PROTOCOLES D’ANALYSES DES BOUCLES EPP

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Le pneumothorax

La plèvre est une membrane séreuse composée en continuité de deux feuillets ; un feuillet pariétal tapissant les côtes, le médiastin et le diaphragme et un feuillet viscéral tapissant les poumons et s’insinuant dans les scissures inter-lobaires. Ces deux feuillets délimitent entre eux l’espace pleural, zone de glissement essentielle à la mécanique ventilatoire. Celui-ci est rendu physiologiquement virtuel par la pression négative qui y règne en comparaison à la pression intra-alvéolaire [1].
Ainsi, le pneumothorax (PNO) est défini par la présence anormale d’air au sein de l’espace pleural. Celui-ci est responsable d’une élévation de la pression intra-pleurale entraînant une rétractation du parenchyme pulmonaire homolatéral sous l’effet de son élastance naturelle, du fait de la modification de la pression trans-pulmonaire [2].
Ce mécanisme physiopathologique explique la gravité potentielle du PNO, lorsque celui-ci devient « compressif » par un effet de valve unidirectionnelle, laissant passer l’air dans l’espace pleural à l’inspiration mais empêchant sa sortie à l’expiration (Figure 1). Le PNO alors en tension entraîne une défaillance respiratoire mais aussi hémodynamique. Cette dernière est due à une chute du débit cardiaque par diminution du retour veineux et par la compression des cavités cardiaques. Le pronostic vital peut alors être engagé par tamponnade gazeuse jusqu’à l’arrêt cardio-circulatoire et le décès du patient [3].
Les étiologies du PNO sont multiples, et classiquement divisées en PNO dit « spontanés » primitifs ou secondaires, ou en PNO « secondaires » traumatiques ou iatrogènes. Le PNO spontané survient en dehors de tout traumatisme ou geste invasif. On le qualifie alors de primitif ou idiopathique lorsqu’il survient chez un patient sain, exempt de toute pathologie pulmonaire préexistante. Le PNO spontané secondaire survient quant à lui sur un poumon pathologique présentant des lésions à risque. Enfin, le PNO secondaire survient après effraction de la plèvre viscérale, soit par traumatisme direct ou indirect, ouvert ou fermé, soit par lésion iatrogène suite à la réalisation d’un geste invasif [4].
Cette pathologie est fréquente, notamment dans les services de réanimation et constitue du fait de son caractère potentiellement évolutif vers une forme grave, un véritable challenge diagnostic et thérapeutique pour la prise en charge des patients qui en sont atteints [5].
Le diagnostic positif tient compte à la fois des antécédents, de l’anamnèse, de la symptomatologie clinique du patient mais aussi des données d’imageries à la disposition du clinicien [6]. L’examen le plus sensible pour la détection du PNO est la tomodensitométrie (TDM) thoracique [7]. Cependant, il s’agit d’un examen coûteux, irradiant, souvent difficile à obtenir rapidement et nécessitant le transport du malade, parfois dangereux pour celui-ci. La radiographie thoracique de face (RT) est donc communément utilisée en première intention pour les patients suspects de PNO. Il est pourtant admis qu’il s’agit d’un examen peu fiable dans ce contexte, sa sensibilité étant insuffisante. Ainsi, la littérature décrit jusqu’à 70% de PNO « occultes », c’est-à-dire non visibles à la RT mais révélés par la TDM [8].
C’est dans ce contexte que l’échographie pleuro-pulmonaire (EPP) est progressivement apparue comme un outil diagnostic prometteur et performant dans le diagnostic de pathologies pulmonaires parenchymateuses et du PNO [9,10,11].

Echographie « Point-of-care »

L’échographie dite “Point of Care” ou Point of Care Ultra Sound (POCUS) est bien définie depuis 2011 [12]. Il s’agit d’une échographie simple et rapide, amenée et réalisée sur les lieux de la prise en charge du patient par un clinicien connaissant le contexte et l’examen clinique de celui-ci. Ses résultats sont souvent de type binaire ; oui ou non, immédiats, permettant ainsi d’être pris en compte en temps réel [12]. Ses champs d’applications sont multiples, principalement représentés par le guidage de réalisation de procédures invasives, le dépistage et le diagnostic de certaines pathologies mais aussi le monitorage des patients notamment en réanimation [13].
La miniaturisation et la simplification du matériel, l’amélioration de la qualité des images échographiques et de leurs définitions dans la littérature, ont progressivement amené l’échographie POCUS à passer de la main des radiologues à celles des médecins spécialistes.
Elle est ainsi maintenant utilisée par de nombreuses spécialités : gynéco-obstétriciens, cardiologues, pneumologues, néphrologues, anesthésistes-réanimateurs et médecins urgentistes notamment.
Cet outil fiable, non invasif, reproductible, d’apprentissage rapide, immédiatement disponible auprès des patients améliorent la pertinence diagnostic des cliniciens et peut permettre la mise en place de mesures thérapeutiques immédiates notamment chez les patients de réanimation [14].

Échographie pleuro-pulmonaire

Généralités

L’EPP représente le deuxième type de POCUS le plus utilisé en réanimation après l’échographie cardiaque [14]. En routine elle permet une évaluation qualitative du poumon et de la plèvre. Elle aide au diagnostic de PNO, qu’ils soient spontanés ou secondaires, guide et contrôle l’efficacité du drainage lorsque celui-ci est indiqué [9-12-15-16-17]. En traumatologie, elle a été intégrée à la FAST échographie (Focus Assesment with Sonography for Traumas) ainsi nommée e-FAST (pour extended-FAST) [9]. Certains praticiens ont même abandonné la réalisation d’une RT systématique pour la prise en charge de patients traumatisés stables ou avec une EPP normale. [18-19-20]. Son utilisation est encadrée, depuis 2012 par des recommandations internationales [15].

Principes et sémiologie de l’EPP normale

La réalisation de l’EPP peut sembler « paradoxale » lorsque l’on connaît les principes échographiques de base, puisque les ultrasons ne passent pas à travers l’air ou les os. Pourtant, l’EPP a été bien définie au fil du temps, en étant principalement basée sur l’interprétation combinée d’images échographiques morphologiques (épanchement pleural liquidien, condensation pulmonaire par exemple) et d’artéfacts créés à partir de la ligne pleurale. L’EPP repose alors sur une analyse dynamique des différents quadrants thoraciques. La sonde d’échographie est appliquée sur le thorax dans un espace intercostal dans une direction cranio-caudale sur ces quadrants. Les recommandations actuelles ne préconisent pas pour sa réalisation l’utilisation d’une sonde en particulier mais la sonde vasculaire linéaire superficielle de haute fréquence ou de la sonde d’échographie cardiaque permettent toutes deux une bonne analyse de la plèvre [21].
L’image physiologique de l’EPP montre entre deux cônes d’ombre (correspondants aux 2 côtes) une ligne horizontale hyperéchogène ; c’est la ligne pleurale. Cette ligne se déplace parallèlement à la sonde via un mouvement de « va-et-vient » synchrone de la respiration ; c’est le glissement pleural (GP), qui correspond au glissement physiologique des deux feuillets pleuraux. L’ensemble de ces images échographiques réalise le signe de la « chauve-souris » (Figure 2). En mode temps-mouvements (TM) la ligne pleurale est là encore bien visible, hyperéchogène, mobile et sous tendue par un granité immobile postérieur ; c’est le signe du « bord de mer » (Figure 3).

Sémiologie échographique du PNO

Dans la démarche diagnostic de PNO par l’EPP, l’abolition du GP est le signe échographique le plus connu et le plus fréquemment recherché [18,22]. En effet, la présence d’un GP élimine le diagnostic de PNO alors que son absence le rend probable, en tenant compte du contexte clinique du patient [22,23]. En mode TM, l’abolition du GP est lui aussi visible : le signe du bord de mer est absent et apparaît alors un aspect de « code barre », composé par un ensemble de lignes A [24]. D’autres signes échographiques utilisés en combinaison avec l’analyse du GP permettent par leurs présences d’éliminer le diagnostic de PNO (Figure 5) :
 Les lignes B ou « queues de comètes », qui sont de lignes mobiles verticales partant de la ligne pleurale, qui s’élargissent et s’étendent sur toute la hauteur du poumon, effaçant les lignes A [25].
 La visualisation d’images échographiques morphologiques comme un épanchement pleural liquidien ou une condensation pulmonaire. En effet la présence d’air même en faible quantité empêcherait leurs visualisations par blocage des ultrasons.
 La présence d’un pouls pleural, représentant la transmission de l’onde de pouls cardiaque sur la plèvre, visible en mode TM, implique que les deux feuillets pleuraux soient apposés l’un sur l’autre [26].
Enfin, seule la présence d’un « point-poumon » est pathognomonique du pneumothorax. Il s’agit de la zone d’intersection entre le poumon sain et la zone de décollement. On observe en fonction du cycle respiratoire, l’alternance de caractéristiques échographiques de PNO et celles de poumon sain. Il n’est cependant visible que si le PNO est incomplet et sa sensibilité reste faible [27].
Au final, toutes ces techniques échographiques même combinées ne permettent qu’une approche d’évaluation qualitative de la plèvre dans le cadre du diagnostic de PNO, et leurs sensibilités et spécificités restent variables et dépendantes de l’opérateur qui les réalisent [28,29,30,31].

Échographie 2D STRAIN

L’échographie de 2D-strain est une technique échographique non invasive de nouvelle génération utilisant la technologie de « speckle tracking ». Elle permet la détection et le suivi de marqueurs acoustiques appelés « kernels », et analyse ainsi leur déformation longitudinale globale au cours du temps [32,33]. Le STRAIN est exprimé en pourcentage de modification par rapport à la dimension originelle selon la formule suivante : S (strain longitudinal) = L-L0 / L0 où L0 est la longueur initiale.
Cette technique échographique simple et reproductible est maintenant utilisée fréquemment en cardiologie et est supérieure à l’échographie conventionnelle pour la détection des dysfonctions myocardiques [34]. Plus récemment elle a également prouvé sa supériorité dans l’évaluation de l’épaississement diaphragmatique par rapport aux techniques échographiques standards [35,36]. Un cas clinique a démontré que cette technique pouvait également s’appliquer à la plèvre.
En effet, elle semble permettre la quantification du GP à la fois sur le poumon sain et celui atteint de PNO [37]. La valeur de strain pleural semble être d’autant plus importante que le GP est quantitativement important. Ainsi, il s’agit de la première approche d’évaluation quantitative de la plèvre décrite dans la littérature.

Considérations éthiques

L’étude a été approuvée par le comité national d’éthique de la Société Française d’Anesthésie Réanimation sous le numéro CERAR-00010254-2019-038. En accord avec la loi Française, l’accord éclairé du patient n’était pas nécessaire du fait du caractère bénin de l’étude [38]. Aucun évènement indésirable n’était attendu lors de ce protocole.
Nous avons effectué une analyse rétrospective de données obtenues de manière prospective à partir de TDM thoraciques et d’EPP. Ces différentes données ont été collectées dans quatre services (deux services d’Urgences et deux services de Soins intensifs et Réanimation), au sein de trois CHU : Hôpital Nord de Marseille, Hôpital de la Timone de Marseille, et CHU de Nîmes, sur la période de Juillet 2018 à Mars 2019.

Critères d’inclusion et d’exclusion

Tous les patients avec un diagnostic de PNO étaient considérés comme éligibles à notre étude et screenés à partir de registres informatiques utilisant les outils nationaux de codages diagnostics. Tous les patients chez qui était réalisé une EPP enregistrée et stockée dans l’appareil d’échographie ainsi qu’une TDM thoracique pour confirmer le diagnostic de PNO ont été inclus. Les patients porteurs de PNO bilatéraux, l’absence de monitorage cardiaque durant la réalisation de la boucle échographique, une durée de boucle d’échographie enregistrée de moins de trois secondes et enfin la réalisation de l’échographie par un opérateur non défini parmi les quatre investigateurs expérimentés dans notre étude ont été exclus.

Recueil des données

Les données d’EPP ont été collectées de manière prospective chez tous les patients admis avec un PNO suspecté durant la période de l’étude. Les EPP étaient réalisées dès l’admission des patients conformément aux recommandations et selon un protocole décrit lors de précédentes études [20,39]. Secondairement seules les bouches d’EPP effectuées par des investigateurs prédéfinis (GD, XB, LM, TM) ont été sélectionnées rétrospectivement. Ces investigateurs étaient composés de quatre médecins seniors entraînés et fort d’expérience dans le domaine de l’EPP. Les appareils d’échographies utilisés étaient le General Electric (GE) Vivid IQ ou le GE Vivid S60 (GE HealthCare, Chicago, Illinois, USA). La sonde échographique utilisée était une sonde linéaire de 7,5 MHz.
Pour chaque patient, deux fenêtres échographiques étaient examinées par l’observateur, correspondant aux deux quadrants antéro-supérieurs thoraciques (4ème/5ème espace intercostal en regard de la ligne médio-claviculaire), chez des patients en décubitus dorsal. La sonde échographique linéaire était ainsi placée de manière longitudinale sur la paroi thoracique jusqu’à obtenir l’image précédemment décrite de « chauve-souris », afin de s’assurer de la bonne qualité de l’image échographique. Toutes les boucles échographiques réalisées et enregistrées étaient d’une durée minimale de trois secondes et associées à un monitorage cardiaque par électrocardiogramme. L’ensemble des images échographiques étaient systématiquement effectuées avant la TDM thoracique. Cette dernière était réalisée à l’admission chez les patients admis pour un traumatisme grave ou afin de confirmer les diagnostics de PNO dans tous les autres cas.
Toutes les autres données de notre étude telles que l’âge, le sexe, le poids, la taille, le côté du PNO, la présence d’un dispositif de drainage thoracique, la fréquence respiratoire, le mode ventilatoire du patient (ventilation spontanée ou ventilation mécanique) ont été recueillis au moment de la réalisation des EPP. Chez les patients ventilés, le volume courant a également été noté.

Protocoles d’analyses des boucles EPP

Dans un second temps, les boucles échographiques ont été analysées à l’aide du logiciel informatique EchoPac ™ (GE HealthCare ; Chicago, Illinois, USA), sur un ordinateur portable délocalisé, après leurs exportations depuis les différents appareils d’échographie.
Un premier observateur (GD), en ouvert sur le côté du PNO, a enregistré sur le logiciel pour chaque patient inclus, une boucle échographique du côté sain et une boucle échographique du côté du PNO en mode B. Le filtre de speckle tracking a été appliqué manuellement sur la plèvre en utilisant le mode d’échocardiographie apicale à deux chambres (A2C) du logiciel EchoPac™ (Annexe 2). Ce filtre est représenté par une région d’intérêt (ROI pour Region Of Interest), elle-même composée de trois segments colorés : un jaune, un bleu et un vert. Les ROI étaient positionnées de telle sorte que la ligne pleurale corresponde à la limite supérieure et le poumon à la limite inférieure (Annexe 3 et 4). L’application du filtre de speckle tracking s’effectuait après avoir sélectionné manuellement le premier cycle respiratoire (composé d’une inspiration et une expiration) à l’aide de la courbe respiratoire obtenue par le monitoring du patient lors de l’acquisition échographique (Annexe 2). En cas d’absence de courbe respiratoire disponible, le cycle respiratoire était défini comme étant situé par deux mouvements visuels complets de la paroi thoracique.
Après avoir vérifié visuellement le bon suivi du mouvement pleural par la ROI positionnée, les trois différents segments étaient validés manuellement pour pouvoir effectuer leurs analyses par le logiciel (Annexe 5). Chaque analyse permettait d’obtenir trois informations majeures (Annexe 8) :
 La valeur quantitative maximale de strain longitudinal de chacun des trois segments de la ROI sélectionnée
 Un graphique représentant le déplacement de chaque segment sur la période d’analyse.
Celui-ci est composé par trois courbes indépendantes représentant les valeurs de strain longitudinal de chaque segment dans le temps.
 Une boucle vidéo en temps réel montrant le suivi ou « tracking » de la ROI de chaque segment pendant le temps analysé.
Une quatrième fenêtre composée par un diagramme de couleurs représentant la variation de la déformation de chaque segment était également affichée mais n’a pas été utilisée dans notre étude.
Les valeurs absolues de strain longitudinal pleural de chacun des segments ont été rapportées après le réglage manuel de deux curseurs : le curseur initial et le curseur d’analyse (correspondant à la fermeture de la valve aortique dans le suivi des taches cardiaques) afind’inclure la variation maximale de strain pleural (Annexe 7). Pour chaque boucle échographique, trois mesures ont été effectuées puis moyennées pour donner une seule valeur de strain longitudinal pleural moyenne de la ROI en question.
Un deuxième observateur, lui en aveugle du diagnostic de PNO (CC) a ensuite analysé les mêmes boucles échographiques en mode B dans un ordre défini de manière aléatoire.
Toutes les mesures de strain longitudinal pleural ont été effectuées de la même manière que précédemment décrit, là encore à trois reprises pour chaque segment, puis ont été moyennées. Enfin, un troisième observateur (LZ), lui aussi en aveugle, expérimenté en échographie pleurale à la fois en mode B et par la technique de speckle tracking, a analysé simultanément par paire (boucle échographique en mode B et ensemble des données obtenues après application du filtre de speckle-tracking) les boucles échographiques coté sain et côté PNO, dans un ordre aléatoire préétabli. Afin d’éviter tout biais lié à l’application du filtre par speckle tracking sur les boucles en mode B pouvant influencer son évaluation par préexposition, le filtre a été appliqué par le deuxième observateur (CC) et présenté directement au troisième observateur (LZ). Le temps (en secondes) entre le début de l’analyse de la boucle échographique et la conclusion d’un diagnostic de PNO ou non a été mesuré.

Résultat principal et résultats secondaires

Au total, 104 boucles d’EPP ont été analysées (52 côté PNO et 52 côté poumon avec GP normal). La valeur moyenne obtenue du strain pleural longitudinal maximal était de 1% (± 1) du côté du GP aboli versus 46% (± 32) du côté GP normal (p<0.001). Les résultats sont montrés dans la Figure 7.
Aucune différence n’a été trouvée entre les 10 patients sous assistance respiratoire et les 42 patients en ventilation spontanée dans la valeur moyenne du strain pleural longitudinal maximal du côté du GP aboli 1% (±1) vs. 1% (±1) ; p=0.9 et du côté GP normal 44% (± 29) vs 47% (± 33) ; p = 0.8.
L’aire sous la courbe ROC du strain pleural longitudinal maximal pour identifier le PNO était de 1.00 [95% CI 1.00; 1.00]. Pour détecter une boucle échographique de PNO, la spécificité était de 100% [95% CI 93% ; 100%] et la sensibilité était 100% [95% CI 93% ; 100%] en considérant la meilleure valeur seuil du strain pleural longitudinal maximale de 4% (Figure 8). La valeur prédictive positive, la valeur prédictive négative, le rapport de vraisemblance positif et le rapport de vraisemblance négatif était respectivement de 100% [95% CI 93% ; 100%], 100% [95% CI 93% ; 100%], infini et 0.

Table des matières

RESUMES
II. INTRODUCTION
A. LE PNEUMOTHORAX
B. ECHOGRAPHIE « POINT-OF-CARE »
C. ÉCHOGRAPHIE PLEURO-PULMONAIRE
1. Généralités
2. Principes et sémiologie de l’EPP normale
3. Sémiologie échographique du PNO
III. METHODE
A. CONSIDERATIONS ETHIQUES
B. CRITERES D’INCLUSION ET D’EXCLUSION
C. RECUEIL DES DONNEES
D. PROTOCOLES D’ANALYSES DES BOUCLES EPP
E. ANALYSES STATISTIQUES
IV. RESULTATS
A. DIAGRAMME DE FLUX
B. CARACTERISTIQUES DES PATIENTS
C. RESULTAT PRINCIPAL ET RESULTATS SECONDAIRES
V. DISCUSSION
VI. CONCLUSION
VII. REFERENCES
VIII. ABREVIATIONS

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