Tests connexes
Méthodes de mesure de l’autorégulation cérébrale
L’évaluation de l’autorégulation de la pression consiste traditionnellement à calculer le débit sanguin cérébral à deux états d’équilibre différents de la pression artérielle. Ces états d’équilibre correspondent à des valeurs particulières du flux sanguin cérébral. Une mesure de pression pourrait être prise au départ, et la seconde mesurée après une manipulation manuelle ou pharmacologique de la pression artérielle, à quel point le flux sanguin cérébral pourrait être à nouveau mesuré. Parce que cette approche implique des pressions et des débits stables, on parle de mesure autorégulatrice statique.
L’avènement de l’échographie Doppler transcrânienne (TCD) a permis de visualiser les vitesses du flux sanguin en temps réel (avec une résolution temporelle d’environ 5 msec), ouvrant la voie à des évaluations dynamiques de l’autorégulation. L’autorégulation dynamique fait référence à des réponses rapides et à court terme du flux sanguin cérébral aux changements de la pression systémique. Comme le TCD ne peut pas mesurer directement le débit, la vitesse du flux sanguin est utile comme substitut. Les changements de pression sont inductibles à l’aide de stimuli tels que l’inclinaison du corps, la libération de la cuisse ou la pression négative du bas du corps.
Bien que le contrôle du moment exact et de l’ampleur du stimulus hémodynamique offre un avantage de précision, les manipulations de pression chez les patients gravement malades sont potentiellement nocives. Par exemple, une séquence de gonflage-dégonflage de la cuisse-brassard peut provoquer une chute de pression brutale allant jusqu’à 25 à 35 mmHg. Chez un patient ayant subi un AVC ischémique, cette chute pourrait provoquer une lésion cérébrale secondaire due à une hypoperfusion importante, en particulier dans un contexte où la physiologie autorégulatrice est compromise en premier lieu. Alternativement, on peut insoner des vaisseaux intracrâniens sans problèmes de pression artérielle particuliers et mesurer la réponse CBF aux fluctuations spontanées de la pression artérielle. Cette approche rend les évaluations dynamiques de l’autorégulation cérébrale sûres et réalisables pour les patients présentant une lésion cérébrale aiguë. La réponse dynamique est susceptible de se produire dans les 10 à 15 secondes, ce qui suggère que les artérioles peuvent contrer les fluctuations plus lentes de la pression artérielle systémique. Les changements plus rapides, tels que ceux supérieurs à 0,5 Hz, ne sont pas compensés – par exemple, ceux qui se produisent avec chaque systole cardiaque. Cette compensation sélective est appelée principe du filtre passe-haut. Le système cérébrovasculaire protège en conséquence contre les oscillations hémodynamiques lentes (0,01 à 0.4 Hz), tandis que les fréquences plus élevées peuvent passer sans filtre à la circulation cérébrale.
En plus de la vitesse du flux sanguin, d’autres signaux intracrâniens sont fréquemment utiles dans l’investigation vasorégulatrice dynamique. Les exemples incluent la spectroscopie proche infrarouge (NIRS), l’oxygénation locale des tissus cérébraux (PbtO2) et la surveillance de la pression intracrânienne (ICP) à partir des systèmes de drainage du liquide céphalo-rachidien (LCR). Le principe fondamental de ces mesures dynamiques est le même d’une méthodologie à l’autre : le signal d’entrée est la pression artérielle ou le changement de volume. Le changement résultant dans le compartiment intracrânien agit comme le signal de sortie. En utilisant des fluctuations spontanées de la pression artérielle et du flux sanguin cérébral, les chercheurs ont mis au point plusieurs méthodes mathématiques pour modéliser les indices autorégulateurs. Dans cette brève revue, une attention particulière sera accordée à l’analyse des fonctions de transfert et à l’approche de corrélation temporelle, avec des clins d’œil ultérieurs à l’analyse des ondelettes et à la régression de poursuite de projection.
Analyse de la fonction de transfert
L’analyse de la fonction de transfert (AFT) repose sur une modélisation linéaire et stationnaire et sur un algorithme de transformée de Fourier rapide pour calculer des estimations spectrales de la pression artérielle et du flux sanguin cérébral. L’autorégulation, lorsqu’elle fonctionne correctement, atténue l’influence de la pression artérielle sur la vitesse du flux sanguin cérébral en empêchant la propagation directe de la forme d’onde de pression à des fréquences plus basses (généralement inférieures à 0,2 Hz). Deux paramètres clés – gain et déphasage – peuvent être dérivés du TFA à chaque fréquence. Le gain reflète la compression des changements d’amplitude de la vitesse du flux sanguin cérébral en réponse à la pression artérielle. Par exemple, un gain de 0,65 indique que 65% de l’amplitude relative de la vitesse du flux sanguin cérébral s’atténue par rapport à une unité de variation de la pression artérielle. Le déphasage quantifie le décalage temporel entre la pression artérielle et la vitesse du flux cérébral à une fréquence donnée et est représenté en degrés ou en radians. Des déphasages plus importants entre les deux signaux signifient que l’autorégulation protège correctement l’arbre cérébrovasculaire des changements de pression artérielle. Il est à noter que la TFA ne peut que rationaliser les relations linéaires entre la pression artérielle et la vitesse moyenne de l’écoulement, c’est pourquoi la cohérence accompagne généralement la TFA pour tester la linéarité entre les deux formes d’onde. En général, une cohérence supérieure à 0,5 est considérée comme acceptable pour l’AFE. En ce qui concerne les bandes de fréquences, les valeurs de gain, de déphasage et de cohérence sont rapportées dans trois compartiments: plages très basses (0,02 à 0,07 Hz), basses (0,07 à 0,2 Hz) et hautes (0,2 à 0,5 Hz). Le principe du filtre passe-haut de l’autorégulation se traduit par des réductions de cohérence et de gain avec des augmentations de déphasage. Ces modulations entraînent une désynchronisation relative entre la pression artérielle et les oscillations du flux sanguin cérébral. De plus, comme l’adaptation vasomotrice est lente et nécessite environ 10 à 15 secondes, l’autorégulation est plus susceptible de fonctionner à des fréquences plus basses.
Analyse du domaine temporel
Cette méthode mesure le degré de corrélation entre la pression artérielle et divers signaux de sortie cérébraux. Un coefficient de corrélation de Pearson roulant est calculé entre 30 valeurs consécutives moyennées dans le temps (10 secondes) de la pression artérielle et du flux sanguin cérébral (ou de ses substituts). Le coefficient résultant fournit une estimation de la fonction autorégulatrice respective pour chaque variable. Le coefficient de vitesse moyenne du flux sanguin cérébral est Mx, tandis que l’indice d’oxygénation tissulaire (TOx) dérive du NIRS. Au total, il existe plus de 20 indices d’autorégulation cérébrale, ce qui présente des avantages et des inconvénients évidents pour la recherche sur l’autorégulation. L’indice le plus rigoureusement étudié est peut-être l’indice de réactivité à la pression (PRx), qui dérive de l’ICP au lieu de la vitesse du flux sanguin cérébral ou de l’oxygénation des tissus. La pression de perfusion cérébrale (CPP = MAP-ICP) peut également remplacer la pression artérielle. Chaque indice inscrit un seuil unique pour une autorégulation altérée, avec une plage allant de 0,069 à 0,46, selon les dispositifs utilisés pour mesurer le flux sanguin cérébral ou un substitut de celui-ci. Dans tous les cas, un coefficient de corrélation positif reflète la synchronie entre les deux signaux, suggérant une autorégulation cérébrale altérée, par laquelle les pressions systémiques se propagent passivement au système vasculaire cérébral. Pendant ce temps, un coefficient négatif ou proche de zéro implique un tampon actif du système vasculaire cérébral contre les changements de pression artérielle et, par conséquent, une physiologie autorégulatrice intacte.
Analyse en ondelettes
Cette approche, également appelée analyse multimodale pression-débit, représente une alternative aux analyses spectrales classiques, telles que la transformée de Fourier rapide, et considère à la fois le contenu temporel et fréquentiel du signal. L’analyse par ondelettes produit des cartes du déphasage et de la cohérence entre la pression artérielle et la vitesse du flux sanguin cérébral sur une gamme de fréquences et de points temporels. L’application d’un seuil de cohérence minimal et la focalisation de l’analyse sur des zones de la carte temps-fréquence présentant un degré de corrélation élevé augmentent la fiabilité de l’estimation du déphasage. La décomposition du signal avec analyse par ondelettes a également été appliquée à l’oxygénation des tissus à l’aide de NIRS.
Régression de poursuite de projection
La régression de poursuite de projection (PPR) est une méthode non paramétrique dans laquelle un modèle n’est pas spécifié a priori mais dérive directement des variables d’intérêt (c’est-à-dire de la pression artérielle et du flux sanguin cérébral). L’analyse modifie une fonction de transfert linéaire entre l’entrée (pression artérielle) et la sortie (flux sanguin cérébral). Une fonction de transfert autorégressive linéaire passe par des fonctions du noyau, également appelées fonctions de crête, déterminées en minimisant l’erreur quadratique moyenne. Le procédé caractérise la relation non linéaire entre la pression et le débit et identifie les régions dans lesquelles cette relation change. Le gain (c’est-à-dire la pente) de la relation pression-débit dans chaque région fournit une mesure de l’efficacité de l’autorégulation dans cette région. Une étude intéressante de 2016 par Santos et al. PPR utilisé pour montrer que les patients souffrant d’ischémie cérébrale retardée (ICD) après une hémorragie sous-arachnoïdienne avaient des profils hémodynamiques distinctifs concernant ceux qui ne souffrent pas d’ICD. Les auteurs ont ensuite invoqué des effets pharmacologiques précédemment trouvés sur les paramètres d’autorégulation dérivés de la PPR. Après avoir combiné leurs résultats avec ces paramètres, l’équipe de recherche a soutenu que le dysfonctionnement myogénique entraîne un vasospasme, tandis que la suraction sympathique et le dysfonctionnement cholinergique entraînent une ICD, tandis que les déficits des trois mécanismes physiopathologiques engendrent à la fois un vasospasme et une ICD.
Au cours des deux dernières décennies, ces indices d’autorégulation ont également permis de générer des pressions de perfusion cérébrale optimales et des plages de pression idéales basées sur les limites inférieure et supérieure de l’autorégulation. Steiner et coll. publié une étude historique en 2002 utilisant la surveillance continue de l’autorégulation pour identifier la pression de perfusion cérébrale optimale chez les patients atteints de lésion cérébrale traumatique. Cette pression optimale est calculée en traçant des indices d’autorégulation cérébrale par rapport à une plage de pressions sanguines sur des périodes de surveillance de 4 heures et en ajustant une courbe en forme de U aux données pour identifier la plage de pression artérielle à laquelle l’autorégulation est la plus préservée. L’hypothèse entourant cette fenêtre de pressions de perfusion cérébrale est que les artérioles cérébrales peuvent maintenir un flux sanguin cérébral constant avec la plus grande réserve autorégulatrice possible à ces pressions. Au niveau individuel dans le cadre des soins intensifs, une estimation continue d’une pression de perfusion cérébrale idéale présente une cible attrayante pour la prise en charge hémodynamique.