12 Doppler transcrânien (DTC)

Définition

Estimation des variations de débit et de résistance de la circulation intracérébrale au moyen de l’enregistrement des flux ou de la vitesse des globules rouges dans les principales artères cérébrales intracrâniennes par l’intermédiaire d’un faisceau d’ultrasons fondé sur l’effet Doppler.

Les vitesses circulatoires sont calculées par l’appareil en fonction de l’angle d’insonation entre le faisceau ultrasonore et le vaisseau.

Principe de fonctionnement

Effet Doppler. La vitesse d’écoulement (vélocimétrie) du sang est mesurée en utilisant l’équation doppler :

C  =  vitesse de propagation des ultrasons dans les tissus mous (≈ 1560 m.sec⁻¹ à 37,8 °C) ; ΔF  =  différence de fréquence entre le signal acoustique émis et reçu ; Fe  =  fréquence d’émission ; θ  =  angle d’incidence entre le faisceau doppler et la direction des hématies (angle d’insonation).

Pour des raisons pratiques, Fe et C sont considérées constantes d’une mesure à l’autre. Ainsi, la variation de fréquence doppler est proportionnelle à la vélocité sanguine quand l’angle de la sonde (θ) reste constant. Les globules blancs et les plaquettes pourraient théoriquement modifier la variation de fréquence doppler, mais en raison de leur nombre réduit (comparativement à celui des globules rouges) leur contribution doppler est faible et donc ignorée.

Matériel

Type de sondes : basse fréquence (2 MHz, sonde utilisée pour l’échographie cardiaque). Caractéristiques : petite surface de contact, puissance acoustique élevée.

Types d’appareils offrant deux possibilités :

• par doppler transcrânien dit « à l’aveugle » ou à l’insu. L’analyse du signal doppler se fait soit :

– de façon auditive, avec un son d’autant plus aigu que les vitesses des globules rouges sont accélérées,

– sur un écran portant les fréquences (Hz) ou les vitesses (cm/s) en ordonnées, et le temps (s) en abscisse. N.B. : mesure possible en continu des variations de l’hémodynamique cérébrale à l’aide d’un casque ;

• par échographie–doppler transcrânien (en couleurs) : les vaisseaux sont repérés par échographie (profondeur, trajet, direction du flux) avant la mesure doppler.

Procédure de mise en place

Fenêtres d’insonation

Artères étudiées :

artère cérébrale moyenne (ACM) : vaisseau le plus accessible et le plus représentatif de la circulation cérébrale ;

artère cérébrale antérieure (ACA) essentiellement dans son segment pré-communiquant ;

artère cérébrale postérieure (ACP).

Trois principales fenêtres osseuses acoustiques

Fenêtre temporale :

• étude des artères cérébrales moyenne, antérieure et postérieure, et de la terminaison de l’artère carotide interne (figures 12.1 et 12.2) ;

• positionner la sonde sur une ligne située au-dessus de l’arcade zygomatique allant du tragus en arrière, au bord externe de l’orbite en avant (canthus externe) ;

• cette ligne est divisée en trois fenêtres : antérieure (FA), médiane (FM) – idéale, car l’angle d’insonation est proche de zéro – et postérieure (FP) souvent seule possible chez le sujet âgé (voir figure 12.1b). N.B. : impossibilité de passer à travers les structures osseuses dans 10 % des cas en moyenne (hyperostose temporale, ostéoporose évoluée chez les femmes âgées  + + + ).

Figure 12.1 Réalisation d’un doppler transcrânien par voie temporale. Fenêtres osseuses acoustiques temporales : antérieure (FA), médiane (FM), postérieure (FP).

Figure 12.2 Schéma du polygone de Willis, vue axiale. Doppler transcrânien par voie temporale. Position de la sonde doppler et aspect du réseau artériel

ACM = artère cérébrale moyenne.

D’après Jaffres P et al. Le doppler transcrânien aux urgences chez le traumatisé crânien. Réanimation 2007 ; 16 : 665-72

Attention

Les nombreuses variations anatomiques du polygone de Willis, surtout pour le système postérieur, sont sources d’erreurs et de difficultés d’identification des artères.

Fenêtre orbitaire :

• elle est constituée par le canal optique ou le toit de l’orbite ;

• placer la sonde sur la paupière fermée, en regard du bulbe cornéen, et orientée en arrière et en dedans vers l’apex orbitaire.

Conseil. Pour cette exploration, il est recommandé de réduire la puissance d’émission, car les ultrasons sont susceptibles d’induire des cataractes, surtout lorsque l’examen est répété comme c’est le cas dans la surveillance d’un vasospasme.

Fenêtre occipitale :

• constituée par le foramen magnum et/ou l’écaille occipitale ;

• éude des vertébrales intracrâniennes et du tronc basilaire ;

• position assise préférée chaque fois que possible ; en cas d’impossibilité, patient placé en décubitus latéral, avec tête en hyperflexion (figure 12.3). N.B. : voie d’abord difficile chez les patients en ventilation assistée dont la mobilisation est délicate. Il est également possible d’insoner le tronc basilaire par un abord antérieur et selon une voie sous-mandibulaire nouvellement décrite très utile chez des patients de réanimation difficilement mobilisables ou suspects de lésion vertébrale cervicale¹.

Figure 12.3 Réalisation d’un doppler transcrânien par voie occipitale en position assise (a) et couchée (b).

Attention

Après intervention neurochirurgicale, la zone de craniectomie constitue généralement une excellente fenêtre acoustique lorsque le volet osseux n’est pas remis en place. Il est possible d’insoner le côté opéré en protégeant la cicatrice à l’aide d’un pansement fin transparent type Tegaderm^®.

Procédure de mesure

Précautions préalables :

réalisée chez des patients stabilisés, sans défaillance hémodynamique ou respiratoire ;

obtenue à partir d’un tracé stable sur dix cycles cardiaques ;

bilatérale : enregistrement controlatéral réalisé de la même manière et comparaison entre les deux côtés à profondeur égale ;

en mode doppler pulsé : seul mode susceptible de franchir les zones les plus fines de la table osseuse.

Attention

Par convention :

• flux se dirigeant vers la sonde : codé en rouge, flux positif ;

• flux s’éloignant de la sonde : codé en bleu, flux négatif.

Doppler transcrânien dit « à l’aveugle »

Positionnement de l’opérateur

Se placer à la tête du patient, en tenant la sonde de la main droite pour explorer le côté droit et de la main gauche pour le côté gauche.

Avant-bras et coudes appuyés sur l’oreiller du patient, ce qui assure une bonne stabilité et un bon confort de travail. N.B. : l’opérateur peut aussi se placer à côté du patient, comme pour une échographie abdominale.

Si le signal doppler est trop faible, apprécier les vélocités avec l’échelle des vitesses et calculer « manuellement » les indices.

Le renforcement du signal peut être obtenu par l’injection de produit de contraste, mais éviter l’injection en bolus qui perturbe trop le spectre.

Optimisation du doppler spectral

Direction spectrale : le flux qui se dirige vers la sonde doit être enregistré au-dessus de la ligne de base.

Ligne de base : bien la centrer pour pouvoir enregistrer un flux bidirectionnel puis l’abaisser pour les vélocités lorsque les vélocités sont élevées.

Taille du volume d’échantillonnage : augmenter sa taille lorsqu’il est difficile d’enregistrer un signal.

Filtre de paroi : le régler à un niveau modérément élevé pour éliminer le bruit lié à un mouvement de la paroi.

Gain doppler : l’ajuster pour remplir la courbe spectrale sans artéfacts en miroir.

Échographie–doppler transcrânien (en couleurs)

Optimisation de l’imagerie

La couleur permet de bien placer le volume d’échantillonnage et de détecter un flux accéléré avec aliasing et turbulences. Ceci est particulièrement utile en cas de vasospasme, ce dernier pouvant être localisé sur un petit segment artériel.

Fenêtre temporale : réalisation d’une coupe transversale de la tête de façon à ce que soient vus la ligne médiane, les pédoncules cérébraux sous forme de deux zones ovalaires hypoéchogènes et la voûte crânienne controlatérale.

Repérer les artères cérébrales à l’aide de l’échographie par visualisation directe afin d’optimiser la fenêtre doppler.

Si la fenêtre acoustique est mauvaise et/ou les structures sont mal visualisées en 2D, poser une voie IV périphérique pour l’injection d’un agent de contraste.

Selon les besoins et le contexte, compléter l’examen par des tests dynamiques (compression des artères carotides au cou, manœuvres respiratoires).

Conseil. En doppler couleur, la correction d’angle est primordiale pour valider l’échelle de vitesses en cm/s.

Optimisation du doppler couleur

Gain couleur : le régler haut pour mettre en évidence un flux lent.

Filtre de paroi : le régler haut pour éliminer les artéfacts liés au mouvement de la paroi.

Gamme des vélocités couleur : l’ajuster pour les basses vélocités.

Cadence image : faire en sorte qu’elle soit le plus élevé possible et ce, en réduisant la taille de la fenêtre couleur.

Utilisation des produits de contraste ultrasonores

Produits de contraste constitués de microbulles libres ou encapsulées.

Par rapport à l’examen de base, l’injection de produit de contraste augmente le nombre de segments artériels visualisés, comme les branches périphériques des artères de la base, la portion distale du tronc basilaire, les artères cérébelleuses postéro-inférieures.

L’amplification obtenue en mode doppler est de l’ordre de 10 à 20 dB.

Modalités d’injection du produit de contraste :

• dose injectée en trois à quatre petits bolus ou en infusion lente de 0,5 ou 1 mL/min (minimise les artéfacts et rallonge le temps de rehaussement utile du signal jusqu’à 15 à 20 minutes) ;

• l’utilisation d’une seringue électrique permet de combiner les deux types d’injections, infusion lente entrecoupée de microbolus.

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