Résultats

11.3.1 Critères d’exclusion

Sur les 18 animaux utilisés, 6 ont servi pour la mise au point et la stabilisation du protocole. La version stabilisée du protocole a été conduite sur 12 animaux. Un animal est décédé au cours du protocole chirurgical à la suite d’une hémorragie par rupture de la veine cave.

La correspondance de la dynamique et de la cinétique de l’évolution des paramètres cardiaques 𝐹_𝑐,𝐵 et 𝑄_𝑐,𝐵 donnés par la bague de débit avec les comportements attendus de la surcharge (Reboul, 2004; Berthonneche et al., 2005) sert de critère d’inclusion des animaux pour la phase d’analyse. Ce critère a conduit à l’écartement d’un rat pour lequel le débit aortique vu par la bague présentait un comportement anormal incohérent avec la surcharge. L’analyse est donc réalisée sur un groupe de 10 animaux.

Application au suivi fonctionnel cardiaque non invasif : vers une bague aortique virtuelle (BAOV)

11.3.2 Analyse sur les signaux instantanés

Les variations de volumes vues par la PCRI (𝑉𝑏𝑠,𝑃𝐶𝑅𝐼(𝑡)) pendant les apnées sont en phase avec le débit instantané donné par la bague 𝑄𝑐,𝐵(𝑡) comme cela est montré sur la Figure 11.8. On remarque une diminution rapide du volume du tronc en phase avec le pic de débit correspondant au sang chassé du tronc pendant la phase de systole. Pendant la diastole, le débit aortique est très faible et le volume du tronc augmente de façon quasi constante. Le signal de variation de volume du thorax visible sur la courbe (a) présente un rapport signal sur bruit adapté à la mesure de 𝑉_{𝑏𝑠,𝑃𝐶𝑅𝐼} par une détection de minimums et de maximums. Cela confirme les performances en termes de niveau de résolution pour du suivi cardiaque.

Figure 11.8 : (a) Composante cardiaque de la PCRI en microlitres ( 𝑽𝒃𝒔,𝑷𝑪𝑹𝑰(𝒕)). (b) Signal de débit au niveau

sous-diaphragmatique donné par la bague ultrasonique. Les traits discontinus délimitent les cycles cardiaques.

B Comparaison des formes des signaux instantanés moyens bague vs PCRI

Les profils moyens de débit sur un cycle cardiaque calculés par une méthode de moyenne cohérente appliquée sur 12 cycles du signal de débit 𝑄𝑐,𝑃𝐶𝑅𝐼(𝑡) et 𝑄𝑐,𝐵(t) sont visibles sur la Figure 11.9. Les oscillations présentes sur le signal de débit de la PCRI 𝑄_{𝑐,𝑃𝐶𝑅𝐼}(𝑡) sont attribuées au filtrage numérique qui suit la dérivée.

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Figure 11.9 : comparaison des profils moyens de débits instantanés de la BAOV (a) et de la bague (b) obtenus par une moyenne cohérente sur 12 fenêtres de la taille d’un cycle cardiaque. La phase d’éjection est située entre les lignes en traits discontinus. La flèche indique le dernier tiers du cycle sur lequel a été effectué un recalage du zéro pour estimer le débit aortique à partir du débit thoracique.

Le débit maximum observé sur le profil moyen donné par la PCRI est de 120ml.min- 1 contre 50 ml.min- 1

pour celui donné par la bague. La durée de l’éjection est de 60 ms PCRI contre 84 ms. Un aplatissement progressif du profil de débit tel qu’observé sur la Figure 11.9 est cohérent avec les tracés d’évolution des profils de débit ou de pression disponibles dans la littérature (Milnor, 1982; Reymond et al., 2009). Les écarts entre les profils de débits peuvent donc être attribués au positionnement différent des instruments (cf.

Figure 11.1 du 10.2.2C). Ces éléments tendent à confirmer que le signal extrait de la PCRI correspond bien à un débit aortique comme cela a été exprimé à l’équation ( 9.11).

11.3.3 Comparaison des valeurs absolues de débit

L’évolution des valeurs moyennes de débit aortique de la PCRI et de la bague est détaillée dans le Tableau 11.

Tableau 11 : évolution des valeurs moyennes de débits et de l’écart entre la PCRI et la bague, pour 3 points caractéristiques du protocole de surcharge. N=10.

Condition 𝑸_𝒄,𝑩 (ml.min-1) 𝑸_{𝒄,𝑷𝑪𝑹𝑰}(ml.min-1) Écart moyen (ml.min-1)

Basale 11,6 ±0,7 17,4 ±1,4 6,2 ±1,3

Surcharge 17,0 ±0,9 29,1 ±2,9 12,0 ±2,0

Récupération 12,3 ±0,74 20,9 ±1,5 8,5 ±1,2

Valeurs : moyennes ± SEM.

La présence d’un écart entre un débit aortique mesuré par la PCRI (𝑄_{𝑐,𝑃𝐶𝑅𝐼}) censé être proche de celui circulant dans l’aorte ascendante et le débit circulant au niveau sous-diaphragmatique (𝑄_𝑐,𝐵) est cohérente d’un point de vue physiologique. En effet, par rapport au débit mesuré au niveau sous-diaphragmatique, la BAOV mesure un ensemble de débits plus proche du débit cardiaque total incluant notamment les débits irriguant le rein droit, le foie et le compartiment brachiocéphalique.

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La biobibliographie révèle une très forte variabilité sur le débit cardiaque total et les débits tissulaires16. À titre d’exemple, le débit perfusant le foie peut varier entre 4 et 182 ml.min-1.100g de tissus-1(Gross, 2009). Les débits sont sujets à des variations physiologiques d’un animal à l’autre, mais également d’un moment à l’autre (ex. perfusion du foie après un repas, etc.). Par ailleurs, l’exactitude des valeurs de débits données par les instruments est à considérer avec précaution. Ce point est notamment illustré par la publication récente de Pironet et coll. concernant la comparaison simultanée de quatre standards de mesures de débits pendant une surcharge volumique chez le cochon (Pironet et al., 2016). Cette étude constate que chaque technique de mesure présente une répétabilité élevée, mais que la concordance est très faible lorsque les valeurs de débits moyens sont comparées entre les différentes techniques (entre 25 et 80 %). Cela illustre très bien la complexité de réaliser des mesures fiables du débit cardiaque.

L’écart entre les deux mesures résulte de trois phénomènes : la différence physiologique entre les débits moyens mesurés, l’exactitude respective des deux instruments de mesure inconnue et enfin la variabilité entre les individus. La contribution respective de chacune des causes ne peut être déterminée de façon exacte et c’est pourquoi on se limitera à constater le fait que l’écart va dans le bon sens puisque le débit vu par la BAOV est supérieur à celui vu par la bague aortique sous-diaphragmatique. Cela est cohérent sur un plan physiologique.

11.3.4 Comparaison de l’évolution des profils de débits

Afin de faciliter la comparaison entre les deux débits mesurés, les valeurs présentées dans ce paragraphe sont normalisées par rapport à la première apnée. Les profils moyens de surcharge et la SEM associée pour les différents paramètres hémodynamiques pour la bague de débit et la PCRI sont présentés sur la Figure 11.10. L’accroissement de fréquence est faible (<12 %). La surcharge provoque une augmentation immédiate de 44 % du débit mesuré par la bague et de 66 % sur le débit vu par la PCRI avec un retour à la normale ayant lieu entre 10 (T0+16) et 15 minutes (T0+21). La dynamique et la cinétique de la réponse au challenge hémodynamique sont donc cohérentes avec les protocoles équivalents publiés (entre +60 % et +120 % avec un retour en basal en 10 min) (Berthonneche et al., 2004, 2005; Reboul, 2004).

16 L’important travail de synthèse des publications publié par David Gross dans son livre « Animals Models in

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Figure 11.10 : superposition des profils moyens des paramètres cardiaques pour la bague et la PCRI normalisés par rapport à la valeur basale. Les étoiles correspondent aux points de mesure de la PCRI pendant les apnées et les barres d’erreur à la SEM associée. Les courbes noires en trait plein représentent les valeurs moyennes calculées à partir de la bague et les traits pointillés la SEM correspondante. La courbe du haut représente la fréquence cardiaque Fc, celle du milieu le débit cardiaque Qc vu par l’instrument et celle du bas le volume cardiaque Vbs.

11.3.5 Détection de l’évolution du débit cardiaque

Les valeurs de débit cardiaque de la PCRI et de la bague regroupées pour les trois conditions (basale, surcharge, récupération) sont présentées sur la Figure 11.11. D’après le test de la somme des rangs de Wilcoxon, les augmentations de débit vues par la PCRI (66 %) et par la bague (44 %) sont significatives entre l’état basal et la surcharge (p<0,01, N=10). La diminution du débit cardiaque est également significative entre la surcharge et la récupération (p<0,05, N=10). La différence observée entre l’état basal et la récupération est non significative pour les deux instruments ce qui corrobore le fait que les débits cardiaques sont bien retournés à la normale entre 10 et 15 minutes.

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Figure 11.11 : valeurs moyennes de débits aortiques de la bague et de la PCRI pour 3 conditions : basale (avant surcharge), surcharge (challenge hémodynamique maximum), récupération (retour à la normale). « ns » signifie que le test de la somme des rangs de Wilcoxon est non significatif et les valeurs de P indiquent la probabilité (p-valeur) lorsque le test est significatif. Les barres d’erreur indiquent la SEM.

L’analyse statistique s’appuyant sur le test de la somme des rangs de Wilcoxon confirme la capacité de la BAOV à détecter une variation du débit cardiaque d’une façon équivalente à la bague.