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S. Hascoët
Cardiologie pédiatrique et congénitale
Hôpital des enfants , CHU Toulouse
Centre Chirurgical Marie lannelongue
Cathétérisme cardiaque diagnostic
1) principes de l’hémodynamique invasive et des
angiographies
2) travaux dirigés
Groupe de travail sur le cathétérisme
Cardiaque et congénital
“There are three stages in the history of every
medical discovery. When it is first announced,
people say that it is not true. Then, a little later,
when its truth has been borne in on them, so
that it can no longer be denied, they say it is not
important. After that, if its importance becomes
sufficiently obvious, they say that anyhow it is
not new. “
Sir James Mackenzie, 1853-1925
Prix nobel 1956
Forssmann, Richard et Cournand
• Cathétérisme cardiaque =
« the key in the lock »
Historique
- -3000 egypte (cathét. vessie)
- - 400 grecs : injection air et eau dans
Cœur pour étudier fonction des valves
- 1651 Harvey (cathé. de cadavre
Pour comprendre circulation sanguine)
- 1667 Lower (1er
cathéter)
- 1711 : Hales
(1er cathé cardiaque)
- 1844 : Claude Bernard
Mesure des T° et des P°
Intracardiaques
Hales 1711
- 1861 Chauveau et Marey
(cathéter double lumiere)
- 1870 Fick
(Q card en fonction oxymétries)
- 1895 Roentgen
(découverte des Rayons X)
- 1896 1ère angio Haschek et Lindenthal
- 1898 Manomètre de Hartle
-
1925 Forsmann
(1er cathé cœur humain vivant)
- 1936 Richard et Cournand
Physiologie cœur droit (P°, oxymétries, débit)
- 1937 Castellanos 1ère angiographie cardiaque
- Des 1945 : applications diagnostiques dans les cardiopathies
congénitales. CIA (Warren 1945), CIV (Baldwin 1946), Dexter
(découverte pression capillaire)
- 1949 X-Ray film
- 1951 Dotter (1er cathéter à ballonnet, puis 1ère
angioplastie en 1964, nominé pour pix nobel de médecine
en 1978)
C Dotter 1920-1985
- 1953 Seldinger
(technique d’introd. cathé percutanée)
- 1958 Sones (cardiopediatre)
1ère coronarographie sélective (accidentelle)
- 1968 Schoonmaker and King
Multipurpose catheter
- 1970 catheter de Swann-Ganz
-
1953 Rubio-Alvarez : dilat SVP
1966 : Rashkind : creation d’une CIA.
1990’s : imagerie numérisée
2000’s : capteurs plans
2010’s : salle hybride
3D, Echonavigator
X-ray
3D TEE
Cathétérisme cardiaque: def.
• Consiste à introduire une sonde radio-opaque
dans les cavités cardiaques / vaisseaux guidée par
les rayons X pour :
- Mesurer les pressions (« Hémodynamique »)
- Prélever des échantillons sanguins
- Injecter des indicateurs pour mesurer le débit
cardiaque
- Injecter des produits opaques (iode) permettant
une étude morphologique et cinétique
(« angiographies »)
Cathétérisme cardiaque pédiatrique
Objectifs du DIU
(théorie et stage pratique)
- Connaitre les indications et les contre-indications
- L’apport des imageries complémentaires / Scan /
Echo / IRM / Scinti / cathé
- Connaitre les risques et les complications en
fonction des actes
- Savoir informer le patient et/ou sa famille et
recueillir un consentement éclairé
- Savoir préparer et surveiller avant et après le
cathétérisme
Cathétérisme cardiaque pédiatrique
Objectifs du DIU
(théorie et stage pratique)
- Connaitre les principes hémodynamiques :
- Courbes de pressions et oxymétries normales
- Principes de mesurement de l’oxymétrie et de la
consommation d’oxygène
- Principe de Fick
- Mesure du débit cardiaque
- Mesure des résistances vasculaires
- Mesure du Qp/Qs Q shunts
=> Comprendre et interpréter les données
hémodynamiques et angiographiques
Cathétérisme cardiaque pédiatrique
Objectifs du DIU
(théorie et stage pratique)
- Connaitre les principes hémodynamiques :
- Courbes de pressions et oxymétries normales
- Principes de mesurement de l’oxymétrie et de la
consommation d’oxygène
- Principe de Fick
- Mesure du débit cardiaque
- Mesure des résistances vasculaires
- Mesure du Qp/Qs Q shunts
=> Comprendre et interpréter les données
hémodynamiques et angiographiques
CCML (2014)
•
•
•
•
•
640 pts dont 329 interventionnels 51%
234 congénitaux > 18 ans 36.5%
109<6 Kg 17.0%
Décès : 0 Pt
Transferts non prévus en Réa ou salle d‘op:
0 pt
cathétérisme diagnostique
risques (10%, sévère 5%)
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Irradiation
Risques liés à l’AG (si utilisé)
2-4%
Hypothermie ++ (petits poids)
Aggravation hypoxie
Arythmies / troubles de conduction
Trauma vasculaires point de ponction
2 - 4%
Perforation cardiaque Dégâts valvulaire
Perte sanguine nécessitant transfusion
Réaction immuno-allergique
Insuffisance rénale (très rare , ++ congénital adulte)
Lésions cérébrales AVC
Décès
=> Complic lié au KT diag 5 – 8 %
Bergersen, CCI 2010; Feltes, circulation 2011
Cathétérisme cardiaque: def.
• Consiste à introduire une sonde radio-opaque
dans les cavités cardiaques / vaisseaux guidée
par les rayons X pour :
- Mesurer les pressions (« Hémodynamique »)
- Prélever des échantillons sanguins
- Injecter des indicateurs pour mesurer le débit
cardiaque
- Injecter des produits opaques (iode) permettant une
étude morphologique et cinétique
(« angiographies »)
Pas d’accès = pas de cathétérisme
Voies d’abord
- Quels accès ont déjà été utilisés ?
- Est-ce que les vaisseaux ont été documentés par une
imagerie préalables antérieurs ?
- Ou dois-je aller ? Quels sont les objectifs du KT ?
- Quel abord facilitera la procédure ?
- +++ pour les patients ACHD
Voies d’abord
• Technique de Seldinger (1953)
• Artériel : fémoral / axillaire / carotidien
• Veineux : fémoral , jugulaire , transhépatique,
sous clavier, ombilical
• Transventriculaire / trans AP
Cathétérisme cardiaque: def.
• Consiste à introduire une sonde radio-opaque dans les
cavités cardiaques / vaisseaux guidée par les rayons X
pour :
- Mesurer les pressions
(« Hémodynamique »)
- Prélever des échantillons sanguins
- Injecter des indicateurs pour mesurer le débit cardiaque
- Injecter des produits opaques (iode) permettant une étude
morphologique et cinétique (« angiographies »)
Hémodynamique
Pression
• Manomètre externe
– Utilisé en pratique
– Transmission de la P° par la colonne de liquide
• Micromanomètre interne
– Couteux et utilisé en recherche
– P° en bout de sonde
– Pas de délai de transmission / courbes lisses
– Zero de reference fait en début procédure
Pression
• Manomètre externe
– Utilisé en pratique
– Transmission de la P° par la colonne de liquide
• Micromanomètre interne
– Couteux et utilisé en recherche
– P° en bout de sonde
– Pas de délai de transmission / courbes lisses
– Zero de reference fait en début procédure
Pression
– O de ref. = P° atm. à l’OD près valve tric., ligne axillaire
moyenne, vérifiée en fin de procédure
– P° Proto Ventr.=> reflet qualité Zero
– Pression reflet
- P° exercée par un fluide newtonien
- P° intrathoracique
- P° liée à la contraction myocardique
- P° péricardique
- 3 morphologies : Pressions atriales, Ventriculaires, Artérielles
amplitude différente (fonction des résistances)
Artéfact 1
Courbes de pressions parasitée par des micro bulles
Artéfact 2
Courbe de pression VG atténuée (damped) par un liquide visqueux
comme le sang
Normales OD
A 2-8 V 2-7.5 moy 1 – 5
Normales OG
A 3-12 V 5-13 moy 2-10
Normale sPAPS : 15-30 mmHg
Normales PAPD : 3-12 mmhg
Normales PAPM : 7 à 18 mmHg
Normale sPVDS : 15-30 mmHg
Normales PTD VD : 0-7 mmhg
Pas de moyenne pour les P° Vent
Normale sPAS : 90-110 mmHg
Normales PAD : 50-70 mmHg
Normales PAM : 65-85 mmHg
Normale sPVGS : 90-110 mmHg
Normales PTD VD : 4-10 mmhg
Pas de moyenne pour les P° Vent
Pression artérielle pulmonaire bloquée
GEVORG, 1 an HTAP
• antécédent de RVPA total opéré,
• HTAP avec PCP élevées
• Que rechercher ?
• Quelle donnée hémodynamique vous manque
t’il ?
GEVORG, 1 ans HTAP
• antécédent de RVPA total opéré…
• Que rechercher ?
Sténose des veines pulmonaires
• Quelle donnée hémodynamique manque
P°OG (gradient pression CP- OG)
Discuter un cathétérisme trans-septal
Le cathé interventionnel peut être nécessaire à
visée diagnostique !
Representative angiogram in a patient with postoperative discrete stenosis (arrow) in the
right lower pulmonary vein (A).
Balasubramanian S et al. Circ Cardiovasc Interv
2012;5:109-117
Copyright © American Heart Association, Inc. All rights reserved.
Diagnostic
Sténose valvulaire aortique
Diagnostic ?
Obstacle valvulaire fixe et sous
valvulaire Aortique dynamique
Diagnostic
Stenose aortique modérée et surtout
coarctation aortique gdt 30 mmHg
Gradients
Gradient pic à pic
Ne correspond pas à une
entité physiologique
corrélé
Gradient moyen écho
Gradient max instantané
Gradient moyen invasif
Diagnostic
Sténose valvulaire pulmonaire
diagnostic
IM
Diagnostic
Fuite pulmonaire libre
Diagnostic
Tamponnade
5 ans, souffle systolodiastolique, pouls
fémoraux amples
PCP m = 17 mmHg POD = 8 mmHg
Sarah, 18 mois CIVs. HTAP ?
Présence d’un cerclage pulmonaire
Cathétérisme cardiaque: def.
• Consiste à introduire une sonde radio-opaque dans les cavités
cardiaques / vaisseaux guidée par les rayons X pour :
- Mesurer les pressions (« Hémodynamique »)
- Prélever des échantillons sanguins
- Injecter des indicateurs pour mesurer le débit
cardiaque
- Injecter des produits opaques (iode) permettant une étude
morphologique et cinétique (« angiographies »)
Calcul du débit cardiaque
• Principe de Fick
• Principe de
Stewart-Hamilton
Principe de Fick
Principe de Fick
• Le débit à travers un organe peut être calculé
si l’on connait :
- Une substance qui est sécrétée ou absorbée par cet
organe
- La C° de cette substance peut être mesurée à l’entrée ou
à la sortie de l’organe
- La quantité de substance consommée ou sécrétée peut
être mesurée par unité de temps
ΔS/Δt
C2S-C1S
Qvp x Ca02vp = Qap x Ca O2ap + VO² (ml/min/m²)
=> Qp= VO² / (Ca02 vp – CaO2 ap)
VO2
Mesure directe
VO2= FiO2 x VI – Fe02 x VE
Abaques
Grossièrement estimé à
3.5 ml/kg/min
125 ml/m²/min
VO2
Contenu artériel en O2
• O2 dans le sang : 2 formes
- liée à l’Hb : 1 g d’Hb lie 1.36 ml O2
Si Hb = 15 g.dL => Capacité O2 liée à l’Hb = 20.4
ml/100 ml
Saturation 02= Hb combinée à l’O2/ Hb totale
- dissoute dans le plasma
À 37°, il y a 0.00003 ml 02 / ml plasma pour Pp 02
de 1 mmHg (1 torr)
Coef de solubilité de 02 =0.00003 ml/ml/mmHg
Quantité O2 dissous = 0.003 (PaO2) / 100 ml
Contenu artériel en O2
• Contenu artériel en 02 =
CaO2 = 1.36 (ml02/g Hb) x Hb (g/ 100mL)x SaO2 (%)
+ 0.003 x PaO2 (mmHg)
Ca02 exprimé en ml 02 / 100ml (Vol%)
CaO2 = 1.36 x Hb x sat + 0.003 PaO2
Principe de Fick
• Calcul du débit cardiaque
Qp= VO2/ (CvpO2-CapO2)
Qs = VO2/ (Cao02-Csvm02)
Qep = VO2/(Cvp02-Csvm02)
Pas de stock O2 dans l’organisme VO2 absorbé par le
poumon = VO2 consommé
Qp/Qs = (Cao02-Csvm02)/(CvpO2-CapO2)
Qp/Qs = 1 en l’absence de shunt
Principe de Fick
Si Fi02= 21% quantité O2 dissous négligeable
À taux d’Hb constant
Qp/Qs = (Sat. Ao–Sat SVM)/(Sat.VP–sat.AP)
Si débit cardiaque normale, et fonction respi
normale
Qp/Qs estimé à 30/(100- sat AP)
Calcul de shunt
Simple shunt
Q g-d = Qp-Qs
Q d-g = Qs-Qp
Double shunt
Q g-d = Qp-Qep
Q d-g = Qs-Qep
Qep=Qs
Qep= Qp
Calcul des résistances
• Q= ΔP/R
Rp/Rs=
(PAPm-POGm)
Qs
-------------------- x --------(PAm-PODm)
Qp
Oxymétries
• calcul du Qp/Qs par le principe de Fick
• Associées aux P° : calcul des résistances
• Lors des oxymétries, connaitre :
pH, pCO2, Hb et FiO2
Quelques applications (SCAI 2013)
CIA
CIA
• Si Hb= 10g /dL et VO2= 150 ml/min/m²
• Calculer : capacité O2
Contenu Artériel dans Ao / AP / SVM / VP
DAV p / s
Qp Qs Qp/Qs
RVP RVS RVP/RVS
CIA
• Capacité= 1.36*10=13.6
ml/100 ml
• Contenu
CaAO= 13.6 * 0.95=12.9
CaSVM=13.6*0.70=9.5
CaAP=13.6*0.85=11.6
CaVP=13.6*0.95=12.9
• DAVs= 3.4 ml/100ml
• DAVp==1.3 ml/100ml
• DAVep=3.4 ml/100ml
• Qp=150/1.3=11.5
l/min/m²
• Qs=150/3.4=4.4 l/min/m²
• Q g-d=11.5-4.4=7.1
• Qp/Qs=11.5/4.4=2.6
• RVP=(15-6)/11.5 = <1
• RVS= (60-6)/4.4=12.3
UW.m²
• RVP/RVS=0.06
T4F
T4F
• Si Hb= 16g /dL et VO2= 175 ml/min/m²
• Calculer : capacité O2
Contenu Artériel dans Ao / AP / SVM / VP
DAV p / s
Qp Qs Qp/Qs
RVP RVS RVP/RVS
T4F
• Capacité= 1.36*16=21.8
ml/100 ml
• Contenu
CaAO= 21.8 * 0.80=17.4
CaSVM=21.8*0.60=13.1
CaAP=21.8*0.60=13.1
CaVP=21.8*0.95=20.7
• DAVs= 4.3 ml/100ml
• DAVp= 7.6 ml/100ml
• DAVep= 7.6 ml/100ml
•
•
•
•
•
•
Qp=175/7.6=2.3 l/min/m²
Qs=175/4.3=4.1 l/min/m²
Q d-g=4.1-2.3=1.8
Qp/Qs=2.3/4.1=0.6
RVP=(10-6)/2.3 = 1.7
RVS= (65-6)/4.1=14.4
UW.m²
• RVP/RVS=0.12
CIV air ambiant
CIV
• Si air ambiant Hb= 10g /dL et VO2= 150
ml/min/m²
• Calculer : capacité O2
Contenu Artériel dans Ao / AP / SVM / VP
DAV p / s
Qp Qs Qp/Qs
RVP RVS RVP/RVS
CIV
• Capacité= 1.36*10=13.6
ml/100 ml
• Contenu
CaAO= 13.6 * 0.95=12.9
CaSVM=13.6*0.70=9.5
CaAP=13.6*0.80=10.9
CaVP=13.6*0.95=12.9
• DAVs= 3.4 ml/100ml
• DAVp= 2.0 ml/100ml
• DAVep=3.4 ml/100ml
•
•
•
•
•
•
Qp=150/2=7.5 l/min/m²
Qs=150/3.4=4.4 l/min/m²
Q g-d=7.5-4.4=3.1
Qp/Qs=7.5/4.4=3.3
RVP=(60-8)/7.5 = 6.9
RVS= (65-6)/4.4=13.4
UW.m²
• RVP/RVS=0.51
CIV
• Si Fi0²=100% PaO²=600mmHg Hb= 10g /dL et
VO2= 150 ml/min/m²
• Calculer : capacité O2
Contenu Artériel dans Ao / AP / SVM / VP
DAV p / s
Qp Qs Qp/Qs
RVP RVS RVP/RVS
CIV (Pa02 non incluse)
• Capacité= 1.36*10=13.6
ml/100 ml
• Contenu
CaAO= 13.6 * 1=13.6
CaSVM=13.6*0.75=10.2
CaAP=13.6*0.95=12.9
CaVP=13.6*1=13.6
• DAVs= 3.4 ml/100ml
• DAVp= 0.7 ml/100ml
• DAVep=3.4 ml/100ml
• Qp=150/0.7=21.4
l/min/m²
• Qs=150/3.4=4.4 l/min/m²
• Q g-d=21.4-4.4=17.0
• Qp/Qs=21.4/4.4= 4.8
• RVP=(60-8)/21.4 = 2.4
• RVS= (65-6)/4.4=13.4
UW.m²
• RVP/RVS=0.18
CIV (Pa02 incluse)
• Capacité= 1.36*10=13.6
ml/100 ml
• Contenu
CaAO= 13.6 * 1+1.8=15.4
CaSVM=13.6*0.75+0.15=10.
4
CaAP=13.6*0.95+0.25=13.2
CaVP=13.6*1+1.8=15.4
• DAVs= 5.0 ml/100ml
• DAVp= 2.2 ml/100ml
• DAVep=5.0 ml/100ml
•
•
•
•
•
•
Qp=150/2.2=6.8 l/min/m²
Qs=150/5=3.0 l/min/m²
Q g-d=6.8-3.0=3.8
Qp/Qs=6.8/3.0= 2.3
RVP=(60-8)/6.8 = 7.6
RVS= (65-6)/3.0=20.0
UW.m²
• RVP/RVS=0.38
D TGV avec CIA rashkind
TGV
• Si air ambiant Hb= 18g /dL et VO2= 175
ml/min/m²
• Calculer : capacité O2
Contenu Artériel dans Ao / AP / SVM / VP
DAV p / s
Qp Qs Qep Qp/Qs
RVP RVS RVP/RVS
D TGV
• Capacité= 1.36*18=24.5
ml/100 ml
• Contenu
CaAO= 24.5* 0.7=17.2
CaSVM=24.5*0.4=9.8
CaAP=13.6*0.90=22.1
CaVP=24.5*0.95=23.3
• DAVs= 7.4 ml/100ml
• DAVp= 1.2 ml/100ml
• DAVep= 13.5 ml/100ml
• Qp=175/1.2=14.6 l/min/m²
• Qs=175/7.4=2.4 l/min/m²
• Qep=175/13.5=1.3
l/min/m²
• Q g-d=14.6-1.3=13.3
• Q d-g=2.4-1.3=1.1
• Qp/Qs=14.6/2.4= >4
• RVP=(30-10)/14.6 = 1.4
• RVS= (55-6)/2.4=20.4
UW.m²
• RVP/RVS=0.07
Oxymétries : limites
• calcul du Qs : pas de sang veineux mêlé, 2 sources de
flux systémique
• Calcul du Qp : pas de vrai sat° AP mêlé, 2 sources de
flux pulmonaires
• Calcul des RVS : 2 Paom différentes
• Calcul des RVP : 2 PAPm différentes, pas de mesure de
la pression pulmonaires en amont du lit vasculaire,
perfusion pulmonaire asymétrique
Calcul du débit cardiaque 2
Thermodilution
Par un cathéter de Swan-Ganz
Calcul du Qp par l’analyse instantanée de la baisse de la température
sanguine (thermistance distale) lors de l’injection proximale (dans l’OD) de
soluté froid.
Le calcul par une modification de la formule de Stewart-Hamilton puisque
l’indicateur est une température et non une concentration:
DC = [ Vinj (T°s – T°inj) · K1 · K2 ] / ∫ DT°s (t) · dt
Vinj: volume de l’injectat
T°s: température du sang
T°inj: température de l’injectat
K1: rapport de la densité et de la chaleur spécifiques de l’injectat et du sang
K2: constante de calcul tenant compte de l’espace mort du cathéter, du
réchauffement de l’injectat dans cet espace, et de la vitesse d’injection
T°s(t): changement (D) de température du sang en fonction du temps
Calcul du débit cardiaque 2
suppositions :
- flux pulmonaire et volémie constantes pendant les
mesures
- l’indicateur ne subit ni perte ni recirculation
- pas d’insuffisance tricuspidienne ni shunt
intracardiaque.
 Peu utilisé en cardiopédiatrie
 Utile pour calculer résistances pulmonaires dans
cardiomyopathies en pré transplantation cardiaque ou
dans l’HTAP idiopathique
Cathétérisme cardiaque: def.
• Consiste à introduire une sonde radio-opaque dans les cavités
cardiaques / vaisseaux guidée par les rayons X pour :
- Mesurer les pressions (« Hémodynamique »)
- Prélever des échantillons sanguins
- Injecter des indicateurs pour mesurer le débit cardiaque
- Injecter des produits opaques (iode)
permettant une étude morphologique et
cinétique (« angiographies »)
angiographies
principes
• Irradiation
«Principe de radioprotection : pour la même information
préférer examen non irradiant »
 Angiographies : le minimum nécessaire
 Optimiser l’incidence et les réglages de l’injection pour
obtenir les informations recherchées.
• PDC non ionique : faible osmolarité. Toxicité en particulier
rénale très rare chez l’enfant, même à forte dose > 6
cc/kg (1/2321)
Bergersen, CCI 2009
Angio analyse pas à pas
• Silhouette cardiaque
• Trajet des sondes / guides
• Incidence s: face, angulation craniocaudale , angulation latérale
• Structures opacifiées : cavités cardiaques,
veines , artères
• Données morphologiques et diagnostiques
Face
Regarder l’ensemble des structures et
pas seulement la structure opacifiée
OAD 30°
cranial 30° « sitting up »
cranial 30° « sitting up »
Caudal 30° « laid back »
Latérale gauche 90°
OAG 20- 70°
Oblique long axe gauche
(lat 70° cranial 30°)
Incidences
• OAD : CIV antérieures, ch. Chasse VD, VG et valve
aortique, CA
• Cranial : APs
• Caudale : APs, coronaires dans TGV
• Latérale ++: ch. Chasse VD, valve P., TAP, CAP,
CoA, branches pulm. Distales
• OAG : AP g , Coa, CAP, valve troncale
• OAG cranial long axe : VG, valve Ao, CIV
• OAG cranial 4 cav : Apg prox. CIA, CAV, VAV
Indications en 2013 : Classe I
cathétérisme diagnostique
• Examen invasif : privilégier TDM, Echo , IRM à visée
diagnostique avant KT
IA
• HTAP idiopathique ou associée CC (résistances et
réversibilité) pour stratégie médicale et chir
IB
• Cartographie des collatérales dans l’APSO
IB
• Circulation coronaires dans APSI
IB
• Prétransplantation cardiaque
IC
• Vasculopathie du greffon chez les transplantés cardiaquesIB
• Avant / après un acte interventionnel
+++
IA
Indications : classe IIa
cathétérisme diagnostique
• Anévrysme coronaire dans mal. Kawasaki IIaB
Indications : classe IIa
cathétérisme diagnostique
• Post opératoire de chir cardiaque compliqué et non
expliqué par examens non invasifs
IIaC
Indications : classe IIa
cathétérisme diagnostique
• Préopératoire de dérivation cavo-pulmonaire IIaB
• KT diag. de CC complexe incomplètement
documentée par examens non invasifs
IIaC
• CMD / Myocardite
IIaB
• Anévrysme coronaire dans mal. Kawasaki
IIaB
• Post opératoire de chir cardiaque compliqué et
non expliqué par examens non invasifs
IIaC
Conclusion
Echonavigator
Zamorano, 2014
Fusion scan / cathé
Glockler Cath CI 2013
Cathétérisme sans « X-rays » ?
IRM
Ratnayaka et al. Razavi et al.
Echo
Schubert, Ewert et al.
Morville et al.,