Doppler transcrânien

Dans la plupart des cas d'utilisation diagnostique de l'échographie Doppler, celle-ci doit être réalisée en association avec la Dopplerographie transcrânienne. Font exception à cette règle les patients dont la fenêtre temporelle est insuffisamment exprimée ou totalement absente, ainsi que les patients pour lesquels la Dopplerographie transcrânienne est impossible pour d'autres raisons (7 à 12 % du nombre total de patients examinés). Dans toutes les situations nécessitant une vérification, ainsi que pour déterminer la nature de la pathologie ayant conduit à l'apparition des modifications Dopplerographiques, un échodoppler ou d'autres examens diagnostiques de référence par rapport à l'échographie Doppler sont indiqués.

Indications de l'échographie Doppler transcrânienne

L'échographie Doppler transcrânienne est actuellement utilisée à la fois pour le diagnostic des lésions vasculaires intracrâniennes et la détermination des variations de débit dans leurs lumières, et pour la surveillance des paramètres du flux sanguin lors de divers processus pathologiques et physiologiques. Les indications directes de l'évaluation dynamique de l'hémodynamique cérébrale sont la suspicion de microembolie chez les personnes présentant des lésions athéroscléreuses et thrombotiques des artères brachiocéphaliques extracrâniennes, des cardiopathies, des accidents ischémiques transitoires d'origine embolique et un vasospasme cérébral pathologique. La surveillance par échographie Doppler transcrânienne est souvent utilisée en phase aiguë d'accident vasculaire cérébral ischémique. De plus, cette méthode est largement utilisée pour évaluer les indices de réactivité cérébrovasculaire en cas de pathologie sténotique/occlusive des artères brachiocéphaliques extra- et intracrâniennes, d'hypertension et d'hypotension artérielles, de diverses formes d'angiopathies et de vascularites, accompagnées de lésions de différentes sections du système circulatoire cérébral. L'échographie Doppler transcrânienne permet de surveiller peropératoirement les indices hémodynamiques cérébraux lors d'interventions chirurgicales sur le cœur, les artères coronaires, la substance et le système vasculaire cérébral, et d'évaluer l'efficacité du traitement médicamenteux. L'échographie Doppler transcrânienne permet de détecter des signes Doppler de sténose de plus de 50 % du diamètre et/ou d'occlusion des artères intracrâniennes, ainsi que de déterminer le niveau d'afflux artériel normal et avec diverses anomalies (par exemple, vasospasme, vasodilatation, shunt artérioveineux) au repos et en charge. La valeur diagnostique de l'échographie Doppler transcrânienne diffère légèrement de celle de l'échographie Doppler duplex transcrânienne, à l'exception de l'impossibilité de corriger l'angle Doppler. Les critères diagnostiques utilisés dans ce cas sont similaires à ceux de l'échographie Doppler.

Méthodologie de réalisation d'une échographie Doppler transcrânienne

L'écholocation Doppler transcrânienne permet d'accéder aux artères cérébrales moyennes (segments M1, plus rarement M2), antérieures (segments A1 et A2), postérieures (segments P1 et P2), à la partie intracrânienne de l'artère carotide interne, à l'artère basilaire, aux parties intracrâniennes de l'artère vertébrale (segments V4), ainsi qu'au sinus droit, aux veines de Rosenthal et de Galien. Il est également possible d'enregistrer les spectres des flux d'autres artères et veines plus petites, mais il n'existe aucune méthode permettant de confirmer leur localisation exacte. La localisation directe des artères de connexion du cercle de Willis est également fondamentalement impossible.

Dans la plupart des régions, les os du crâne sont épais et imperméables aux ultrasons, même à basse fréquence (1-2,5 MHz). À cet égard, certaines zones appelées « fenêtres » ultrasonores sont utilisées pour localiser le flux sanguin dans les vaisseaux intracrâniens. Dans ces zones, les os du crâne sont plus fins ou présentent des ouvertures naturelles par lesquelles le faisceau ultrasonore peut pénétrer librement dans la cavité crânienne. La plupart des vaisseaux intracrâniens, dont la possibilité fondamentale de localisation ne fait aucun doute, sont examinés avec le capteur positionné au-dessus de l'écaille de l'os temporal. Dans ce cas, l'artère carotide interne, ainsi que les artères cérébrales antérieure, moyenne et postérieure sont localisées (c'est ce qu'on appelle la « fenêtre » échographique temporale ou approche acoustique temporale). D'autres fenêtres sont situées dans la zone de la jonction cranio-vertébrale (« fenêtre » échographique sous-occipitale, cette méthode est utilisée pour localiser les segments V4 des artères vertébrales et basilaires), au-dessus de la protubérance occipitale (« fenêtre » transoccipitale, sinus droit) et dans la zone orbitaire (« fenêtre » transorbitale, artère ophtalmique, artère carotide interne dans la région intracrânienne).

Pour confirmer l'exactitude de l'écholocation, un ensemble de critères est utilisé: la profondeur du vaisseau, la direction du flux sanguin dans la lumière du vaisseau par rapport au plan de balayage du capteur, ainsi que la réponse du flux sanguin dans la lumière aux tests de compression. Ces derniers impliquent une compression de courte durée (3 à 5 s) de la lumière de l'artère carotide commune au-dessus de l'orifice (ou distal) du côté de la localisation. Une chute de pression dans la lumière de l'artère carotide commune distale par rapport au site de compression et un ralentissement ou un arrêt complet du flux sanguin dans celle-ci entraînent une diminution (arrêt) simultanée du flux dans la section localisée de l'artère cérébrale moyenne (segment M1 ou M2). Le flux sanguin dans l'artère cérébrale antérieure (A1) et l'artère cérébrale postérieure (P1) lors de la compression de l'artère carotide commune dépend respectivement de la structure du cercle de Willis et de la capacité fonctionnelle des artères communicantes antérieure et postérieure. En l'absence de pathologie, le flux sanguin dans les artères de connexion (le cas échéant) au repos peut être absent, bidirectionnel ou orienté vers l'une d'elles, selon la pression dans leurs lumières. De plus, la longueur des artères de connexion et l'extrême variabilité de leur localisation ne permettent pas d'utiliser les signes indirects mentionnés ci-dessus pour confirmer l'exactitude de l'écholocation. Par conséquent, les tests de compression sont également utilisés pour déterminer la capacité fonctionnelle (et non la présence ou l'absence anatomique) des artères de connexion du cercle de Willis. Français Les principales limitations diagnostiques de la Dopplerographie transcrânienne sont liées à l'impossibilité fondamentale de visualiser la paroi vasculaire et au caractère hypothétique associé des interprétations qualitatives des données obtenues, aux difficultés de correction de l'angle Doppler lors de la localisation « à l'aveugle » des flux dans les vaisseaux intracrâniens, ainsi qu'à l'existence de multiples variantes de la structure, de l'origine, de la localisation des artères et des veines intracrâniennes (la fréquence dans la population atteint 30 à 50 %), dans lesquelles la valeur des signes permettant de vérifier l'exactitude de l'écholocation est réduite.

Interprétation des résultats de l'échographie Doppler transcrânienne

Les informations objectives sur l'état du flux sanguin cérébral obtenues par échographie Doppler transcrânienne reposent sur la détermination des indices de vitesse linéaire et de résistance périphérique. Chez les personnes en bonne santé, examinées au repos, les caractéristiques Doppler des flux dans les artères intracrâniennes peuvent varier considérablement, en raison de nombreux facteurs (activité fonctionnelle cérébrale, âge, pression artérielle systémique, etc.). La symétrie du flux sanguin et ses indices dans les artères paires de la base du cerveau sont beaucoup plus constants au fil du temps (l'asymétrie des valeurs des indices absolus des caractéristiques de vitesse linéaire des flux dans les artères cérébrales antérieures, moyennes et postérieures ne dépasse généralement pas 30 %). Le degré d'asymétrie des vitesses linéaires et de la résistance périphérique dans les sections intracrâniennes de l'artère vertébrale est plus prononcé que dans le bassin carotidien, en raison de la variabilité de la structure de l'artère vertébrale (l'asymétrie admissible est de 30 à 40 %). La détermination des indicateurs de flux sanguin dans les vaisseaux intracrâniens au repos fournit des informations importantes sur l'état de la circulation sanguine dans le tissu cérébral, mais sa valeur est considérablement réduite en raison de la présence du système d'autorégulation du flux sanguin cérébral, en raison de son fonctionnement le niveau de perfusion reste constant et suffisant dans une large gamme de pression artérielle systémique (intraluminale locale) et de pression partielle des gaz du sang (pO ₂ et pCO ₂). Cette constance est possible grâce au fonctionnement des mécanismes locaux de régulation du tonus vasculaire, qui constituent la base de l'autorégulation de la circulation cérébrale. Parmi ces mécanismes, on distingue les mécanismes myogéniques, endothéliaux et métaboliques. Pour déterminer leur degré de stress fonctionnel, la Dopplerographie transcrânienne teste les indices de réactivité cérébrovasculaire, qui caractérisent indirectement la capacité potentielle des artères et artérioles cérébrales à modifier leur diamètre en réponse à l'action de stimuli activant sélectivement (ou relativement sélectivement) divers mécanismes de régulation du tonus vasculaire. Des stimuli proches des stimuli physiologiques sont utilisés comme charge fonctionnelle. Il existe actuellement des méthodes permettant de déterminer l'état fonctionnel des mécanismes myogéniques et métaboliques de l'autorégulation du flux sanguin cérébral pour le pool vasculaire cérébral. Pour activer le mécanisme myogénique (son degré de dysfonctionnement correspond approximativement à celui du mécanisme endothélial), on utilise des tests orthostatiques (soulèvement rapide de la moitié supérieure du corps de 75° par rapport à la position couchée horizontale initiale), antiorthostatiques (abaissement rapide de la moitié supérieure du corps de 45° par rapport à la position couchée horizontale initiale) et de compression (compression de courte durée, 10 à 15 s, de la lumière de l'artère carotide commune au-dessus de la bouche), avec administration (généralement sublinguale) de nitroglycérine. Cette dernière entraîne l'activation simultanée des mécanismes endothéliaux et myogéniques de régulation du tonus vasculaire, puisque l'action de ce médicament s'effectue directement par l'intermédiaire des muscles lisses de la paroi artérielle et indirectement par la synthèse de facteurs vasoactifs sécrétés par l'endothélium. Pour étudier l'état du mécanisme métabolique d'autorégulation du débit sanguin cérébral, on utilise un test hypercapnique (inhalation pendant 1 à 2 minutes d'un mélange de CO₂ à 5-7 % _avec de l'air), un test d'apnée (apnée de courte durée de 30 à 60 secondes), un test d'hyperventilation (respiration forcée de 45 à 60 secondes) et l'administration intraveineuse d'acétazolamide, un inhibiteur de l'anhydrase carbonique. En l'absence de signes de stress fonctionnel des mécanismes de régulation au repos, la réaction aux tests est positive. Dans ce cas, on observe une modification des indicateurs de vitesse du flux sanguin et de la résistance périphérique correspondant à la charge appliquée, évaluée par les valeurs des indices de réactivité reflétant le degré de variation des paramètres Doppler du débit sanguin en réponse à la stimulation par rapport aux valeurs initiales. En cas de stress des mécanismes d'autorégulation, la pression intraluminale dans les artères cérébrales, ou pCO₂, est due à une augmentation ou une diminution de la pression intraluminale dans les artères cérébrales _.Dans le tissu cérébral, des réactions négatives, paradoxales ou positives renforcées sont enregistrées par rapport à leurs valeurs optimales (selon la direction initiale des variations de tonus, le diamètre des vaisseaux cérébraux et le type de stimulation de charge utilisé). En cas d'échec de l'autorégulation de la circulation cérébrale, généralement caractérisée par une répartition inégale dans le tissu cérébral, les réactions aux tests myogéniques et métaboliques changent. En cas de tension prononcée de l'autorégulation, une orientation pathologique des réactions myogéniques est possible avec des réponses positives aux tests métaboliques. Chez les personnes présentant une pathologie sténotique/occlusive, la tension des mécanismes d'autorégulation survient en raison d'un échec ou d'un développement insuffisant de la compensation collatérale. En cas d'hypertension et d'hypotension artérielles, les écarts de la pression artérielle systémique par rapport à sa valeur optimale entraînent l'activation du système d'autorégulation. Dans les vascularites et les angiopathies, les limitations des réactions toniques sont associées à une transformation structurelle de la paroi vasculaire (fibrosclérose, nécroses et autres processus généralisés conduisant à des troubles structurels et fonctionnels).

La détection échographique des micro-embolies cérébrales repose sur la capacité à détecter des signaux atypiques dans le spectre Doppler du flux sanguin distal (dans les artères de la base du cerveau), présentant des caractéristiques permettant de les différencier des artéfacts. La surveillance du flux sanguin dans les vaisseaux intracrâniens par Dopplerographie transcrânienne permet non seulement d'enregistrer les signaux microemboliques, mais aussi d'en déterminer le nombre par unité de temps et, dans certaines situations, la nature du signal microembolique (permettant de distinguer une embolie gazeuse d'une embolie matérielle), ce qui peut influencer significativement la prise en charge ultérieure du patient.

Le diagnostic et la surveillance du vasospasme cérébral constituent l'une des tâches méthodologiques les plus importantes de la Dopplerographie transcrânienne, compte tenu de l'importance de l'angiospasme dans la genèse des lésions ischémiques du tissu cérébral, provoquées par une perturbation du mécanisme métabolique d'autorégulation, suivie d'un phénomène hémodynamique similaire à un shunt artériolo-veineux. Le vasospasme cérébral pathologique se développe lors de troubles hémorragiques de la circulation cérébrale, de traumatismes crâniens graves, de lésions inflammatoires du tissu cérébral et de ses membranes (méningite, méningo-encéphalite). Les causes moins fréquentes de cette affection sont l'utilisation de médicaments (par exemple, certains cytostatiques), ainsi que l'irradiation crânienne à des fins d'ablation chez les patients cancéreux. Les signes diagnostiques du vasospasme cérébral en Dopplerographie transcrânienne sont une augmentation significative des indices de vitesse linéaire du flux sanguin, une diminution des résistances périphériques, des signes Doppler de turbulence généralisée des flux des artères spasmodiques, et des réactions paradoxales ou négatives lors des tests d'effort du mécanisme métabolique d'autorégulation du flux sanguin cérébral. À mesure que le vasospasme progresse, on observe une réaction spastique des grosses artères extra- et intracrâniennes d'intensité variable, avec une prévalence dans ces dernières. Plus le spasme est sévère, plus les vitesses linéaires du flux sanguin sont élevées et plus les indices de résistance périphérique sont faibles. Comme la réaction spastique extra- et intracrânienne s'exprime différemment, mais avec un rapport très spécifique, augmentant avec la sévérité du spasme (en raison de sa sévérité croissante dans les sections intracrâniennes), des indices calculés spécifiques sont utilisés pour sa vérification et sa gradation. En particulier, pour caractériser le degré de vasospasme dans le système carotidien, on utilise l'indice de Lindegard, qui reflète le rapport entre la vitesse de pointe du flux systolique dans l'artère cérébrale moyenne et celle dans la section extracrânienne de l'artère carotide interne correspondante. Une augmentation de cet indice indique une aggravation du vasospasme.

L'étude du système veineux cérébral par Doppler transcrânien est conditionnée, d'une part, par la variabilité de la structure veineuse cérébrale et, d'autre part, par les limites des approches acoustiques et des méthodes de vérification de l'exactitude de l'écholocation (particulièrement importante pour les veines profondes et les sinus). La détermination des caractéristiques Doppler du flux sanguin dans le sinus droit au repos et lors des tests de charge fonctionnelle visant à modifier (augmenter) la pression intracrânienne est d'une importance pratique primordiale. L'importance de ces procédures est déterminée par la possibilité de vérifier et d'évaluer de manière non invasive la gravité de l'hypertension intracrânienne, ainsi que de nombreuses autres pathologies (par exemple, la thrombose des sinus de la dure-mère). Dans de telles situations, les critères diagnostiques Doppler significatifs sont une augmentation des indicateurs de flux sanguin linéaire dans les veines profondes et le sinus droit, ainsi que des réactions atypiques lors de charges antiorthostatiques avec déplacement du « point d'inflexion » dû à une limitation de la réserve de compensation volumétrique et élastique.

En cas d'augmentation significative de la pression intracrânienne (à un niveau comparable ou supérieur à la pression artérielle), une situation hémodynamique se développe, caractérisée par une diminution significative, voire une interruption complète, du flux artériel vers le cerveau (« arrêt circulatoire cérébral »), conduisant à la mort cérébrale. Dans ce cas, le spectre Doppler du flux sanguin des artères intracrâniennes ne peut être obtenu (ou un flux bidirectionnel avec une vitesse fortement réduite est observé). Dans les sections extracrâniennes des artères brachiocéphaliques, la vitesse linéaire moyenne temporelle du flux sanguin est réduite ou nulle. L'opportunité d'une étude du flux sanguin extracrânien (jugulaire interne) par échographie Doppler n'a pas encore été déterminée.