la révolution cardiaque.
A l’inverse, la carotide externe, dont le régime circulatoire est discontinu, s’éteint en diastole.
La carotide interne n’a pas de collatérales dans son trajet extra crânien mais les variantes ne sont pas exceptionnelles : l’artère pharyngienne ascendante ou l’artère occipitale peuvent naitre du segment proximal de la carotide interne.

Doppler puissance

En Doppler puissance, la cartographie couleur est obtenue à partir de l’amplitude(ou puissance) du signal Doppler et non pas à partir des fréquences ; l’image obtenue reflète la quantité de sang présente dans le vaisseau et non pas le flux [23].
L’échelle de couleur est monochrome et l’image est plus homogène qu’en Doppler couleur, de type « angiographique » (figure 6).
Les avantages du Doppler puissance sur le Doppler couleur sont l’absence de phénomène d’aliasing, la capacité à détecter des flux lents et à obtenir une image avec un angle de 90°.
En revanche, il n’apporte pas d’information sur les vitesses ni sur le sens du flux (sauf si l’on dispose d’un mode Doppler puissance bidirectionnel).
Le Doppler puissance, utilisé en complément du Doppler couleur, est particulièrement utile pour l’étude des boucles artérielles et de la surface des plaques.

Analyse spectral du signal

L’analyse spectrale est réalisée à différents niveaux en Doppler pulsé et/ou continu (figure 7, 8, 9, 10, 11, 12).
Les courbes vélocimétriques de la carotide commune, de la carotide interne, et de la carotide externe sont systématiquement enregistrées. En Doppler pulsé le choix d’enregistrement est guidé par l’échographie mode B ou au mieux, par la cartographie couleur.
La carotide interne destinée à des territoires à faible résistance circulatoire (on parle de résistances type R1) présente un pic systolique brutal suivi d’une décroissance lente des vitesses avec persistance d’un flux relativement important en fin de diastole (figure 7). Son signal sonore est doux, sifflant.
La carotide externe destinée à des territoires à haute résistance circulatoire : muscles de la face essentiellement (résistances de type R3) présente un pic systolique très aigu, de grande amplitude, puis une décroissance brutale des vitesses avec flux télédiastolique faible ou nul (figure 8). Son signal sonore est court, claquant.
Le signal de la carotide commune est intermédiaire entre celui de la carotide interne et de la carotide externe (résistances intermédiaires type R2) [25,41]. La morphologie des courbes vélocimétriques, et en particulier l’aspect du pic systolique de la carotide commune est variable avec l’âge (figure 9).
La courbe de l’artère ophtalmique présente un pic systolique moins élevé que celui de la carotide interne avec diminution progressive des vitesses et une composante diastolique continue (figure 12).
La morphologie de la courbe est très variable, ayant parfois plutôt les caractéristiques d’une branche de la carotide externe, surtout au niveau de la terminaison enregistrée au canthus interne.
Chez un même individu, l’aspect de la courbe change en fonction de la température extérieure, des éventuels efforts de toux ou d’éternuements qui interviennent sur la vasomotricité de la face.
L’artère vertébrale a une composante continue importante, à celle d’une carotide interne, mais de plus faible amplitude (figure 10).
En Doppler spectral continu ou pulsé, la courbe de l’artère subclavière, destinée à des territoires à haute résistance circulatoire, présente un pic systolique brutal, étroit suivi d’un reflux puis d’un rebond avec annulation du flux en fin de diastole (figure 11).

Diagnostic des anomalies

Les plaques d’athérome

Rappelons que la plaque d’athérome à été définie comme une calcification ou une protrusion dans la lumière artérielle, définition associant parfois un épaississement de la paroi artérielle supérieure ou égal à 1mm,1,5mm ou même 2mm selon les auteurs [19] .
Les bifurcations carotidiennes, les artères subclavières dans leur segment pré vertébral et l’ostium des artères vertébrales constituent les localisations les plus fréquentes de la maladie athéromateuse au niveau des troncs supra aortiques.
Deux stades de la maladie athéromateuse peuvent être différenciés par le Doppler : les plaques d’athérome peu ou pas sténosantes et les plaques entrainant une sténose hémodynamiquement significative supérieur à 50%.
De façon schématique, l’échographie et le Doppler couleur détectent et quantifient les lésions peu sténosantes alors que l’analyse spectrale est plus performant pour l’évaluation des sténoses de haut grade.
Une plaque d’athérome peut être caractérisée par son extension, son échogénocité, son échostructure et l’aspect de sa surface.

Les sténoses

La sténose se définit comme la diminution du flux artériel en rapport avec la présence d’une plaque.
La grande sensibilité de l’échoDoppler pour le diagnostic des sténoses carotidiennes athéromateuse n’est plus à démontrer, mais la quantification des sténoses reste un sujet très discuté [45,73]. Parce que le degré de sténose à une incidence directe sur la conduite thérapeutique, son évaluation doit être le plus précis possible.
Les trois grandes méthodes qui permettent de quantifier une sténose carotidienne sont :
– L’étude des modifications morphologiques du spectre Doppler continu ou pulsé.
– L’analyse des critères chiffrés mesurés en Doppler pulsé guidé par le Doppler couleur.
– L’étude des modifications du codage couleur.

Sémiologie Doppler des sténoses de la carotide interne

Pour les sténoses de la carotide interne, deux types de perturbations sont mise en évidence avec les différentes techniques de Doppler :
Les signes directs de sténoses enregistrés au niveau de la sténose et immédiatement en aval.
Les signes indirects de sténoses enregistrés en amont sur la carotide commune et en aval sur la carotide interne extra crânienne rétrosylvienne et l’artère ophtalmique.
– Les signes directs de sténose
Avec l’analyse spectrale, l’accélération est la première perturbation observée. Elle se traduit par une augmentation de l’amplitude de la courbe Doppler uniquement systolique ou systolodiastolique, avec sur le plan sonore, perception d’un bruit aigu et sifflant. Les turbulences en aval de la sténose se traduisent par un aspect déchiqueté de la courbe (figure 17).
Au niveau même de la sténose, le profil d’écoulement normalement parabolique devient aplati ; immédiatement en aval de la sténose l’écoulement est totalement désorganisé, de type turbulent. La présence de vitesses très différentes dans le vaisseau se traduit par un élargissement du spectre avec apparition de fortes brillances dans les basses fréquences. La fenêtre sombre se comble progressivement tandis que la partie supérieure du spectre perd sa brillance.
Des fréquences négatives correspondent à des flux tourbillonnants sous le pic systolique des sténoses serrées irrégulières (figure 17).
Les modifications du spectre dépendent non seulement du degré de sténose mais aussi de la morphologie de la sténose.
Au Doppler couleur, il est facile de repérer la zone où les perturbations hémodynamiques sont plus marquées. En fonction de l’échelle de la vitesse choisie, l’accélération se traduit soit par une désaturation du codage couleur soit par un phénomène d’aliasing [15, 23,69] (figure 18).
Les perturbations du flux peuvent se propager à distance de la zone de sténose maximale et varie en fonction du degré de sténose.
Ainsi lorsque la zone pathologique n’est pas étudiée en imagerie en raison des calcifications, les modifications du flux juste en aval de la lésion sont un bon reflet de l’importance de la sténose.
Des flux rétrogrades et des turbulences poststénotiques sont observés dans les sténoses moyennes ou très serrées (figure 18).
Le Doppler puissance permet souvent une meilleure analyse morphologique des sténoses mais il a tendance à minorer le degré de sténose.
– Signes de sténoses indirects
En aval de la sténose, le signal Doppler de la carotide interne est amorti, c’est-à-dire que la modulation et l’amplitude de la courbe Doppler est diminué.
Les sténoses serrées de la carotide interne peuvent aussi retentir sur le flux de l’artère ophtalmique dont le signal est alors diminué, annulé ou inversé. En effet il constitue une anastomose importante de la carotide interne et externe.
En amont, la carotide commune a un signal anormalement bref et sourd. C’est essentiellement la composante diastolique du signal Doppler qui est altérée entrainant une augmentation de l’index de résistance de Pourcelot.

Méthodes de quantification des sténoses de la carotide interne

– Quantification des sténoses carotidiennes par l’analyse spectrale
Arbeille et Pourcelot [5,75] ont proposé une méthode de quantification basée exclusivement sur les modifications du spectre et ne prenant pas en compte la valeur chiffrée du pic systolique car l’étude initiale était réalisée en Doppler continu.
Cinq stades ont été décrits :
• Stade I, avec un discret élargissement du spectre vers les hautes fréquences uniquement en systole et une diminution de la brillance dans sa partie supérieure. Il correspond à des sténoses inférieures à 40% en surface ou à 23% en diamètre.
• Stade II, avec les même anomalies, mais systolo-diastoliques, correspondant à des sténoses de 40 à 60% en surface ou 23 à 40% en diamètre.
• Stade III où la dispersion est importante, systolo-diastolique avec un déplacement des fortes brillances vers les basses fréquences, correspondant à des sténoses de 60 à 75% en surface ou 40 à 50% en diamètre.
• Stade IV où l’élargissement du spectre est important avec diminution de la brillance aux moyennes et hautes fréquences, déplacement de la brillance vers les basses fréquences et apparition de fréquences négatives en systole dues à des phénomènes tourbillonnaires, correspondent à des sténoses de 75 à 90% en surface ou 40 à 70% en diamètre.
• Stade V caractérisé par une dispersion majeure du spectre avec accumulation de la brillance en systole de part et d’autre de ligne de base et une très faible brillance sur le reste du spectre , correspondant à des sténoses supérieures à 90% en surface ou à 70% en diamètre.
– Quantification des sténoses de la carotide interne utilisant des critères chiffrés
Le tir Doppler doit être réalisé à l’endroit où la sténose est plus sévère ou immédiatement en aval. Le Doppler couleur a un rôle essentiel car il permet de repérer immédiatement le point de la vélocité maximale. Un grand nombre de paramètres ont été proposés pour quantifier les sténoses carotidiennes dont 4 se sont révélés particulièrement fiables et peuvent être utilisés en routine : le pic systolique, la vitesse télédiastolique, le ratio carotidien systolique et le ratio carotidien diastolique [31, 55, 80,82]. Chez un même sujet, d’une exploration à l’autre, les vitesses systoliques et diastoliques peuvent varier en fonction de la pression artérielle, du rythme cardiaque, de la fonction cardiaque et des résistances périphériques [66]. Les vitesses peuvent aussi être modifiées en cas d’obstruction carotidienne controlatérale ou d’obstruction vertébrale. C’est pour s’affranchir de ces facteurs pouvant influencer le pic systolique et la vitesse télédiastolique que l’utilisation des ratios carotidiens a été proposée. Zwiebel [82] a regroupé ces 4 paramètres les plus utiles sous le terme de « paramètres cardinaux ».
9 Pic systolique de la carotide interne
C’est le paramètre le plus souvent utilisé car il est facile à obtenir et que de nombreux travaux ont montré qu’il était bien corrélé avec le degré de sténose. D’après Zwiebel [82] un pic systolique égal ou supérieur à 250cm/s est en faveur d’une sténose égale ou supérieure à 80% en diamètre. Cependant la vitesse ne continu pas à augmenter jusqu’à l’occlusion complète. Lorsque la lumière artérielle a un diamètre inférieur à 1 ou 1,5mm le pic systolique décroit du fait des résistances à l’écoulement. Le pic systolique dépend aussi de la longueur de la sténose : plus la sténose est longue, moins le pic systolique est élevé.
9 Vitesse télédiastolique de la carotide interne
Elle commence à augmenter lorsque la sténose est supérieure à 50% en diamètre, puis augmente rapidement à partir de 70%. Une vitesse télédiastolique supérieure ou égale à 100cm/s est en faveur d’une sténose égale ou supérieure à 80%.
9 Ratio carotidien systolique
C’est le rapport du pic systolique de la carotide interne (au niveau de la sténose) sur le pic systolique de la carotide commune. Un ratio supérieur ou égal à 1,5 est en faveur d’une sténose significative de la carotide interne. Lorsque le ratio systolique est supérieur à 3,7 la sténose de la carotide interne peut être évaluée à 80% ou plus.
9 Ratio carotidien télédiastolique
C’est le rapport de la vitesse télédiastolique de la carotide interne (au niveau de la sténose) sur la vitesse télédiastolique de la carotide commune. Un ratio télédiastolique supérieur à 5,5 est très évocateur d’une sténose de 80% ou plus.
Une conférence internationale de consensus sur la quantification des sténoses carotidiennes en échoDoppler organisée à Paris en 1995 par De Bray et Glatt [45,73] a permis de clarifier la valeur des différents paramètres vélocimétriques (tableau 1). Après avoir déterminé des critères de sténoses de la carotide interne supérieure à 60% [18] (tableau 2), Carpenter a proposé des critères vélocimétriques spécialement adaptés à l’étude NASCET (North American Symtopmatic Carotid Endarterectomy Trial) [55] (tableau 3).

Les occlusions

Les occlusions de la carotide interne peuvent survenir sur des lésions athéromateuses préexistantes, s’aggravant progressivement ou brutalement par une hémorragie intra plaque et /ou rupture intimale, sur des lésions de dissection ou encore être d’origine embolique.
L’aspect échographique des occlusions de la carotide interne est très variable en fonction de l’étiologie mais il ne semble pas exister de rapport entre l’échogénicité du thrombus et le caractère récent ou ancien de l’occlusion. Les lésions athéromateuses sous jacentes sont bien repérées si elles sont calcifiées.
Le thrombus peut apparaitre hyper-, hypo-, ou isoéchogéne, plus ou moins homogène et dans certains cas être difficile à différencier de l’athérome [29,76] (figure 21).
L’aspect dynamique est essentiel : la carotide interne perd sa pulsatilité transversale et il est fréquent de voir la compression de la queue du thrombus à chaque impact systolique.
A l’analyse spectrale, le signe direct d’occlusion de la carotide interne est l’absence de signal dans la lumière artérielle. Si l’occlusion siège à distance de la bifurcation carotidienne, la stagnation du flux dans le moignon resté perméable en amont se traduit par un signal microvolté ; souvent bidirectionnelle.
Le retentissement d’amont se traduit par une diminution de la vitesse diastolique de la carotide commune (augmentation de l’indice de résistance de Pourcelot). Le pic systolique est aussi altéré mais à un degré moindre [25] (figure 22).
En aval, le signal de l’artère ophtalmique est habituellement inversé (75% des cas) ; mais il peut être de sens et d’amplitude normaux du fait des variations anatomiques et des circuits de suppléance. Même lorsqu’elle présente un flux inversé important, l’artère ophtalmique joue rarement un rôle fonctionnel majeur dans la perfusion cérébrale.
Parfois, la composante diastolique de la carotide externe augmente et la courbe se rapproche de celle de la carotide interne, d’où confusion possible. Le terme d’ « internisation » de la carotide externe est employé pour décrire ce signe.
Le Doppler couleur est la meilleure technique pour contrôler la perméabilité de l’artère à distance de la bifurcation carotidienne lorsque l’origine de la carotide interne semble obstruée totalement par des plaques calcifiées, mais les flux lents au niveau de la sténose restent difficiles à détecter [35].
L’échelle des vitesses doit être adaptée à la mesure des flux lents. La visualisation d’une petite zone de désaturation majeur du codage couleur en systole, sous la forme d’un point de couleur claire au sommet d’une image de moignon carotidien, doit faire évoquer une sténose pré-occlusive. Dans les cas difficiles, l’injection de produit de contraste ultrasonore peut se révéler utile pour distinguer une occlusion d’une sténose pré–occlusive [68].
Les occlusions de la carotide commune sont aisément diagnostiquées en échographie mode B et en Doppler couleur car la carotide commune est toujours bien accessible. La lumière est rétrécie, plus ou moins obstruée par des échos anormaux.
En analyse spectrale d’occlusion de la carotide commune, il est habituel d’observer une inversion circulatoire dans la portion proximale de la carotide externe alimentée par le nœud de Bosniak et la réinjection dans le sens normal de la carotide interne. Situé au niveau de la nuque, le nœud de Bosniak est un système anastomotique complexe entre les branches de la carotide externe, l’artère vertébrale et les artères cervicales profonde et ascendante.
La différence de sens circulatoire de la carotide externe et la carotide interne est bien démontrée en Doppler couleur.

Le Doppler cervical

L’examen est pratiqué dans un ordre qui permet de bien repérer les courbes et d’apprécier leur symétrie.
– Les artères subclavières sont repérées en arrière de la clavicule, en dirigeant la sonde vers l’ostium, afin de reconnaître les lésions proximales, prévertébrales. A droite l’origine de la subclavière est facilement explorable. A gauche, l’ostium au niveau de la crosse est plus difficilement accessible.
– Les carotides communes sont enregistrées d’abord à la base du cou, la sonde dirigée vers le thorax. Puis la sonde dirigée vers la base du crâne, on suit l’artère jusqu’à sa bifurcation. Le flux est intermédiaire entre celui des artères carotides externes et celui des carotides internes (figure 9).
– Les artères ophtalmiques sont enregistrées soit au niveau de l’une de leurs branches, soit au niveau des artères ophtalmiques elles mêmes, en trans- orbitaire. Dans le sens physiologique, leurs flux sont encephalofuges (figure 12).
– Les bifurcations carotidiennes sont reconnues sur l’apparition de deux signaux distincts : le flux de la carotide interne (type R1), et le flux de la carotide externe (type R3) en règle plus antérieur.
– La caractérisation de la carotide externe est faite sur l’aspect de la courbe enregistrée et surtout sa modulation par la compression de la temporale et /ou de la faciale.
– Les carotides internes sont suivies le plus haut possible jusqu’à la base du crâne.
Nous n’avons pas effectué d’enregistrement endo-buccal de la portion haute de la carotide interne. La sonde disponible à Dakar n’étant pas adaptée pour cette manœuvre.
– Les artères vertébrales sont repérées au niveau du triangle de Thillaux ; à ce niveau, elles font une boucle avant de pénétrer dans le trou occipital. Elles sont incompressibles et leur flux n’est pas modifié par une compression brève de la carotide primitive homolatérale. Les vertébrales sont également repérables au niveau de la base du cou, dans la région ostiale.

L’échotomographie

L’examen échotomographique est mené selon le protocole suivant :
– Une exploration en coupes longitudinales, puis en coupes transversales des carotides primitives, des bifurcations carotidiennes, des carotides internes en remontant le plus haut possible vers la base du crâne.
– Une étude des vertébrales dans la région ostiale.

Le diagnostic des anomalies

Le diagnostic d’athérome a été évoqué sur la base des anomalies échographiques ou vélocimétriques suivantes :
– Présence de plaques d’athérome.
– Perturbations hémodynamiques : il s’agit d’accélérations circulatoires, de turbulences, de déplacement de la zone de brillance vers les moyennes voire les basses fréquences, au maximum la présence de fréquences négatives.
– Augmentation des résistances circulatoires cérébrales.
– La quantification de la gravité de la sténose a été basée sur la classification des perturbations spectrales classées en trois stades :
¾ Sténoses non significatives, inférieures à 75%.
¾ Sténoses significatives comprises entre 75-90%.
¾ Sténoses occlusives, supérieures à 90%.

Table des matières

INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : RAPPELS
1- BASES ANATOMIQUES DE L’EXPLORATION ULTRASONONORE DES ARTERES CAROTIDES
1.1- Les arteres carotides communes
1.2- Les arteres carotides internes
1.3- Anastomoses et voies de suppleances
2- BASES PHYSIQUES ET TECHNOLOGIQUES DE L’EXPLORATION VASCULAIRE PAR LES ULTRASONS
2.1- Bases physiques
2.1.1- L’échographie
2.1.2- Le Doppler
2.2- Appareils utilisés
2.2.1- Le Doppler continu
2.2.2- Le Doppler pulsé
2.2.3- Autres appareils
2.3- Traitement du signal et mode de presentation des resultats
2.3.1- Sur le plan acoustique :
2.3.2- Sur le plan graphique :
2.4- Principe d’interpretation des resultats
2.4.1- Echographie
2.4.2- La vélocimétrie par effet Doppler
2.4.2.1- Doppler couleur
2.4.2.2- Doppler puissance
2.4.2.3- Analyse spectral du signal
2.4.3- Diagnostic des anomalies
2.4.3.1- Les plaques d’athérome
2.4.3.2- Les sténoses
2.4.3.2.1- Sémiologie Doppler des sténoses de la carotide interne
2.4.3.2.2- Méthodes de quantification des sténoses de la carotide interne
2.4.3.3- Les occlusions
DEUXIEME PARTIE : TRAVAIL PERSONNEL
1- MATERIELS ET METHODES
1.1- Matériels
1.2- Patients
1.3- Méthodologie
1.3.1- Le Doppler cervical
1.3.2- L’échotomographie
1.3.3- Le diagnostic des anomalies
2- RESULTATS
2.1- Résultats globaux
2.2- Aspects épidémiologiques de l’athérome au niveau des axes carotidiens
2.2.1- Répartition selon l’âge :
2.2.2- Répartition des malades athéromateux selon le sexe
2.3- Aspects échographiques
2.3.1- Les plaques d’athérome
2.3.2- Les autres aspects échographiques
2.4- Aspects vélocimétriques
2.5- Gravité des sténoses observées
3- COMMENTAIRES
3.1- Epidémiologie
3.2- Diagnostic de l’athérome par les ultrasons
3.2.1- Localisation des plaques
3.2.2- Aspects échographiques
3.2.3- Aspects vélocimétriques
3.3- Validation de l’ultrasonographie
3.4- Stratégie de sélection des Malades pour l’endartériectomie
3.5- Suivi des malades après endartériectomie
CONCLUSION ET RECOMMANDATOINS
Bibliographie

Télécharger le rapport complet