Doppler transcrânienF CattinJF Bonnevil le

Résumé. – Le doppler transcrânien, méthode non invasive d’exploration hémodynamique des artèresintracrâniennes, a beaucoup évolué au cours des dernières années, et malgré la concurrence de l’angio-IRM etde l’angioscanner spiralé, joue un rôle majeur en pathologie vasculaire cérébrale. Si le doppler « à l’aveugle »,inventé par Aaslid, est toujours pratiqué, notamment dans les services de neuroréanimation, le dopplercouleur a ouvert des horizons nouveaux à cette technique. L’utilisation des produits de contraste ultrasonoresaméliore les performances du doppler transcrânien et réduit considérablement les échecs liés à une mauvaisefenêtre acoustique.Le doppler transcrânien est aujourd’hui utilisé en routine par toutes les équipes prenant en charge les patientsaprès rupture d’un anévrisme intracrânien pour détecter et surveiller le vasospasme. Grâce aux produits decontraste ultrasonores, certains anévrismes intracrâniens peuvent être visualisés en doppler transcrânien. Enpathologie ischémique cérébrale, le doppler transcrânien permet d’évaluer le retentissement intracrâniend’une sténose carotidienne ou vertébrale extracrânienne, de dépister une sténose intracrânienne, et d’étudierles suppléances intracrâniennes en cas d’occlusion carotidienne. La détection des microembolies cérébralespeut apporter des informations sur le mécanisme physiopathologique de l’ischémie. En neuroréanimation, ledoppler transcrânien permet de surveiller les patients souffrant d’un œdème cérébral ; il peut contribuer audiagnostic de mort cérébrale.© 2001 Editions Scientifiques et Médicales Elsevier SAS. Tous droits réservés.

Mots-clés : artères cérébrales, échographie-doppler, doppler transcrânien, produits de contraste.

Introduction

Le doppler est une technique utilisée en routine depuis une trentained’années dans le dépistage des lésions carotidiennes extracrâniennes.Pendant longtemps, la circulation intracrânienne n’était appréciéequ’indirectement et de façon très aléatoire par l’étude vélocimétriquede l’artère ophtalmique. En 1982, R Aaslid et H Nornes ontdémontré qu’il était possible d’enregistrer le signal doppler dusegment proximal des artères intracrâniennes grâce au doppler àémission pulsée, en utilisant une sonde de basse fréquence [3]. Leurspremiers essais cliniques laissaient présager l’importance du futurrôle du doppler transcrânien dans le dépistage et la surveillance duvasospasme cérébral [2] ; il est aujourd’hui utilisé en routine partoutes les équipes prenant en charge les patients après rupture d’unanévrisme intracrânien. Les champs d’application du dopplertranscrânien ne cessent de s’étendre [34, 48]. En pathologie ischémiquecérébrale, il permet d’évaluer le retentissement intracrânien d’unesténose carotidienne ou vertébrale extracrânienne, de dépister unesténose intracrânienne et d’étudier les suppléances intracrâniennesen cas d’occlusion carotidienne. La détection des microemboliescérébrales peut apporter des informations sur le mécanismephysiopathologique de l’ischémie. En neuroréanimation, le dopplertranscrânien permet de surveiller les patients qui ont un œdèmecérébral et peut contribuer au diagnostic de mort cérébrale.

Françoise Cattin : Praticien hospitalier.Jean-François Bonneville : Professeur des Universités, praticien hospitalier, chef de service.Service de radiologie B, département de neuroradiologie, centre hospitalier universitaire de Besançon,hôpital Jean-Minjoz, 2, boulevard Fleming, 25030 Besançon cedex, France.

Méthodologie

FENÊTRES ACOUSTIQUES

Le doppler transcrânien permet d’enregistrer le signal doppler dusegment proximal des artères intracrâniennes en utilisant les fenêtresacoustiques physiologiques du crâne [1, 5].Deux techniques sont utilisées : le doppler transcrânien dit « àl’aveugle », réalisé à l’aide d’une machine dédiée de doppler pulsé àhaute puissance d’émission munie d’une sonde de 2 MHz, et ledoppler transcrânien couleur, utilisant une sonde « phased array »de 2 MHz.Idéalement, l’opérateur se place à la tête du patient, tenant la sondede sa main droite pour explorer le côté droit et de sa main gauchepour le côté gauche. Les avant-bras et les coudes sont appuyés surl’oreiller du patient, ce qui assure une bonne stabilité et un bonconfort de travail. Cependant, l’opérateur peut aussi se placer à côtédu patient, comme pour une échographie abdominale ; on demandealors au patient de tourner la tête en fonction du côté exploré.

¶ Fenêtre temporale

Elle est située au-dessus de l’apophyse zygomatique, en avant dutragus et correspond à l’écaille temporale (fig 1). Chez les sujetsjeunes, la fenêtre temporale est large, alors que fréquemment, chezles sujets âgés, seule la partie postérieure de la fenêtre est perméable.Enfin, dans certains cas, les ultrasons ne pénètrent pas la boîtecrânienne. Ces échecs, rencontrés surtout chez les femmes âgées,sont dus soit à une hyperostose temporale, soit à une ostéoporose

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Toute référence à cet article doit porter la mention : Cattin F et Bonneville JF. Doppler transcrânien. Encycl Méd Chir (Editions Scientifiques et Médicales Elsevier SAS, Paris, tous droits réservés), Radiodiagnostic – Squelette normal,30-890-A-20, 2001, 13 p.

évoluée, les ultrasons ne se propageant pas dans l’os ostéoporotiquequi renferme des cavités de résonance. Dans la série de 834 patientspubliée par Boespflug en 1992 [13], la fenêtre temporale est absentechez 23 % des femmes et 6 % des hommes. Après interventionchirurgicale, la zone de craniectomie constitue généralement uneexcellente fenêtre acoustique.

¶ Fenêtre orbitaire

Elle est constituée par le canal optique ou le toit de l’orbite. La sondeest placée sur la paupière fermée, en regard du bulbe cornéen, etorientée en arrière et en dedans vers l’apex orbitaire. Pour cetteexploration, il est recommandé de réduire la puissance d’émission,car les ultrasons sont susceptibles d’induire des cataractes, surtoutlorsque l’examen est répété comme c’est le cas dans la surveillanced’un vasospasme.

¶ Fenêtre occipitale

Elle est constituée par le foramen magnum et/ou l’écaille occipitale.La position assise est préférée chaque fois que possible. En casd’impossibilité, le patient est placé en décubitus latéral, avec la têteen hyperflexion (fig 2A, B). Cette voie d’abord, qui permet l’étudedes vertébrales intracrâniennes et du tronc basilaire, est difficile chezles patients en ventilation assistée dont la mobilisation est délicate.

RÉALISATION PRATIQUE D’UN DOPPLERTRANSCRÂNIEN À L’AIDE D’UNE MACHINE

DE DOPPLER PULSÉ DÉDIÉE (DOPPLER TRANSCRÂNIENDIT « À L’AVEUGLE »)

L’identification des artères cérébrales repose sur la fenêtre utilisée,l’orientation de la sonde, la profondeur d’enregistrement et le sensdu flux [1, 5, 12, 20, 25, 71]. Les manœuvres de compression ne sont plusutilisées pour identifier les artères, mais gardent des applications entant que test fonctionnel avant certaines interventions sur labifurcation carotidienne. Les nombreuses variations anatomiques dupolygone de Willis, surtout pour le système postérieur, sont sourcesd’erreurs et de difficultés d’identification des artères.

¶ Par voie temporale

La voie d’abord la plus utile est la fenêtre temporale (fig 3). Levolume de mesure est progressivement déplacé vers la profondeur,par paliers de 2 à 5 mm. Le flux de l’artère cérébrale moyenne estcapté dans son segment horizontal (M1), de 40 à 65 mm deprofondeur. Son signal est positif car le flux se dirige vers la sonde.Le signal est souvent enregistrable plus superficiellement dans lesegment M2. À 60-65 mm de profondeur, le volume de mesurerecouvre la bifurcation carotidienne intracrânienne et le signal estmixte, avec une composante positive correspondant à l’artèrecérébrale moyenne et une composante négative correspondant ausegment horizontal de l’artère cérébrale antérieure dont le fluxs’éloigne de la sonde. Au-delà de 65 mm, apparaît un signal négatifcorrespondant au signal de la communicante antérieure dont le fluxs’éloigne de la sonde. En orientant la sonde légèrement vers le bas,le signal du siphon carotidien peut être enregistré : la portionintracaverneuse a un signal positif, alors que celui du segmentsupraclinoïdien est négatif. Les sinuosités du siphon carotidien, laprofondeur d’enregistrement et l’environnement osseux sontfréquemment sources de difficultés techniques. Pour capter le signalde l’artère cérébrale postérieure, la sonde est orientée vers l’arrièreet le volume de mesure placé à 65-70 mm de profondeur : le flux dela portion P1 précommunicante de l’artère cérébrale postérieure sedirigeant vers la sonde est positif, tandis que le flux du segment P2postcommunicant est négatif. Les artères communicantespostérieures, dont le flux est faible dans les conditions normales, nedeviennent enregistrables que lorsqu’elles interviennent dans uncircuit de suppléance [1, 5, 42, 71].

¶ Par voie occipitale

Le signal des artères vertébrales intracrâniennes, capté entre 50 et70 mm de profondeur, et celui du tronc basilaire, capté au-delà de

1 Réalisation d’un dop-pler transcrânien par voietemporale.

2 Réalisation d’un doppler transcrâ-nien par voie occipitale.

A. En position assise.B. En position couchée.

*A

*B

acmaci

M1

acaa1c°p

p2

p1tb

acp

3 Schéma du polygone de Willis, vue axiale. Doppler transcrânien par voie tempo-rale. Le volume d’échantillonnage est placé sur le segment M1 de l’artère cérébralemoyenne. aca : artère cérébrale antérieure ; a1: segment A1 ou horizontal de l’artère cé-rébrale antérieure ; acm : artère cérébrale moyenne ; M1 : segment M1 ou horizontalde l’artère cérébrale moyenne ; aci : artère carotide interne ; acp : artère cérébrale pos-térieure ; p1 : segment précommunicant de l’artère cérébrale postérieure ; p2 : segmentpostcommunicant de l’artère cérébrale postérieure ; c°p : artère communicante posté-rieure ; tb : tronc basilaire.

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80 mm, souvent 90 mm, sont négatifs car le flux s’éloigne de lasonde. Le signal du tronc basilaire est moins modulé, avec un indexde résistance plus bas que celui des artères vertébrales. Lesdifficultés d’enregistrement sont liées à l’accès à la fenêtre occipitale,la profondeur et les tortuosités du tronc basilaire.

¶ Par voie orbitaire

L’artère ophtalmique peut être suivie jusqu’à une profondeur de50 à 60 mm. À partir de 60 mm, on capte un signal très différent,moins modulé, correspondant au siphon carotidien, de sens positifpour le segment infraclinoïdien et de sens positif pour le segmentsupraclinoïdien. Il existe plusieurs sources d’erreurs et de difficultés :enregistrement simultané du segment infra- et supraclinoïdien,parasitage par le flux veineux du sinus caverneux, confusion avecl’artère cérébrale antérieure controlatérale, l’artère communicantepostérieure ou l’artère cérébrale postérieure.

RÉALISATION PRATIQUE D’UN DOPPLERTRANSCRÂNIEN COULEUR

Les fenêtres acoustiques utilisées sont les mêmes que pour ledoppler transcrânien. La sonde est placée sur la tempe et on réaliseune coupe transversale de la tête de façon à ce que soient vus laligne médiane, les pédoncules cérébraux sous forme de deux zonesovalaires hypoéchogènes et la voûte crânienne controlatérale (fig 4)[19, 34, 42, 79]. Après passage dans le mode doppler couleur, on obtientune vue axiale du polygone de Willis, le plus souvent incomplète sil’on n’utilise pas de produit de contraste ultrasonore (fig 5A, B, C).Du côté exploré, on visualise habituellement dans le même plan,l’artère cérébrale moyenne, l’artère cérébrale antérieure et l’artèrecérébrale postérieure. Les siphons carotidiens sont le plus souventvisualisés simultanément en orientant la sonde légèrement vers lebas (fig 6). Le tir doppler est ajusté sur l’artère étudiée en réalisantla correction d’angle nécessaire (fig 5C).Par voie occipitale, il n’y a pas de repères anatomiques : en coupestransversales obliques vers le haut, on visualise le segmentintracrânien des artères vertébrales et leur jonction (fig 7A, B). Letronc basilaire n’est souvent étudié que sur un court segment, enl’absence d’injection de produit de contraste ultrasonore. Des coupeslongitudinales peuvent aussi être utiles pour l’étude du troncbasilaire.En doppler puissance, la cartographie couleur est obtenue à partirde l’amplitude (ou puissance) du signal doppler et non pas à partirdes fréquences. L’image obtenue reflète la quantité de sang présentedans le vaisseau et non pas le flux. L’échelle de couleur estmonochrome et l’image est plus homogène qu’en doppler couleur

(fig 5B) (cf 9B). Les avantages du doppler puissance sur le dopplercouleur sont l’absence de phénomène d’aliasing, la capacité àdétecter des flux lents et à obtenir une image avec un angle de 90°.En revanche, il n’apporte pas d’informations sur les vitesses ni surle sens du flux (sauf si l’on dispose d’un mode doppler puissancebidirectionnel). Le doppler puissance, utilisé en complément du

4 Imagerie mode B. Les pédoncules cérébraux (flèches) et la voûte controlatérale (têtede flèche) constituent les principaux repères.

5 Doppler transcrânien couleur normal, par voie temporale.A. Doppler couleur de l’artère cérébrale moyenne : grosse flèche ; artère cérébraleantérieure : petites flèches ; artère cérébrale postérieure : tête de flèche.B. Doppler puissance.C. Doppler pulsé de l’artère cérébrale moyenne.

*A

*B

*C

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doppler transcrânien couleur, est surtout utile pour l’étudemorphologique des anévrismes intracrâniens, des sténoses artériellesintracrâniennes et des collatérales [37, 38, 47].

UTILISATION DES PRODUITSDE CONTRASTE ULTRASONORES [8, 14, 15, 21, 35]

Les produits de contraste actuellement utilisés sont tous constituésde microbulles libres ou encapsulées.Le Levovistt, seul produit de contraste de ce type actuellementcommercialisé en France, se compose de microbulles d’air stabiliséespar l’acide palmitique. Il se présente sous la forme de granulescomposés de microparticules de galactose associées à une très faibleconcentration d’acide palmitique. Les microbulles sont formées parla mise en suspension des granules de galactose dans de l’eau. Lesmicrobulles d’un diamètre inférieur à 10 µm sont suffisammentpetites pour passer le filtre pulmonaire. Le Levovistt augmentel’échogénicité du sang de façon reproductible et dose-dépendante,jusqu’à dissolution totale des microparticules. L’amplificationobtenue en mode doppler est de l’ordre de 10 à 20 dB. La seulecontre-indication du Levovistt est la galactosémie.Le nombre d’échecs d’insonation des artères cérébrales liés à unemauvaise fenêtre acoustique est considérablement réduit parl’utilisation du Levovistt.Par rapport à l’examen de base, l’injection de produit de contrasteaugmente le nombre de segments artériels visualisés, comme lesbranches périphériques des artères de la base, la portion distale dutronc basilaire, les artères cérébelleuses postéro-inférieures(fig 8A, B, 9A, B).

Les modalités d’injection du produit de contraste évoluent.L’injection d’un bolus unique de toute la dose (300 mg) estaujourd’hui abandonnée, car l’effet de blooming et l’effet desaturation sont trop importants. La dose peut être injectée en trois àquatre petits bolus ou en infusion lente de 0,5 ou 1 mL/min, ce quipermet de minimiser les artefacts et de rallonger le temps derehaussement utile du signal jusqu’à 15-20 minutes. L’utilisationd’une seringue électrique permet de combiner les deux typesd’injection, infusion lente entrecoupée de microbolus.

Études vélocimétriques en dopplertranscrânien

CRITÈRES VÉLOCIMÉTRIQUES NORMAUX [42, 43]

Les artères cérébrales présentent un pic systolique aigu suivi d’unedécroissance lente des vitesses laissant persister en fin de diastoleun flux important. L’analyse spectrale montre une répartition desfortes brillances aux hautes et moyennes fréquences, avec unefenêtre sombre dans les basses fréquences. Les paramètres étudiéspar le doppler transcrânien incluent la direction des flux, la vitessecirculatoire et la résistance vasculaire.La direction des flux est indiquée soit par la position du spectre parrapport à la ligne de base, les flux se dirigeant vers la sonde étantpar convention positifs, soit par la couleur rouge ou bleu, les flux sedirigeant vers la sonde étant codés en rouge. Les vitesses

6 Doppler transcrânien par voie temporale, mode puissance. Visualisation des si-phons carotidiens (flèches) et des artères cérébrales postérieures (têtes de flèches).

7 Doppler transcrânien couleur par voie occipitale. Artères vertébrales (grosses flè-ches). Artères cérébelleuses postéro-inférieures (petites flèches). TB : tronc basilaire.

8 Doppler transcrânien couleur par voie temporale, avant (A) et après (B) injectionde Levovistt. Le rehaussement du signal après injection permet la visualisation com-plète du polygone de Willis.

*A

*B

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circulatoires sont calculées par l’appareil et ajustées selon l’angle quefait le faisceau ultrasonore avec le vaisseau. Les vitesses peuventêtre exprimées en cm/s ou en kHz. Avec les appareils de doppler« à l’aveugle », lorsque l’on utilise une échelle en cm/s, on supposeque l’angle d’insonation du vaisseau est proche de 0, ce qui est plusou moins vrai selon les segments du vaisseau exploré. Une échellede fréquences exprimée en kHz serait donc plus rigoureuse.On peut utiliser la formule suivante pour obtenir l’équivalence entrefréquences et vitesses : V = 39 f, V en cm/s et f en kHz, l’examenétant réalisé avec une sonde de 2 MHz. En doppler couleur, lacorrection d’angle est primordiale pour valider l’échelle de vitessesen cm/s. Pour caractériser un flux, on prend en compte la vitessesystolique maximale, la vitesse diastolique et la vitesse moyenne. Lavitesse moyenne correspond à la valeur du calcul de toutes lesvitesses d’un ou plusieurs cycles cardiaques. Les vélocités desartères cérébrales postérieures et antérieures sont inférieures à cellesdes artères cérébrales moyennes (tableau I). Les indices de résistance(IR) ou de pulsatilité (IP) sont des reflets des résistances du territoired’aval. Ils sont calculés par la machine selon les formules suivantes :

– IR (Pourcelot) = VS − VD/VS.Valeurs normales pour l’artère cérébrale moyenne : 0,49-0,63.

– IP (Gosling) = VS − VD/VM.Valeurs normales pour l’artère cérébrale moyenne : 0,6-1,1.VS : vitesse systolique maximale (valeur du pic systolique) ; VD :vitesse diastolique minimale (valeur de la vitesse télédiastolique) ;VM : vitesse moyenne (calculée par l’appareil).

Le calcul automatique des indices par la machine n’est possible quesur des courbes vélocimétriques très pures, avec une limitesupérieure du spectre bien définie. Si le signal doppler est tropfaible, on peut apprécier les vélocités avec l’échelle des vitesses etcalculer « manuellement » les indices. Le renforcement du signalpeut être obtenu par l’injection de produit de contraste, mais il fautéviter l’injection en bolus qui perturbe trop le spectre.

PRINCIPES D’INTERPRÉTATION DES DONNÉESVÉLOCIMÉTRIQUES

Une vélocité élevée peut traduire un rétrécissement localisé parsténose ou par vasospasme, ou refléter une augmentation de débit,par exemple dans une collatérale de petite taille ou dans unemalformation artérioveineuse. Les IR et IP, qui reflètent tous les deuxla résistance à l’écoulement, peuvent être utilisés indifféremment.Un IP diminué est observé en aval d’une sténose serrée.L’augmentation de la pression du dioxyde de carbone (PCO2) dansun territoire ischémié provoque un affaissement du pic systolique etune augmentation relative des vitesses diastoliques. Dans lesconditions où la diastole est élevée, comme dans les fistulesartérioveineuses, l’IP est aussi diminué. L’hypertensionintracrânienne entraîne au contraire une augmentation de larésistance vasculaire d’où un IP élevé (supérieur à 1,2), lié à ladiastole basse.L’utilisation du rapport de l’IP du côté pathologique sur l’IP du côtésain (pulsatility transmission index ou PTI) permet de réduirel’influence de la fonction cardiaque : PTI = IP du côté étudié/IP ducôté sain.Les valeurs normales pour l’artère cérébrale moyenne sont de 0,93 à1,07. Le PTI est habituellement élevé en cas d’hypertensionintracrânienne et en présence d’une sténose de l’artère cérébralemoyenne. Le PTI de l’artère cérébrale moyenne est significativementabaissé pour une sténose de la carotide interne extracrâniennehomolatérale supérieure à 75 %. Ce rapport perd de son intérêt encas de sténose carotidienne bilatérale.

Applications cliniques du dopplertranscrânien

APPLICATIONS NEUROLOGIQUES

Dans le cadre général de la pathologie ischémique cérébrale, ledoppler transcrânien, en complément du doppler des troncs supra-aortiques, a de multiples indications. Dans l’ischémie cérébraleaiguë, il peut préciser rapidement, de façon non invasive, le niveaude l’occlusion et guider la thérapeutique [4, 36, 70, 72, 77]. Il trouve aussiune application de choix dans le bilan des sténoses carotidiennes.

¶ Évaluation du retentissement hémodynamiqueintracrânien d’une sténose carotidienne extracrânienne

Modification du flux de l’artère cérébrale moyenne homolatérale[25, 42, 68, 71]

Une sténose carotidienne de moins de 75 % n’entraîne pas demodifications hémodynamiques intracrâniennes. Au-delà de 75 %,le flux de l’artère cérébrale moyenne est altéré, avec une chute de la

9 Doppler transcrânien couleur avec injection de Levovistt, voie temporale.A. Doppler couleur : le rehaussement de signal est intense avec un effet de bloo-ming.B. Doppler puissance : l’étude morphologique du polygone de Willis devient pos-sible.

*A

*B

Tableau I. – Vitesses des artères cérébrales (d’après Hennerici).

Artères VS (cm/s) VM (cm/s)

Cérébrale moyenne < 60 ans 92,7 ± 15,3 58,1 ± 10,0Cérébrale moyenne > 60 ans 78,1 ± 15,0 44,7 ± 1,1Cérébrale antérieure 78,7 ± 19,1 48,6 ± 12,5Siphon carotidien 81,0 ± 16,1 52,3 ± 11,4Cérébrale postérieure 54,8 ± 14,6 33,6 ± 8,9Tronc basilaire 55,6 ± 14,5 33,9 ± 10,6

VS : vitesse systolique ; VM : vitesse moyenne.

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vitesse et de l’IP (fig 10A, B, 11). Le PTI devient inférieur à 0,92, labaisse du PTI étant d’autant plus importante que la sténosecarotidienne est serrée.L’inhalation de CO2 ou l’injection intraveineuse d’acétazolamide(Diamoxt) permettent d’évaluer la vasoréactivité cérébrale. Ces testsdynamiques provoquent une diminution des résistances distales par

vasodilatation. L’augmentation des vitesses de l’artère cérébralemoyenne permet de quantifier la réserve hémodynamique. Chez lespatients porteurs d’une sténose carotidienne supérieure à 75 %, laréactivité cérébrale est habituellement diminuée, d’autant plus quela sténose est serrée, mais il existe de grandes variations selon lesindividus.

Évaluation des suppléances [6, 25, 42, 63, 71]

L’artère ophtalmique est une importante anastomose entre lacarotide interne et la carotide externe, ce qui explique que son débitsoit fluctuant. Dans les occlusions ou les sténoses serrées de lacarotide interne, l’artère ophtalmique, alimentée par l’artèreangulaire de la face, branche terminale de l’artère faciale, peuts’inverser et participer à la revascularisation du siphon carotidien etdu territoire sylvien. Certaines variations anatomiques, en particulierlorsque l’artère ophtalmique naît de l’artère méningée moyenne,expliquent que le flux ophtalmique puisse être conservé. Dans lesocclusions carotidiennes, l’artère ophtalmique est inversée dans 75 %des cas. Même lorsqu’elle présente un flux inversé important,l’artère ophtalmique joue rarement un rôle fonctionnel majeur dansla perfusion cérébrale.La mise en jeu de l’artère communicante antérieure se traduit parune inversion du sens du flux du segment A1 de l’artère cérébraleantérieure du côté de la sténose, et une augmentation des vitessesde l’artère cérébrale antérieure des deux côtés (fig 12A, B, C). Ducôté donneur, la vitesse de l’artère cérébrale antérieure est supérieureà la vitesse de l’artère cérébrale moyenne ou supérieure à 1,2 de lavitesse du côté opposé. La communicante antérieure est deux foisplus souvent mise en jeu que les communicantes postérieures(fig 13). Il existe donc une hiérarchie dans la mise en jeu descommunicantes qui dépendrait de la morphologie du polygone deWillis. Si le polygone de Willis est complet, c’est la communicanteantérieure qui intervient en priorité.

¶ Détection des sténoses et occlusions artériellesintracrâniennes [18, 23, 24, 39, 46, 50, 51, 58, 64, 66, 78, 92, 93]

Une sténose artérielle intracrânienne se manifeste par uneaugmentation des vitesses et des modifications du spectre traduisantl’apparition de turbulences.Pratiquement, il faut retenir qu’un pic systolique maximal supérieurà 150 cm/s pour l’artère cérébrale moyenne est en faveur d’unesténose significative (fig 14A, B, C). Mais l’analyse des vélocitésabsolues est insuffisante et on tient compte aussi de l’asymétrie desvitesses entre les deux artères cérébrales moyennes et desmodifications du flux d’aval. La sensibilité du doppler transcrâniendans la détection des sténoses de l’artère cérébrale moyennesupérieures à 50 % varie de 75 à 86 % selon les séries. Elle est moinsbonne pour les sténoses de l’artère cérébrale postérieure, de l’artèrevertébrale intracrânienne et du tronc basilaire. Une sténose serréede la carotide interne extracrânienne peut entraîner une diminutiondes vitesses de l’artère cérébrale moyenne et masquer une sténoseintracrânienne si on ne réalise pas un balayage complet de l’artèreen doppler couleur. Les faux diagnostics positifs de sténoseintracrânienne sont le plus souvent liés à des sinuosités de l’artère, àune mauvaise correction de l’angle de tir doppler et àl’enregistrement d’une artère collatérale à flux élevé.Le critère de vitesse est peu fiable pour le diagnostic des sténosesdu siphon carotidien car il n’est pas possible de déterminerprécisément le bon angle de tir doppler. Le diagnostic repose surl’asymétrie par rapport au côté opposé et à l’enregistrement deturbulences (fig 15A, B). Pour le tronc basilaire, des vitessessupérieures à 120 cm/s sont en faveur d’une sténose significative,mais il faut rappeler ici que même en utilisant un produit decontraste ultrasonore, l’exploration du tronc basilaire est le plussouvent incomplète.Le diagnostic d’occlusion de l’artère cérébrale moyenne peut êtredifficile car il repose sur un critère négatif, l’absence de signaldoppler. L’enregistrement ou la visualisation des autres artères dupolygone de Willis permet d’éliminer un problème technique ou

10 Sténose serrée de la carotide interne droite extracrânienne. Doppler transcrâniencouleur avec analyse spectrale.

A. Artère cérébrale moyenne du côté de la sténose carotidienne.B. Artère cérébrale moyenne du côté opposé à la sténose.Asymétrie du signal : du côté de la sténose carotidienne, le pic systolique et les in-dices de résistance et de pulsatilité sont plus bas que du côté sain.

*A

*B

11 Femme de 40 ans. Dissection de la carotide interne gauche extracrânienne entraî-nant une sténose hyperserrée de la lumière de la carotide interne. En doppler transcrâ-nien, retentissement sur le flux de l’artère cérébrale moyenne avec pic systolique maxi-mal faible pour l’âge (80 cm/s) et des indices de résistance et de pulsatilité diminués,respectivement 0,27 et 0,31.

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d’absence de fenêtre acoustique. En cas d’occlusion proximale del’artère cérébrale moyenne en M1 ou M2, on observe une diminutionimportante des vitesses au niveau proximal et souvent uneaugmentation du flux de l’artère cérébrale antérieure homolatérale.Un amortissement de l’artère carotide interne, avec augmentationde l’IR, peut aussi être mis en évidence. Si l’occlusion siège àl’origine de l’artère cérébrale moyenne, le diagnostic reposeessentiellement sur les signes négatifs et les signes indirects d’amontsur la carotide interne. L’occlusion d’une branche distale de l’artèrecérébrale moyenne ne peut être décelée, même en doppler couleur

avec produit de contraste. Une diminution du flux apparaît si troisbranches au moins sont occluses. Une occlusion distale de l’artèrecérébrale postérieure se traduit par un flux très résistant dans lesegment proximal (fig 16A, B). Les occlusions du tronc basilaire sontde diagnostic difficile car il n’y a pas de signe indirect fiable.

¶ « High intensity transient signal » (HITS) [7, 27, 28, 45, 83, 86]

Les HITS sont la traduction de microembolies, qu’elles soientd’origine calcique, athéromateuse ou cruorique. Ce sont des signauxtransitoires brefs (< 300 ms), de haute énergie variant de 3 à 60 dBau-dessus du spectre de fond.Ils se superposent à l’analyse spectrale et donnent un son à type desifflement, de clic, de chirp ou de pseudoplainte. Les HITS peuventêtre enregistrés avec toute machine de doppler transcrânien, mais ilfaut une machine dédiée avec un casque de monitoring et un logicielspécial pour les compter et les analyser. La durée d’enregistrementdoit être d’au moins 1 heure lorsque l’on explore une sténosecarotidienne emboligène, car la fréquence des microembolies estfaible, généralement moins de cinq par heure. Dans les prothèsesvalvulaires cardiaques, le nombre de microembolies étant plus élevé,la durée du monitoring peut être plus courte. Plusieurs techniquessont en cours d’évaluation pour différencier automatiquement lesvrais signaux microemboliques des artefacts, mais les résultatsmanquent de fiabilité et une relecture de l’enregistrement resteindispensable. Il s’agit donc d’un examen qui consomme beaucoupde temps.Dans l’ischémie cérébrale, les HITS peuvent apporter desinformations sur la pathogénie de l’accident vasculaire cérébral. Ilssont observés fréquemment, dans 50 % des cas, chez les sujetsporteurs d’une sténose carotidienne, alors qu’ils sont beaucoupmoins fréquents au décours d’un accident vasculaire cérébrald’origine cardioembolique. L’enregistrement des HITS permet aussid’identifier les patients qui continuent à emboliser et pour lesquelson est donc plus enclin à proposer une thérapeutique agressive. Àla différence de ce qui se passe dans le système carotidien, il a étédémontré que les HITS étaient plus fréquents au cours des accidentsvasculaires vertébrobasilaires d’origine cardiaque que chez lespatients porteurs d’une sténose d’une artère vertébrale ou du troncbasilaire [55, 56].

¶ Vols vertébro-sous-claviers

Le flux du tronc basilaire reste normal chez la plupart des patientsqui présentent un vol vertébro-sous-clavier. Dans un tiers des cas, ilexiste un prévol ou un vol intermittent, mais une inversion complètedu flux est exceptionnelle. Le maintien du flux basilaire dans le sensphysiologique au cours du phénomène de vol vertébro-sous-clavierconfirme que la symptomatologie d’insuffisance vertébrobasilaire est

12 Occlusion de la carotide interne gauche extracrânienne.A. Doppler transcrânien couleur par voie temporale gauche, avec injectionde Levovistt.B. Doppler pulsé de l’artère cérébrale antérieure gauche (A1).C. Doppler pulsé de l’artère cérébrale moyenne gauche. Du côté de l’occlusion ca-rotidienne, inversion du sens du flux de A1(flèche). Les vitesses de A1 (pic systo-lique 120 cm/s) sont plus élevées que celles de l’artère cérébrale moyenne(53,3 cm/s).

*A

*B

*C

13 Doppler transcrânien par voie temporale, mode puissance. Sténose hyperserréede la carotide interne extracrânienne (non montrée). Suppléance par l’artère commu-nicante postérieure homolatérale (flèche).

Radiodiagnostic Doppler transcrânien 30-890-A-20

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beaucoup plus liée à la microangiopathie qu’à l’atteinte des grosvaisseaux. Durant l’épreuve d’hyperhémie provoquée du bras, lavitesse et le sens du flux du tronc basilaire peuvent être plus oumoins altérés.

¶ Étude du parenchyme cérébral dans l’ischémieaiguë [73]

Grâce aux produits de contraste, le doppler n’est plus réservé àl’étude des flux.

L’imagerie de seconde harmonique permet de détecter desanomalies focales de prise de contraste au niveau du territoireischémié. Les premiers essais cliniques ont montré qu’il étaitpossible, au lit du malade, d’évaluer la distribution du produit decontraste en rapport avec la perfusion cérébrale et d’effectuer ainsiune imagerie de perfusion ultrasonore.

APPLICATIONS NEUROCHIRURGICALES

¶ VasospasmeLa détection et la surveillance du vasospasme au cours deshémorragies méningées par rupture d’anévrisme intracrânien restentune des principales applications du doppler transcrânien. Ce champd’application est longtemps resté du domaine du doppler pulsé « àl’aveugle », mais des travaux récents soulignent l’intérêt du dopplertranscrânien couleur [10, 57, 75].L’effet sténosant du vasospasme se traduit par une augmentationdes vitesses circulatoires et des modifications de l’analyse spectraletelles que dispersion du spectre, turbulences et même inversion deflux (fig 17). En doppler couleur, l’augmentation des vitesses setraduit par une désaturation des couleurs ; le phénomène derepliement spectral se traduit par la juxtaposition de couleurs claires,de sens opposé, et les turbulences sont responsables d’un aspect en« mosaïque de couleur » de la lumière artérielle (fig 18A, B).

Vasospasme de l’artère cérébrale moyenne [2, 17, 41, 44, 60, 82]

L’augmentation des vitesses circulatoires de l’artère cérébralemoyenne est proportionnelle à l’importance du vasospasme.

14 Doppler transcrânien couleur avec injection de Levovistt, voie temporale.A. Doppler couleur. Zone d’accélération et de turbulences localisée sur le segmentM1 de l’artère cérébrale moyenne gauche (flèche).B. Doppler pulsé. Vitesses très élevées (pic systolique supérieur à 300 cm/s) avecphénomène d’« aliasing » et dispersion du spectre. Les fortes brillances sont dé-placées vers le bas et la limite supérieure du spectre est mal définie et irrégulière.C. Artériographie carotidienne gauche, face. Sténose serrée de l’artère cérébralemoyenne.

*A

*B

*C

15 Doppler transcrânien couleur par voie temporale. Sténose du siphon carotidien.Vitesses élevées et turbulences dans le siphon carotidien en faveur d’une sténose supé-rieure à 50 %.

A. Doppler couleur.B. Doppler pulsé.

*A

*B

30-890-A-20 Doppler transcrânien Radiodiagnostic

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Une vitesse moyenne comprise entre 80 et 120 cm/s peutcorrespondre à un vasospasme discret, habituellement non détecté àl’artériographie. Lorsque les vélocités moyennes atteignent130 cm/s, l’artériographie montre habituellement un vasospasme

modéré. En utilisant une valeur seuil de 130 cm/s, la spécificité dudoppler transcrânien atteint 96 %, avec une valeur prédictivepositive de 87 %. Une vitesse moyenne supérieure à 200 cm/s est enfaveur d’un vasospasme sévère susceptible d’entraîner une ischémiecérébrale (tableau II). Presque tous les patients avec un vasospasmesymptomatique ont une vitesse moyenne supérieure à 200 cm/s. Enrevanche, les patients chez qui la vitesse moyenne est supérieure à200 cm/s ne deviennent pas tous symptomatiques, en raison dudéveloppement d’une circulation collatérale adéquate. Plus que lavaleur du pic systolique, c’est l’augmentation rapide des vitesses(supérieure à 50 cm/s en 24 heures) qui est de mauvais pronostic.Le rapport vitesse systolique de l’artère cérébrale moyenne/vitessesystolique de la carotide interne extracrânienne est aussi utilisé pourquantifier le vasospasme. Un rapport supérieur à 3 traduit unvasospasme sévère qui contre-indiquerait une interventionchirurgicale, selon Lindegaard [60].

Un vasospasme siégeant sur les branches distales de l’artèrecérébrale moyenne peut passer complètement inaperçu au dopplertranscrânien ; seul un vasospasme sévère avec des sténoses distalesmultiples peut retentir sur le flux de l’artère cérébrale moyenneproximale. Un vasospasme de l’artère cérébrale moyenne peut êtresous-estimé s’il existe un vasospasme sévère du siphon carotidienréduisant globalement les vélocités des artères de la base du crâne.Les résultats du doppler transcrânien doivent être interprétésprudemment, car il faut garder à l’esprit que les vélocités sontdépendantes de la viscosité sanguine et que l’hématocrite est leprincipal facteur influençant la viscosité sanguine.

16 Doppler transcrânien couleur, voie temporale. Homme de 35 ans ayant présentéune hémianopsie latérale homonyme gauche avec des signes d’ischémie dansle territoire de l’artère cérébrale postérieure au scanner. Du côté droit, bonne visualisa-tion de l’artère cérébrale moyenne et de l’artère cérébrale antérieure avec un signal cou-leur de bonne qualité. L’artère cérébrale postérieure est codée en rouge sombre (vitesseslentes) et son signal en doppler pulsé est anormal, microvolté et résistant. Ces anoma-lies confirment une occlusion distale de l’artère cérébrale postérieure.

A. Doppler couleur.B. Doppler pulsé.

*A

*B

17 Doppler transcrânien. Analyse spectrale du signal doppler, à une profondeurde 60 mm. Vasospasme de l’artère cérébrale moyenne. Vitesse systolique maximalede 241 cm/s et vitesse moyenne de 157 cm/s. Dispersion du spectre avec comblementde la fenêtre sombre, les fortes brillances prédominant à la partie basse du spectre.La composante négative traduit des phénomènes tourbillonnaires.

18 Doppler transcrânien couleur. Vasospasme de l’artère cérébrale moyenne dans lessuites d’une hémorragie méningée.

A. Doppler couleur : aspect multicoloré, en « mosaïque », traduisant des vitessesélevées et un flux turbulent.B. Doppler pulsé : le pic systolique maximal est supérieur à 250 cm/s.

*A

*B

Radiodiagnostic Doppler transcrânien 30-890-A-20

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Le traitement médical du vasospasme passe par l’induction d’unehypervolémie qui a pour conséquence une diminution del’hématocrite, et donc une augmentation significative des vélocitéssanguines [61]. En revanche, en cas d’hypertension artériellechronique, les vitesses sont plus faibles que chez les sujetsnormotendus, et un vasospasme significatif peut être présent sansaugmentation importante des vitesses [32]. La présence d’unehypertension intracrânienne peut masquer une augmentation desvélocités liée à un vasospasme, mais l’augmentation des IR attiregénéralement l’attention et permet d’en prendre compte dansl’interprétation.

Vasospasme du siphon carotidien, de l’artère cérébrale antérieureet de l’artère cérébrale postérieure, des artères vertébralesintracrâniennes et du tronc basilaire [17, 76, 84, 85, 91]

Pour des raisons anatomiques et techniques, le vasospasme dusiphon carotidien, de l’artère cérébrale antérieure et de l’artèrecérébrale postérieure est plus difficile à évaluer que celui de l’artèrecérébrale moyenne. Les critères vélocimétriques classiques devasospasme sont une vitesse moyenne supérieure à 90 cm/s pour lesiphon carotidien, 120 cm/s pour l’artère cérébrale antérieure et

90 cm/s pour l’artère cérébrale postérieure. Mais si l’on choisitcomme valeur seuil 130 cm/s pour le siphon carotidien et l’artèrecérébrale antérieure et 110 cm/s pour l’artère cérébrale postérieure,la spécificité du doppler transcrânien augmente considérablement,atteignant 100 % pour le siphon carotidien et l’artère cérébraleantérieure et 93 % pour l’artère cérébrale postérieure. Pour lediagnostic de vasospasme des artères vertébrales et du troncbasilaire, la spécificité est de 100 % quand les vitesses sontrespectivement supérieures ou égales à 80 cm/s et 95 cm/s.Cependant, les corrélations entre les vitesses moyennes et lediamètre de ces artères sont moins bonnes que pour l’artèrecérébrale moyenne, le développement d’une circulation collatérale,l’existence d’une variation anatomique du polygone de Willis ou desproblèmes d’ordre technique pouvant être à l’origine de difficultésde recueil et d’interprétation du signal. Le phénomène de repliementspectral qui survient lorsque l’on enregistre des flux rapides à unegrande profondeur, comme dans le cas de vasospasme du segmentA1 de l’artère cérébrale antérieure, est très fréquemment source dedifficultés pour la quantification du vasospasme.

Causes d’erreur dans le diagnostic de vasospasme cérébral

Les causes les plus fréquentes de faux diagnostic négatif sont :

– le vasospasme distal ;

– le vasospasme sévère du siphon carotidien ;

– l’hypertension artérielle chronique ;

– l’hypertension intracrânienne.La cause la plus fréquente de faux diagnostic positif estl’hypervolémie induite.

¶ Malformations artérioveineuses [9, 26, 33, 41, 49, 53, 59, 88]

Les artères qui alimentent une malformation artérioveineuseprésentent une augmentation de flux avec des vitesses élevées, unediminution de l’IP et une diminution de la réactivité au CO2

(fig 19A, B). Le doppler transcrânien n’est pas utilisé en temps queméthode diagnostique mais est intéressant pour la surveillance desmalformations artérioveineuses traitées.

¶ Anévrismes intracrâniens [38, 52, 54, 80, 81, 87, 90]

À l’heure actuelle, le doppler transcrânien n’est pas utilisé pour ledépistage des anévrismes intracrâniens en raison d’une résolutionspatiale encore insuffisante et de zones mal étudiées, en particulierla fosse postérieure. Cependant, les travaux récents en dopplercouleur avec injection intraveineuse de produit de contraste etl’imagerie 3D laissent augurer un avenir intéressant du doppler dansla pathologie anévrismale cérébrale (fig 20A, B, C). Son rôle dans lasurveillance des anévrismes traités, pour contrôler la perméabilitéde l’artère traitée, et surtout pour mettre en évidence lesreperméabilisations du sac anévrismal, a déjà été montré(fig 21A, B). Des auteurs se sont intéressés aux modifications du fluxde l’artère porteuse de l’anévrisme : l’artère sylvienne porteuse d’ungros anévrisme a une vitesse systolique plus élevée que l’artèrecontrolatérale et qu’une artère porteuse d’un petit anévrisme. L’IPd’une artère cérébrale moyenne porteuse d’un anévrisme thromboséest plus élevé qu’en l’absence de thrombose.

¶ Étude de la vascularisation tumorale [11, 16]

Le doppler transcrânien avec contraste permet d’identifier lestumeurs hypervascularisées. Les tumeurs de haut grade demalignité présentent souvent un spectre artériel et veineux irrégulieren amplitude et intensité, mais ces anomalies sont peu spécifiques.

APPLICATIONS DU DOPPLER TRANSCRÂNIENEN NEURORÉANIMATION

¶ Diagnostic de mort cérébrale [29, 30, 40, 74]

L’arrêt circulatoire cérébral se traduit en doppler transcrânien parl’enregistrement de signaux anormaux à type de flux pendulaire ou

19 Doppler transcrânien couleur. Malformation artérioveineuse alimentée par desbranches de l’artère cérébrale moyenne.

A. Doppler couleur. Accélération et turbulences dans les branches distalesde l’artère cérébrale moyenne.B. Doppler pulsé. En M1, on note un effondrement des indices de résistance et depulsatilité, respectivement 0,3 et 0,4.

*A

*B

Tableau II. – Critères vélocimétriques de vasospasme de l’artère céré-brale moyenne.

Vitesse moyenne> 80 et < 130 cm/s vasospasme discret> 130 et < 200 cm/s vasospasme modéré> 200 cm/s (5 kHz) vasospasme sévère

30-890-A-20 Doppler transcrânien Radiodiagnostic

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de pointes systoliques au niveau de la terminaison de la carotideinterne intracrânienne (fig 22). L’asymétrie entre les deux côtés estfréquente et l’amplitude des complexes est variable selon laventilation. L’absence de signal n’est pas un signe d’arrêtcirculatoire. Plusieurs grandes études ont montré la grandesensibilité et spécificité du doppler transcrânien dans le diagnosticde mort cérébrale. À ce jour, en France, le doppler transcrânien n’estpas reconnu sur le plan médicolégal pour le diagnostic de mortcérébrale, mais chez les malades sédatés, lorsque

l’électroencéphalogramme (EEG) ne peut être informatif, il est deplus en plus utilisé pour déterminer le moment de l’artériographie,notamment avant un prélèvement d’organe.

¶ Surveillance des traumatisés crâniens [22, 31, 62, 65, 67, 69, 89]

Il a été montré que chez la plupart des patients traumatisés crâniensqui présentent un hématome ou un œdème cérébral, l’IP d’une oudes deux artères cérébrales moyennes est augmenté, ce qui témoigned’une augmentation de la résistance circulatoire. En salle d’accueild’urgence des polytraumatisés, le doppler transcrânien peut donc

20 Doppler transcrânien couleur. Anévrisme de la bifurcation de l’artère cérébralemoyenne.

A. Doppler puissance. Visualisation d’une branche naissant du sac anévrismal(flèche).B. Doppler pulsé. Discrète accélération du flux de l’artère porteuse de l’anévrisme(vitesse maximale de 188 cm/s).C. Artériographie carotidienne, face.

*A

*B

*C

21 Anévrisme de l’artère cérébrale moyenne traité par embolisation à l’aide de Gu-glielmi « detachable coils » (GDC). Contrôle après traitement.

A. Imagerie mode B. Les « coils » très hyperéchogènes sont bien repérés (flèche).B. Doppler couleur. Bonne perméabilité de l’artère cérébrale moyenne. Pasd’image de sac anévrismal résiduel.

*A

*B

22 Mort cérébrale. Doppler transcrânien, enregistrement à 55 mm de profondeur.Aspect de va-et-vient, caractérisé par une onde systolique étroite suivie d’une onde né-gative de plus faible amplitude.

Radiodiagnostic Doppler transcrânien 30-890-A-20

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avoir un rôle pour déterminer les priorités des examenscomplémentaires radiologiques à réaliser. Au cours de l’évolution,le monitoring doppler permet de suivre les différents stadeshémodynamiques observés après un traumatisme crânien grave :hypoperfusion, hyperhémie et vasospasme.

ConclusionLe doppler transcrânien joue, depuis plusieurs années, un rôle majeurdans la surveillance du vasospasme au décours d’une hémorragie

méningée et devient de plus en plus utilisé en neuroréanimation pourl’évaluation de l’œdème cérébral, notamment chez les traumatiséscrâniens graves et pour le diagnostic de mort cérébrale.

En pathologie ischémique cérébrale, le doppler transcrânien estaujourd’hui réalisé en complément du doppler cervical. Il permet dedéterminer le niveau de l’occlusion, de rechercher une sténoseintracrânienne et d’évaluer les suppléances.

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