Etat de l’art sur les systèmes d’exploration et de monitorage cardiovasculaire

PRESENTATION DU SYSTEME CARDIOVASCULAIRE

Le système cardiovasculaire est constitué du cœur et du système vasculaire . Sa fonction principale est d’assurer la circulation du sang dans l’organisme afin de satisfaire aux besoins énergétiques et au renouvellement cellulaire, quelles que soient les conditions ambiantes et l’activité de l’individu [5]. Le cœur constitue l’organe moteur du système cardiovasculaire, dont le rôle est de fournir la pression nécessaire à la circulation sanguine [3].

Le cœur propulse le sang à travers des milliers de kilomètres de vaisseaux sanguins et est conçu pour accomplir cette tâche. En circulant dans les tissus du corps, le sang fournit les nutriments et l’oxygène au liquide interstitiel puis aux cellules. En même temps, il recueille les déchets, le gaz carbonique et la chaleur [4].

Le fonctionnement du cœur se base sur l’enchainement temporel d’événements mécaniques et électriques complexes régulés de manière dynamique. L’activité cardiaque est cyclique, la séquence de tous ces événements qui la composent dure une seconde environ au repos. Elle se répété durant toute la vie, assurant une circulation sanguine et une oxygénation incessantes. Ainsi, un cœur moyen pompe environ 6 litres de sang par minute, soit prés de 220 millions de litres de sang en 70 ans de vie [5]. La principale mission du système cardio-vasculaire (SCV), la fourniture d’oxygène et de nutriments aux différents tissus de l’organisme, est assurée par une double circulation sanguine, systémique (du cœur vers les tissus par les artères et retour par les veines) et pulmonaire (du cœur vers le poumon et retour), chacun de ces deux compartiments étant mis en mouvement par la pompe cardiaque correspondante (ventricule gauche ou droit) .

Le réseau vasculaire :

Le réseau artériel de la grande circulation est un circuit à haute pression, il conduit le sang oxygéné à travers le corps dans des vaisseaux sanguins appelés, selon leurs tailles, artères, artérioles ou capillaires artériels . Ce dernier niveau est constitué de multiples petites ramifications qui facilitent le transfert de l’oxygène du sang aux organes. Le sang, devenu pauvre en oxygène, revient au cœur par les veines caves, puis est envoyé par les artères pulmonaires dans la petite circulation où il est oxygéné dans les poumons. Le réseau veineux est le principal réservoir de sang : il contient environ 70% du volume total, qui est de 5 à 6 litres pour un adulte [1]. Sa fonction principale est de permettre une communication entre les différents organes, tissus, cellules de l’organisme. Les vaisseaux constituent un système de conduction. On distingue les artères qui sont, par définition anatomique, des vaisseaux qui partent du cœur vers les organes, les veines partent des organes vers le cœur. Les capillaires se situent entre les artères et les veines : ce sont de tous petits vaisseaux(quelques µm de diamètre) qui sont le lieu exclusif des échanges entre le sang et les cellules. Il n’existe aucun échange au niveau des artères et des veines avec les cellules environnantes [40].

la circulation systémique :
La circulation systémique, encore appelée grande circulation prend naissance dans le cœur gauche par une seule et grosse artère, l’aorte. Lorsque le sang quitte le cœur gauche, celui-ci est riche en oxygène. L’aorte se divise ensuite en artères de plus en plus petites, les artérioles qui elles-mêmes se divisent en vaisseaux encore plus petits dans les tissus, les capillaires. A la sortie des tissus, les capillaires se lient pour former les veinules, puis en vaisseaux plus gros et moins nombreux, les veines. Le sang redevenu pauvre en oxygène par la consommation des tissus arrive alors au cœur droit par deux grosses veines, la veine cave supérieure qui est issue des membres supérieurs et la veine cave inférieure issue des membres inférieurs. La circulation systémique se  divise donc en deux circuits : la circulation artérielle et la circulation veineuse [3]. Elle comporte des artères, des capillaires, des veines et des lymphatiques [6].

➤ Les artères : les ventricules livrent le sang aux grandes artères sous forte pression (pression systolique). Pour accommoder une telle pression, la paroi de ces artères doit pouvoir être étirée ; elles sont alors dotées de propriétés élastiques. Les artères les plus importantes sont : l’artère pulmonaire, qui conduit le sang du ventricule droit vers les poumons, l’artère aorte et les grosses artères qui conduisent le sang vers la périphérie.
➤ Les petites artères ou artérioles : une fois le sang artériel distribué aux organes par les artères musculaires, les artérioles en réduisent la pression pour le livrer à des vaisseaux à mince paroi sans briser celle-ci, les capillaires.
➤ Les capillaires : Le système d’échanges est constitué essentiellement par le système capillaire baignant au sein du tissu interstitiel. Les capillaires sont des vaisseaux extrêmement nombreux repartis dans les organes [9]. Ils forment un réseau vasculaire extrêmement ramifié entre les artères et les veines dans l’interstitiel des organes. Sites des échanges des gaz respiratoires, des substances nutritives et déchets métaboliques entre le sang qu’ils renferment et le compartiment extra-sanguin du tissu qu’ils parcourent, les capillaires réduisent l’épaisseur de leur paroi au strict minimum.
➤ Les veinules : elles font suites aux capillaires et sont chargées du retour du flux sanguin en direction du cœur.
➤ Les veines : Elles naissent du côté efférent du système capillaire. Toutes les veines formées convergent ensuite vers deux gros troncs terminaux, les veines caves supérieure et inférieure, qui se jettent dans l’oreillette droite. elles ferment le circuit sanguin et ont pour fonction de ramener le sang à l’oreillette droite du cœur[5].
➤ Les lymphatiques :
Ce sont des vaisseaux issus des espaces péricapillaires qui se jettent ensuite dans le réseau veineux. Ils complètent le retour veineux en assurant le drainage des tissus interstitiels, notamment en y récupérant des grosses protéines d’origine plasmatique [6].

Les propriétés viscoélastiques des gros troncs artériels jouent un rôle essentiel dans l’hémodynamique cardiovasculaire, l’aorte et les grosses artères ont non seulement la fonction de conduire le sang oxygéné du le cœur jusqu’aux organes périphériques, mais également une fonction d’amortissement, qui consiste à amortir la pulsatilité de la pression artérielle provenant de l’éjection systolique du ventricule gauche. Chaque révolution cardiaque alterne une phase de contraction ventriculaire, pendant laquelle un certain volume de sang est brutalement jeté dans le système artériel (temps systolique), à une phase de relâchement (temps diastolique), qui permet le remplissage ventriculaire après la systole [8].

La circulation pulmonaire :
Son organisation générale est identique à celle de la circulation systémique. Se succèdent le secteur artériel pulmonaire issu du ventricule droit, les capillaires puis les veines pulmonaires amenant le sang à l’oreillette gauche [6]. Le départ du sang pour les poumons prend naissance à partir du cœur droit par une grosse artère unique, l’artère pulmonaire qui se divise au-dessus du cœur en deux artères dont chacune se dirige vers un poumon. Arrivé dans les poumons, le sang pauvre en oxygène est réoxygéné au niveau des alvéoles et regagne le cœur gauche par les veines pulmonaires pour se vider dans l’oreillette gauche. Normalement la quantité de sang pompée dans les circuits pulmonaires et systémiques sont égaux, ce qui revient à dire que le cœur droit pompe la même quantité de sang que le cœur gauche. C’est seulement quand le débit sanguin subit des variations que ces volumes diffèrent l’un de l’autre, et ceci de façon momentanée [3].

La circulation artérielle :
La fonction circulatoire répond à trois principes fondamentaux :
1- Le débit sanguin de chaque organe ou tissu est presque toujours ajusté de façon précise pour répondre aux besoins tissulaires. Un contrôle nerveux de la circulation s’ajoute également pour moduler le débit sanguin.
2- Le débit cardiaque est contrôlé principalement par le débit tissulaire local. Plus le retour veineux est important plus le débit généré sera important. Un contrôle nerveux complète l’ajustement du débit aux besoins.
3- La pression artérielle est contrôlée de façon indépendante du contrôle du débit sanguin local et du contrôle du débit cardiaque.

La circulation veineuse :
Les veines constituent le dernier ensemble de conduits que le sang désoxygéné doit emprunter pour regagner le cœur droit [3]. Les propriétés hydrodynamiques des veines sont celles de tubes déformables collabables (susceptible de s’écraser), susceptibles de se gonfler quand la pression transmurale est positive et de s’affaisser quand elle devient négative. La distensibilité des veines est grande et leur capacité peut varier dans de grandes proportions dans un intervalle de pressions physiologiques [9]. Les veines remplissent différents rôles importants dans la fonction circulatoire, de par leur capacité à se dilater ou se contracter, à stocker de grandes quantités de sang, de propulser le sang vers le cœur grâce à la pompe veineuse et même dans une certaine mesure de réguler le débit cardiaque. La pression auriculaire droite est régulée par le jeu d’un équilibre entre, d’une part la capacité du cœur à évacuer le sang de l’oreillette droite et d’autre part l’énergie avec laquelle le sang afflue dans l’oreillette droite à partir des vaisseaux périphériques. Les mêmes facteurs qui régulent la pression auriculaire droite interviennent dans la régulation du débit cardiaque, puisque la quantité de sang pompé par le cœur dépend à la fois de l’aptitude cardiaque à pomper et de la capacité à se remplir [10].