La NIRS : une approche régionale de l’oxygénation tissulaire

Pr. Jean-Luc Fellahifellahi-jl@chu-caen.fr

Pôle Réanimations Anesthésie SAMU-SMUR, CHU de Caen, France

Faculté de Médecine, EA 4650, UCBN, France

50

100

150

0 100 200 300 400 500 600 700

Transport en oxygène (mL/min/m2)

0

200

EO2

LactateCo

nso

mm

atio

n d

’oxy

gèn

e (m

L/m

in/m

2 )

Relation DO2 / VO2

DO2

Paramètres mesurés: SvO2 et ScvO2

Facteurs susceptibles d’influencer la valeur de la SvOFacteurs susceptibles d’influencer la valeur de la SvO22

Obstruction VA, FiO2

Epanchements pleurauxShunts D-G…

AnesthésieMyorelaxationHypothermieFrissonsDouleur

PréchargePostchargeInotropismeFC

HémorragiesHémodilution

Hyperthermie[2,3 DPG] élevéeAcidoseHypercapnie

SvO2 = SaO2 -VO2

DC x Hb x PO

Deux problèmes persistent

Le caractère invasif

Les disparités régionales

NIRS

TECHNOLOGIE NIRS

• La spectroscopie est une technique optique non invasive fondée sur la transparence des tissus biologiques à la lumière où Hb02 et Hb ont une absorption distincte

• La NIRS permet la lecture de Hb02 et Hb dans le spectre proche de l’infrarouge (entre 700 et 900 nm)

La rS02 : une approche continue et non invasive de la saturation régionale en O2

La rS02 mesure la saturation régionale en 02 du sang au niveau microcirculatoire (artériole 25%, veinule 70% et capillaire 5%) et reflète la balance entre 02 disponible et 02 consommé par le tissu cible

Les valeurs de rS02 sont variables en fonction du site de lecture

Limites de la NIRS

• La contribution relative des compartiments artériolaire, capillaire et veinulaire ne peut pas être déterminée

• La NIRS ne mesure pas le flux sanguin micro-circulatoire• Les mesures périphériques peuvent être influencées par

l’épaisseur du tissu adipeux• Il n’existe pas de technique de référence à laquelle la

NIRS peut être comparée• Les différents appareils utilisent des longueurs d’ondes,

des profondeurs de pénétration de la lumière et des algorithmes de calcul différents

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

Brain Somatic

rSO

2 (

%)

rSO2 INVOS at baseline in healthy subject

Personal data (N = 20)

P < 0.001

55

60

65

70

75

80

85

90

95

SomaticRight leg

SomaticLeft leg

rSO

2 (

%)

rSO2 INVOS at baseline in healthy subject

P = 0.634

50

55

60

65

70

75

80

85

90

Somatic Leg Somatic Foot

rSO

2 (

%)

rSO2 INVOS at baseline in healthy subject

P < 0.001

65

70

75

80

85

90

95

rSO2m INVOS rSO2m EQUANOX

P = 0.469

rSO

2 (

%)

rSO2 somatique (mollet) chez le volontaire sain: une comparaison INVOS - EQUANOX

N = 240 couples de mesures

40 50 60 70 80 90 100

40

50

60

70

80

90

100

rSO2s INVOS

rSO

2s E

QU

AN

OX

rSO2 somatique chez le volontaire sain

une comparaison INVOS - EQUANOX

N = 240

r = 0.70

P < 0.001

40 50 60 70 80 90 100 110

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

Average of rSO2s INVOS and rSO2s EQUANOX

rSO

2s IN

VO

S -

rS

O2s

EQ

UA

NO

X

Mean

-0,7

-1.96 SD

-17,6

+1.96 SD

16,2

rSO2 somatique chez le volontaire sain

une comparaison INVOS - EQUANOX

Percentage error = 21%

Objectifs du monitorage par la NIRS

• Mesurer les niveaux d’oxygénation régionale périphérique (rSO2)

• Quantifier la dysfonction de la microcirculation (TOV)

45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

ScvO2 (%) T0

Outlier BoxplotMedian (68.950)

Outliers > 1.5 and < 3 IQR

50 55 60 65 70 75 80

rSO2b (%) T0

Outlier BoxplotMedian (59.0)

Outliers > 1.5 and < 3 IQR

50 55 60 65 70 75 80 85 90 95

rSO2m (%) T0

Outlier BoxplotMedian (66.0)

Outliers > 1.5 and < 3 IQR

Oxygénation systémique et régionale après chirurgie cardiaque (N=50)

68+9%

61+6%

66+8%

Fellahi, JCVA 2012

Scatter Plot with Fit

50

55

60

65

70

75

80

45 55 65 75 85 95

ScvO2 (%)

rSO2

b (%)

Linear f it (40.31 +0.3016x)

Scatter Plot with Fit

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

45 55 65 75 85 95

ScvO2 (%)

rSO2

m (%

)

Linear f it (55.17 +0.1717x)

r=0.42

P<0.001

r=0.17

P=0.066

Relations entre oxygénation systémique et régionale en chirurgie cardiaque

Valeurs absolues (N=100)

Site cérébral Site somatique

La rSO2: un méta-paramètre reflet de l’adéquation débit – métabolisme au niveau régional

Facteurs influençant la rSO2

- Oxygénation

- Taux d’hémoglobine

- Perfusion

- Métabolisme tissulaire

40

50

60

70

80

90

100

Baseline Hyperoxia Baseline Vascularocclusion

Reperfusion Baseline

rSO2 somatique (mollet) chez le volontaire sain

Données personnelles (N = 20)rS

O2 (

%)

P < 0.001

Relations entre oxygénation systémique et régionale en chirurgie cardiaque

Variations lors d’une épreuve de remplissage (N=50)

Scatter Plot with Fit

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

-10 -5 0 5 10 15 20

?ScvO2

?rSO

2b

Linear f it (0.674 +0.02506x)

r=0.05

P=0.714

Scatter Plot with Fit

-12

-7

-2

3

8

-10 -5 0 5 10 15 20

?ScvO2

?rSO

2m

Linear f it (1.627 -0.01115x)

r=0.02

P=0.886

Site cérébral Site somatique

20 25 30 35 40 45 50 55

5

10

15

20

25

30

35

40

45

%max difference rSO2s INVOS

%m

ax

diff

ere

nce

rS

O2

s E

QU

AN

OX N = 20

r = 0.16

P = 0.122

rSO2 somatique (mollet) chez le volontaire sain

une comparaison INVOS - EQUANOX

Polytraumatismes

Can near-infrared spectroscopy identify the severity of shock in trauma patients? J Trauma 2005; 58: 806-16

Hypovolémies

Oxygen saturation determined from deep muscle, not thenar tissue, is an early indicator of central hypovolemia in humans. Crit Care Med 2008; 36: 176-82

Sepsis grave et choc septique

The prognostic value of muscle StO2 in septic patients. Intensive Care Med 2007; 33: 1549-56

NIRS périphérique et défaillances circulatoires aigues

Crookes, J Trauma 2005

NIRS périphérique chez le patient traumatisé

Détection précoce de l’hypovolémie centrale par la NIRS chez le volontaire sain (Soller, JAP 2008)

0 20 40 60 80 100

0

20

40

60

80

100

100-Specificity

Se

nsi

tivity PPV (0.70)

ScvO2 (0.65)

rSO2b (0.51)

rSO2s (0.52)

Prédiction de la réponse au remplissage vasculaire par les paramètres d’oxygénation systémique et régionale

Données personnelles (N = 50)

Colin, CCM 2012

StO2 et mortalité dans le sepsis sévère et le choc septique

Décès = 14/38 (38%)

Objectifs du monitorage par la NIRS

• Mesurer les niveaux d’oxygénation régionale périphérique (rSO2)

• Quantifier la dysfonction de la microcirculation (TOV)

Quantifier la dysfonction micro-circulatoire par la NIRS à l’aide d’un test dynamique d’occlusion vasculaire

%dés/min

%res/min

AUC

0

2

4

6

8

10

12

14

16

Female Male

De

satu

ratio

n (%

/min

)

TOV : vitesse de désaturation pendant la phase d’ischémie

P = 0.0012

Données personnelles (N = 20)

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55R

esa

tura

tion

(%/m

in)

TOV : vitesse de resaturation pendant la phase de reperfusion

Female Male

P = 0.0032

0

2

4

6

8

10

12

14

16

EQUANOX INVOS

P = 0.027

Dé

satu

ratio

n (%

/min

)

TOV : rSO2 somatique (mollet) chez le volontaire sain

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

EQUANOX INVOS

Re

satu

ratio

n (%

/min

)

P = 0.004

TOV : rSO2 somatique (mollet) chez le volontaire sain

Futier, Critical Care 2011

Réponse micro-circulatoire au remplissage vasculaire

42 épreuves de remplissage (HES 130/0.4, 500 mL sur 15 min) en chirurgie abdominale majeure+50% (+47%)

StO2 = 84 (77-91)

PPV = 16 (15-18)

StO2 = 88 (79-93)

PPV = 5 (3-6)

Test d’occlusion vasculaire chez le malade septique

Creteur, Intensive Care Med 2007

Creteur, Intensive Care Med 2007

NIRS périphérique dans le sepsis sévère

Conclusions

• La NIRS: une technologie prometteuse• Des études interventionnelles suggèrent

un bénéfice clinique• Définir les algorithmes d’intervention et

les valeurs seuil pour intervenir• Etudes sur des collectifs plus importants

de patients• Définir la place d’un monitorage multi-site