DU ECHO
HÉMODYNAMIQUE DOPPLER
R. ROUDAUTHôpital Cardiologique Haut-Lévêque
CHU de Bordeaux
�théorie des gradients�Structure des jets
DU ECHO
Hémodynamique Doppler
Plan
1. Généralités : écoulement laminaire, turbulent2. Calcul d’un débit 3. Calcul d’un gradient4. Calcul de la surface fonctionnelle5. Étude des jets :
�Structure d’un jet�Différents types de jet�Pisa
6. Gradients de pressions physiologiques et pathologiques
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Hémodynamique Doppler
Généralités
Les principes physiques qui régissent les écoulements dans le système cardiovasculaire dérivent des lois générales de la mécanique des fluides
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Hémodynamique Doppler
1. Notion d’écoulement laminaire
Le sang est un liquide particulaire de viscosité variable
(fonction taille cavité, vx, hématocrite…) qui conditionne
les particularités de l’écoulement sanguin
Écoulement laminaire en couches concentriques :
� Centre : « courant axial »
globules rouges
� Périphérie : plasma, peu mobile car très visqueux
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Profil de vitesse dans un cylindre droit :�profil d'entrée : plat
�profil parabolique à une distance appelée "longueur d'entrée" généralement de 10 fois le diamètre du cylindre
Hémodynamique DopplerNotion d’écoulement laminaire
application à la mesure d’une courbe de vitesse ou d’un débit : làoù le profil de vélocité est plat à l’entrée des « tuyaux »,au niveau des anneaux valvulaires
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Flux aortique laminaire
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Hémodynamique Doppler
2. Notion d’écoulement turbulent
� Lorsque dans un tube de dimensions données, la V du flux dépasse une valeur seuil, le flux devient turbulent, avec des tourbillons et n'est plus silencieux.
transformation : énergie de pression enune énergie cinétique
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Flux aortique turbulent accéléré
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Hémodynamique DopplerMesure d’un débit
DEBIT au travers d’un orifice Q = S x V
instantané(s) (l/s)S x Vi
cycle (stroke volume) (l)Q = S x Vm x tej
= S x ITV
cardiaque (l/mn)Q = S x Vm x tej x FC
= S x ITV x FC
•
•
•
Lorsque écoulement est laminaire
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Hémodynamique DopplerCalcul d’un gradient
Théorème de Bernouilli: Loi de conservation de l'énergie, conversion de l'énergie de pression (potentielle) en une énergie cinétique.
P1 P2
calcul d’un gradient de pression
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Hémodynamique DopplerCalcul d’un gradient
�EQUATION DE BERNOUILLI
P1 - P2 = 1/2 ρρρρ (V22 - V12)) + ρ ρ ρ ρ 2 dv ds + R (V)dt
1
1 2 3
3ème terme : viscosité :�dans 1 vaisseau dont le diamètre > 3,5mm, le profil de vélocité est plat, ce
facteur est négligeable
2ème terme : accélération du flux :�n'intervient que lors de l'ouverture et de la fermeture des valves : négligeable
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Hémodynamique DopplerCalcul d’un gradient
�1er terme : accélération convergente :�V1 peut être souvent négligée par rapport à V2, car < 1 m/s
�en insérant viscositéρρρρ = 1.06 x 103 kg/m3
P1 - P2 = 11.06 x 103 V22
2 133
133 étant le coefficient de conversion des Newtons en mmHG
∆∆∆∆ P = 4 V 22
P1 P2
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Hémodynamique DopplerCalcul d’un gradient
�Limites de validité de l’équation de Bernouilli +++ :�si V 1 élevé : (> 1 m/s)
�maladie aortique�sténose longue :
�tunnel, coarctation�sténoses en série
�si forces visqueuses non négligeables :�(petits vx)
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Hémodynamique DopplerCalcul d’une surface fonctionnelle
�EQUATION DE CONTINUITE� Loi de conservation de la masse et du débit� dans un cylindre à section variable
ρ ρ ρ ρ V 1 A1 = ρρρρ V 2 A2V 1 A1 = V2 A2
le débit d'entrée est égal au débit de sortie�calcul des surfaces :
A 2 = A1 x V 1V 2
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���� Calcul de la surface valvulaire aortique par équation de
continuité :
SAO = Scc x Vcc
VAo
Hémodynamique DopplerRétrécissement aortique valvulaire
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Calcul d’une surface fonctionnelleLimites
�FA
�Fuite valvulaire
�Shunt
�Débit : hyperdébit/bas débit
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V1
V2 V3
Hémodynamique Doppler
���� Calcul de la surface fonctionnelle/Limites :
La surface « fonctionnelle » est inférieure à la surface « anatomique »du fait du phénomène de vena contractaqui surestime V2
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Hémodynamique Doppler
5. Étude des jets :
�Structure d’un jet
�Différents types de jets
�PISA (zone de convergence)
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1. zone de convergence
2. orifice
3. "jet core" "âme du jet"
�flux laminaire triangulaire
�base : orifice, hauteur : d'autant plus grande que orifice est large
4. turbulences
Hémodynamique DopplerStructure d’un jet
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�Jet libre
�Jet adhérent
�Jet confiné
Hémodynamique DopplerDifférents types de jets
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1. « jet libre » : type IM centrale� jet dont la surface est < 1/5 de la
surface de la chambre de réception
� se développe sans influence des parois dans un large réservoir
� le profil de vélocité s'élargit et diminue de façon symétrique àdistance de l'orifice.
Hémodynamique DopplerDifférents types de jets
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Effet Coanda
2. « Jet adhérent »
Hémodynamique DopplerDifférents types de jets
Attraction d’un jet excentré vers une paroi, entraînant une adhérence dujet à la paroi et une sous-estimation de son importance en planimétrie
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IM – jet excentré
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�Phénomène de vena contractala surface fonctionnelle calculée par équationde continuité est plus faible que la surface anatomique !
�Phénomène de restitution de pression :le gradient max mesuré par Doppler est plus élevéque le gradient mesuré par KT
3. « Jet confiné »
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Flux de convergence : Proximal Isovelocity Surface Area « PISA »
r r
OGQ2
VGVr
Qr = Q2
Qr = 2 ππππr² VrQ2 = S2 V2
S2 = 2 ππππr² VrV2
calcul de la surface de l’orifice régurgitant : SOR
Hémodynamique Doppler
Exemple jet IM
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6. Gradients physiologiques : Doppler/KT
Hémodynamique Doppler
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Gradients pathologiques : Doppler/KT
Hémodynamique Doppler
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Gradients pathologiques : Doppler/KT
Hémodynamique Doppler
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Gradients pathologiques : Doppler/KT
Hémodynamique Doppler
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Hémodynamique Doppler
�Hémodynamique non invasive
�Etape essentielle examen Echo-Doppler
�Evaluation débits, pressions, voire résistances…