Etudes NASA - Claude Tinturier DO

Traduction: C. Tinturier D.O.
De la recherche intéressante de la NASA (Etats-Unis) :
Recherche et Technologie: Exploration humaine et développement d'entreprise de
l'espace
Centre de Recherches de la NASA Ames
Dans l’étude suivante, les chercheurs de la NASA énoncent :
"Bien qu'on assure souvent que le crâne est un récipient rigide avec un volume
constant, beaucoup de chercheurs ont démontré que les os crâniens se déplacent en
association avec des changements de la “PIC”.
Mesure ultrasonique des formes d'onde intracrâniennes
ToshiakiUeno, Richard E. Ballard, Laurent M. Shuer, William T. Yost, John H. Cantrell,
Alan R. Hargens
Les changements de la pression intracrânienne (PIC) sont importants pour la
compréhension des réglages lors des modifications de la pesanteur.
La PIC peut augmenter sous l’action de la micro gravité due à un déplacement des
liquides de la tête. Déjà fréquemment observée dans diverses situations cliniques, une
PIC élevée cause des céphalées, des nausées et des vomissements en jets, qui sont
semblables aux symptômes du syndrome d'adaptation de l'espace. Au-dessus de 20
millimètres de mercure, la PIC peut compromettre la circulation cérébrale. Cependant, il
n'y a aucun résultat expérimental pour confirmer l'hypothèse que la PIC est modifiée
réellement pendant l'exposition aux forces de la micro gravité, principalement en raison
de l’aspect invasif des techniques actuellement disponibles.
Ames a développé et adapté un dispositif ultrasonique qui mesure des changements
de la distance intracrânienne utilisant d'une façon non invasive une technique brevetée
de boucle verrouillée par phase d'impulsion (PPLL). Bien qu'on assure que le crâne soit
rigide, beaucoup d'investigateurs signalent que les os du crâne se déplacent de l’ordre
de plusieurs micromètres en association avec la pulsation de la PIC résultant des
variations de la pression artérielle. Le nouveau dispositif ultrasonique enregistre d'une
façon non invasive des formes d'onde de la PIC issues des mouvements du crâne,
permettant, par des analyses des composants pulsatiles des formes d'onde de la PIC,
une évaluation de la PIC dynamique. Les amplitudes des composants pulsatiles de la
PIC nous renseignent sur la conformité intracrânienne; elles mettent en évidence
l'importance des changements de la PIC avec les variations de volume de n'importe
quel composant intracrânien (cerveau, sang, ou liquide céphalo-rachidien). Cliniquement,
il est important de surveiller la conformité intracrânienne parce qu'elle fixe la capacité
volumique des tissus et des liquides intracrâniens. De plus, étant donné que la courbe
de la relation entre la pression et le volume est généralement exponentielle, un rapport
inverse existe entre la conformité intracrânienne et la pression. Ainsi, des changements
du niveau moyen de la PIC peuvent également être estimés à partir des composants
pulsatiles des formes d'onde de la PIC.
Comme indiqué ci-dessus, les mesures par ce dispositif ultrasonique se corrèlent bien
(R2 = 0.80) avec la PIC mesurée de façon invasive sur le cadavre. Dans ce contexte,
de nouvelles données ont été obtenues chez des patients dans deux cas de figure.
Premièrement, des formes d'onde de la distance intra-crânienne ont été observées
chez un patient qui subissait une craniotomie. Un capteur ultrasonique a été placé
directement sur la surface du crâne du patient après qu'une incision de peau ait été faite
(le crâne était intact au moment de la mesure). Le premier cas prouve que des
changements pulsatiles de la distance crânienne ont été associés à un cycle cardiaque.
Dans l'autre cas, on a comparé les changements obtenus en tenant compte de la
distance crânienne et de la PCI mesurée de façon invasive chez un patient victime d’un
trauma crânien. Il y avait une bonne corrélation entre les deux mesures comme cela est
représenté sur la deuxième figure. Bien qu'il y ait toujours une possibilité que la
pulsation cutanée affecte la mesure quand un capteur est placé sur la peau, ces résultats
indiquent que la technique est assez sensible pour mesurer, de façon non ivasive, les
composantes pulsatiles des formes d'onde de la PCI, dues aux mouvements du crâne
chez l'homme.
Point de contact : T. Ueno/A. Hargens
(650) 604-5747/5746
[email protected]
L'évaluation non invasive de la pression
pulsatile en utilisant des ultrasons
intra-crânienne
Toshiaki Ueno, Richard E. Ballard, John H. Cantrell, William T. Yost, Alan R. Hargens
L’exposition à la micro gravité cause un déplacement de sang vers la tête qui peut
élever la pression intra-crânienne (PCI). Comme souvent observé chez des patients
présentant des tumeurs ou des hémorragies cérébrales, l'élévation de la PCI peut
causer des céphalées, des nausées, ou des vomissements. Ces conditions suggèrent
nettement qu’une PCI élevée dans une situation de micro gravité puisse causer ou
aggraver les symptômes semblables à ceux observés lors de vols dans l’espace. En
outre, de récentes observations cliniques suggèrent qu’une PCI élevée altère la
circulation du sang dans le cerveau et l'activité neuronale normale. Par conséquent, la PCI
est un paramètre pertinent pour comprendre l'adaptation physiologique à la micro
gravité. Cependant, l'importance et les variations de la PCI sont toujours inconnues,
principalement en raison de l’aspect invasif des techniques actuellement disponibles.
Un nouveau dispositif d'ultrasons, pour mesurer les mouvements du crâne qui se
produisent conjointement avec des changements de la PCI, a été développé et
perfectionné. Le principe de ce dispositif est basé sur la boucle verrouillée par phase
d'impulsion (PPLL), qui permet la détection des changements de la distance, de l’ordre
de micromètres, entre un capteur d'ultrasons situé d'un côté du crâne et la surface
intérieure opposée du crâne. Bien qu'on assurre que souvent le crâne soit un récipient
rigide avec un volume constant, beaucoup de chercheurs ont démontré que les os
crâniens se déplacent en association avec des changements de la PCI. Classiquement,
l'instrument transmet un ultrason de 500 kilohertz au travers du crâne par l'intermédiaire
d'un capteur placé sur la tête. L'onde ultrasonique traverse la cavité crânienne, se refléchi
sur la surface intérieure du côté opposé du crâne, et est reçue par le même capteur.
Dans la première expérience, des changements de la distance crânienne sur trois
cadavres (âgés de 85 à 90 ans) ont été mesurés avec le dispositif d'ultrasons, alors que
des changements pulsatiles de la PCI étaient produits par injection saline dans un
ventricule léatéral. Pour corréler directement la mesure non invasive avec la PCI, une
fibre optique a été introduite par un cathéter dans l'espace intra-crânien. Dans la
deuxième expérience, des changements de la distance crânienne sur six volontaires en
bonne santé (âgés de 18-31 ans) ont été mesurés tandis qu'ils étaient placés à 60
degrés, 30 degrés d’inclinaisons tête en haut, et des positions d'inclinaison de tête vers
le bas de 10 degrés. La PCI n'a pas été mesurée directement. Dans les deux
expériences, un capteur d'ultrasons était fixée sur la face latérale de la tête au-dessus de
l'oreille droite.
Dans l'étude sur cadavre, l'analyse des fréquences (transformation rapide de Fourier) a
indiqué que des pulsations crâniennes ont été clairement associées aux pulsations de la
PCI (voir la première figure). Dans l'étude avec inclinaison, l’importance des pulsations
crâniennes a montré une corrélation linéaire avec les angles comme cela est représenté
sur la deuxième figure.
Le dispositif d'ultrasons a une sensibilité suffisante pour détecter la pulsation crânienne
liée aux cycles cardiaques. Comme déjà indiqué, l'amplitude des pulsations de la PIC
est étroitement liée à la conformité intra-crânienne. En d'autres termes, quand le volume
et la pression des liquides intra-crâniens augmentent, la pulsation artérielle produit une
pulsation plus élevée de l'amplitude de la PCI. La plus grande amplitude de pulsations
de la PIC se manifeste par de plus grandes fluctuations dans la distance à travers le
crâne. En conséquence, en analysant l'importance des pulsations crâniennes, les
évaluations absolues de la PCI pendant les vols dans l’espece sont possibles.
Point de contact : A. Hargens
(650) 604-5746
[email protected]
Fig. 1. Résultats d'étude sur cadavre. Des formes d'onde typiques de la boucle
verrouillée par phase d'impulsion (PPLL) ressortent et les PCI sont montrées sous
forme de ligne continues et de tirets, respectivement. Des pulsations de PCI ont été
produites manuellement par infjection saline dans le ventricule à une cadence de 1
cycle/second (1 hertz). Les unités de la sortie de PPLL sont des tensions. Les résultats
de l'analyse de fréquence sont superposés.
Fig. 2. Les résultats de l’étude avec inclinaison (n = 6). Des amplitudes de
changements pulsatiles de la sortie de PPLL sont montrées en opposition avec les
angles d'inclinaison. Une ligne de régression linéaire est superposée.
Fig. 3. Les formes d'onde de la distance crânienne et de la tension artérielle mésurée à
l'artère brachiale apparaissent sous forme de lignes continues et tirets, respectivement.
Des formes d'onde de la distance intra-crânienne ont été rassemblées pendant deux
périodes séparées pour démontrer la reproductibilité des mesures. La distance
crânienne est exprimée en tant que tension en volt du circuit de la PPLL .
Fig. 4. Dans le serpent de boue (espèce aquatique), la PCI a grimpé jusqu'à 42
millimètres de mercure (mmHg) pendant l'inclinaison de tête vers le bas, tandis que
dans le serpent jaune de rat (espèce semi-arborescente), la PCI a atteint 23 mmHg.