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ACADEMIE DE PARIS

Septembre 2014

MEMOIRE

Pour l’obtention du Diplôme d’Etudes Spécialisées

D’Anesthésie-Réanimation

Coordonnateur : Monsieur le Professeur Didier JOURNOIS

Par Samia ABBAS

Mesure de la volémie absolue des patients en réanimation : concordance avec la perfusion microcirculatoire

Travail effectué sous la direction de Monsieur le Professeur Jacques DURANTEAU et des Docteurs Bernard VIGUE et Anatole HARROIS

Pr Jacques Duranteau


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Remerciements :

A messieurs les membres du Jury,

A toute l’équipe médicale et paramédicale de la réanimation chirurgicale du CHU de Bicêtre et particulièrement au Professeur Duranteau, au Docteur Harrois, au Docteur Vigué et aux Docteurs Leblanc et Tanaka qui m’ont encadré tout au long de la réalisation de ce mémoire,

A mes petits camarades d’internat,

A ma famille,


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LISTE DES ABREVIATIONS :

AVA® : Automated Vascular Analysis

DC : débit cardiaque

DV-AVI : Digital Video-Audio Vide Interleave

ETT : Echocardiographie transthoracique

FCD : densité capillaire fonctionnelle

GR : globules rouges

IC : index cardiaque

IH : index d’hétérogénéité

ITV : intégrale temps vitesse

MFI : index de flux microvasculaire

OPS : spectroscopie orthogonale polarisée

PA : pression artérielle

PAM : pression artérielle moyenne

PAPO : pression artérielle pulmonaire d’occlusion

PAS : pression artérielle systolique

POD : pression de l’oreillette droite

PSM : pression systémique moyenne

PVC : pression veineuse centrale

SDF: sidestream Dark Field

SRAA : système rénine angiotensine aldostérone

VES: volume d’éjection systolique

VG : volume globulaire

VST : Volume Sanguin Total

VTDVG: volume télédiastolique du ventricule gauche


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TABLE DES MATIERES

I. INTRODUCTION ............................................................................................................................ 6

A. Physiologie .......................................................................................................................... 6

1- Oxygénation tissulaire ................................................................................................ 6

2- Vasculaire et microcirculatoire .................................................................................. 7

3- Régulation de la volémie .......................................................................................... 8

4- Volume contraint et non contraint .......................................................................... 9

B. Estimation de la volémie .................................................................................................. 9

1- Mesure de la volémie absolue .................................................................................. 9

2- Mesure de la volémie efficace ............................................................................... 10

C. Estimation de la microcirculation ………………………………………………………….………..11

II. PATIENTS ET METHODES ....................................................................................................... 14

A. Protocole ENVol ............................................................................................................... 14

1- Patients et Méthodes .............................................................................................. 14

2- Etude microcirculation ............................................................................................. 15

B. Méthodes d’exploration utilisées ................................................................................. 16

1- microcirculation sub-linguale ................................................................................. 16

2- ETT .............................................................................................................................. 19

3- Estimation de la volémie absolue par chrome 51 .............................................. 19

C. Analyse statistique ........................................................................................................... 21

III. RESULTATS ............................................................................................................................. 22

A. Démographie .................................................................................................................... 22

1- Flow-chart .................................................................................................................. 22

2- Caractéristiques patients ........................................................................................ 22

B. Mesures ............................................................................................................................. 23

1- Paramètres microcirculatoires .............................................................................. 23

2- Paramètres macrocirculatoires ............................................................................. 24

3- Volémie absolue ...................................................................................................... 24

C. Corrélations ....................................................................................................................... 26

1- Macrocirculation clinique et Microcirculation ...................................................... 26

2- Volémie absolue et Volémie efficace .................................................................... 26

3- Volémie absolue et Microcirculation…………………………………….………….………..27


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IV. DISCUSSION ........................................................................................................................... 29

V. RESUME ................................................................................................................................... 34

VI. BIBLIOGRAPHIE ..................................................................................................................... 35


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I. INTRODUCTION : L’objectif hémodynamique principal au cours de la réanimation des patients de soins intensifs est d’assurer une perfusion tissulaire satisfaisante pour prévenir l’apparition de défaillances d’organes. En pratique, cela se traduit par une évaluation de l’état hémodynamique du patient permettant de guider la thérapeutique : expansion volémique, transfusion ou introduction de catécholamines. Cette décision n’est pas anodine car ces différents traitements peuvent être délétères s’ils sont utilisés à tort ou en excès. En réanimation, la volémie est évaluée pluri-quotidiennement car soumise à des modifications fréquentes (fuite capillaire) voire brutales (hémorragie, hyperdiurèse). Son optimisation est le plus souvent guidée par des paramètres cliniques (PAM, diurèse, fréquence cardiaque), des paramètres macrocirculatoires dynamiques comme les indices prédictifs de réponse au remplissage vasculaire (reflets de la volémie efficace, basés sur l’appréciation des régimes de pression intravasculaires et/ou la mesure du débit cardiaque) ou des paramètres paracliniques (lactacidémie). Cependant, aucun paramètre dynamique n’évalue quantitativement la volémie des patients et la perfusion tissulaire n’est qu’imparfaitement approchée par la mesure du lactate et de la diurèse.

Nous nous proposons d’étudier les relations entre la volémie absolue mesurée au lit du patient par la méthode de référence (chrome 51) et la perfusion tissulaire évaluée par microcirculation sublinguale ainsi que leur corrélation à la volémie efficace estimée par ETT.

A. PHYSIOLOGIE :

1 - Oxygénation tissulaire :

L’optimisation de l’oxygénation tissulaire est un objectif majeur de la réanimation des patients de soins intensifs qu’ils soient en état de choc (septique, hémorragique) ou cérébrolésés (traumatisme crânien, hémorragie méningée). La survenue d’une dysoxie cellulaire peut être secondaire à une baisse du débit cardiaque, une baisse de l’hémoglobine, à une hypoxémie, à une maldistribution du flux sanguin (dysfonction microcirculatoire) ou à une dysfonction cellulaire (cytopathie hypoxique).

Au repos, la consommation en oxygène (ou VO2) est indépendante du transport en oxygène (ou DO2) alors qu’en situation de choc, l’augmentation de la VO2 et la baisse de la DO2 imposent la mise en jeu de mécanismes compensateurs, notamment une augmentation de l’extraction, qui permet de maintenir la VO2 jusqu’à un seuil critique de DO2. Une fois ces capacités dépassées, la VO2 devient directement dépendante de la DO2 et on assiste, pour toute diminution de celle-ci, à la mise en place d’un métabolisme cellulaire anaérobie responsable de la production de lactates [1].


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Les modifications d’extraction sont secondaires à une régulation vasculaire centrale (Système nerveux autonome (SNA) principalement) et régionale par augmentation de la densité des capillaires perfusés grâce à une vasodilatation des artérioles précapillaires. Il existe cependant des situations particulières où cette vasorégulation est altérée ; c’est le cas notamment au cours du choc septique [2] où l’on constate une atteinte microcirculatoire en lien avec une dysfonction endothéliale [3].

Le globule rouge joue un rôle primordial dans le transport de l’oxygène. L’oxygénation tissulaire est maintenue pour des seuils très bas d’hémoglobine notamment par la mise en place de mécanisme compensateurs (augmentation du débit cardiaque et de l’extraction). Toutefois, chez le patient de réanimation soumis à une agression aigue, le seuil d’hémoglobine en dessous duquel apparaît une dysoxie tissulaire s’élève et devient difficile à prédire.

2- Physiologie vasculaire et microcirculatoire :

Le système vasculaire assure la répartition du débit sanguin vers les organes en fonction de leurs besoins. On distingue 3 secteurs en fonction de la taille des vaisseaux :

- La macrocirculation comportant les artères de plus de 1 mm de diamètre

- Les artères de moyen calibre dont le diamètre est compris entre 1 mm et 150 µm

- La microcirculation, dont les vaisseaux ont un diamètre inférieur à 150 µm et comprenant les artérioles (rôle majeur dans les résistances vasculaires), les capillaires et les veinules.

a/Régulation de la perfusion tissulaire:

Le contrôle de la perfusion tissulaire se fait par des modifications de diamètre vasculaire médiées par l’action du système nerveux autonome et des catécholamines circulantes sur les récepteurs adrénergiques dont la densité diminue en distalité du réseau microcirculatoire. En effet, le tonus vasculaire de la portion distale de la microcirculation bénéficie plutôt d’une régulation loco-régionale (sécrétion de NO, prostacyclines, endothéline, prostanoides) permettant une adaptation locale des apports aux besoins. Cette régulation peut se faire depuis les capillaires du tissu hypoxique depuis les capillaires vers les vaisseaux artériolaires d’amont par le biais d’une hyperpolarisation ascendante qui propage un signal vasodilatateur le long des fibres musculaires lisses de l’arbre vasculaire. Le globule rouge joue également un rôle dans cette régulation en libérant localement de l’ATP en réponse à des gradients élevés de PaO2 ou à sa déformation [2, 4]. La microcirculation est donc au cœur de la régulation vasculaire qui vise à adapter les apports aux besoins métaboliques.

b/ La microcirculation :

La microcirculation est composée d’artérioles, de capillaires et de veinules. Le réseau capillaire assure l’essentiel des échanges entre les secteurs vasculaire et interstitiel alors que les veinules sont le siège des interactions avec les cellules immunitaires activées.


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Le débit à l’intérieur d’un capillaire n’est pas constant et dépend des résistances et de la rhéologie sanguine (viscosité et déformabilité des GR). A l’intérieur des vaisseaux, les GR s’éloignent des parois pour laisser une couche de déplétion qui facilite l’écoulement sanguin. La formation de cette couche (effet Fahraeus-Lindquist) est notamment responsable d’une diminution de la viscosité effective du sang dans les petits capillaires, et influe sur la répartition des globules rouges dans les bifurcations (homogénéité des flux). Du fait de la différence de taille entre le GR et le capillaire, les GR s'allongent et s'effilent "en bancs de poissons" (propriété liée au cytosquelette et en partie à l’hémoglobine) afin de traverser les capillaires.

La qualité des échanges dépend essentiellement du temps de passage des GR, de la différence de pression (en O2 et CO2), de la dissociation de l’oxyhémoglobine et de l’espace les séparant des cellules. La rhéologie sanguine influence également le tonus vasculaire, en réponse notamment à l’hypoxémie, par altération du shear stress ou de la synthèse endothéliale de monoxyde d’azote (ou NO). Dans ces conditions, le globule rouge est également capable de libérer et de synthétiser du NO (notamment en réponse à sa déformation).

3- Régulation de la volémie :

La volémie correspond au volume sanguin contenu dans le système vasculaire et comprend le volume globulaire (VG) et le volume plasmatique (VP).

Le volume sanguin se répartit dans le système artériel, capillaire et le système veineux capacitif, véritable réservoir sanguin de l’organisme (représentant près de 70 % du compartiment sanguin notamment dans le territoire hépato-splanchnique et caractérisé par des pressions basses et une compliance élevée). La régulation de la volémie concerne la régulation du volume plasmatique à court terme et celle du volume globulaire à long terme, tout cela dans le but de maintenir une volémie constante. Cette régulation est complexe et fait intervenir des facteurs neuro-humoraux (facteurs natriurétiques, SRAA, vasopressine et système nerveux autonome) en réponse à des changements de pression, de volume ou de concentration. Le rein est le principal effecteur de cette régulation.

En réanimation, les situations d’hypovolémie sont fréquentes que ce soit en post-opératoire ou lors d’un état de choc (septique, hémorragique). Elles sont liées à des pertes sanguines vraies (hémorragie) mais également à un syndrome de fuite capillaire secondaire à l’inflammation. L’anémie est également fréquente et multifactorielle : syndrome inflammatoire, séquestration de fer, diminution de la production d’EPO, diminution de la durée de vie des GR et prélèvements sanguins fréquents. L’indication de la compensation d’une anémie par transfusion sanguine est actuellement portée sur des seuils d’hémoglobine ou des signes de mauvaise tolérance clinique. La transfusion sanguine est associée en réanimation à un excès de morbidité ce qui nous impose d’améliorer la gestion des indications [5, 6].


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4- Volume contraint et non contraint :

Le retour veineux est le principal déterminant du débit cardiaque et peut être assimilé à un grand réservoir (figure 1) avec un orifice latéral séparant deux compartiments : contraint et non contraint [7, 8]. Le volume non contraint (en dessous de l’orifice) correspond au volume servant à amorcer le circuit et est mobilisable (notamment secteur hépato-splanchnique) et le volume contraint (ou « efficace ») correspond au volume circulant, générant le débit cardiaque. Le moteur du retour veineux est le gradient de pression entre la pression systémique moyenne (PSM, pression régnant au niveau du secteur veineux périphérique) et la pression dans l’oreillette droite (POD). Ainsi, on peut augmenter le retour veineux ou le volume contraint en introduisant des vasoconstricteurs (diminution de la capacitance du système veineux et recrutement du secteur hépato-splanchnique), en réalisant un remplissage vasculaire (augmentation de la PSM) ou en diminuant la POD (agents inotropes).

Figure 1 : Représentation physiologique du système veineux

Les essentiels SFAR 2006 Retour veineux. Physiologie et implications cliniques par Cholley,B. et Payen,D. d’après les articles de Guyton, A.C. et Sylvester J.T. [9, 10]

B. Estimation de la volémie :

Il convient de distinguer la volémie absolue, correspondant au volume sanguin total, et la volémie efficace correspondant au volume contraint, responsable du retour veineux.

1-Mesure de la volémie absolue :

La volémie absolue correspond au volume intravasculaire ou volume sanguin total (VST) qui comprend le volume plasmatique (VP) et le volume globulaire (VG). Les valeurs normales du VST, du VP et du VG sont exposées dans le tableau 1.


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Homme Femme

Volume plasmatique ml/kg 41 39

Volume globulaire ml/kg 30 26

Volume sanguin total ml/kg 71 65

Hématocrite veineux % 42 40

Tableau 1 : Valeurs normales chez l’Homme des différents compartiments composant le volume sanguin circulant

Les indications de la mesure du VST et du VG sont limitées à l’exploration des polyglobulies, de certaines anémies ou à évaluer l’efficacité d’un traitement par EPO.

La mesure de la volémie absolue peut se faire à l’aide de différentes techniques qui se basent sur l’étude de la dilution d’éléments marqués ou de colorants [11] :

- Albumine ou dextrans marqués à l’iode 125 pour la mesure du volume plasmatique

- Globules rouges marqués au Chrome 51, biotine/streptavidine pour la mesure du volume sanguin total

- Bleu Evans se fixant sur les protéines plasmatiques pour la mesure du volume plasmatique

- Carboxyhémoglobine après inhalation de Monoxyde de Carbone pour la mesure de la masse sanguine

La technique des GR marqués au chrome 51 reste la méthode de référence [12] (recommandée par les sociétés savantes depuis 1980) comportant peu d’erreurs de mesures mais avec un nombre limité d’examens sur une courte période de temps, du fait de l’irradiation et de la demie vie du marqueur [13].

Dans le cadre de la réanimation, de nouvelles techniques se développent, moins invasives (sans marqueur radioactif, sans prélèvement sanguin) et plus rapides pour essayer de déterminer la volémie au lit du patient, c’est le cas notamment de la méthode utilisant le vert d’indocyanine avec mesure de la dispersion du colorant par densitométrie [14, 15]. Nous avons choisi dans notre étude la méthode des GR marqués au chrome 51.

2-Différentes approches d’évaluation de la volémie en réanimation :

Le cathétérisme cardiaque droit par la sonde de Swan Ganz a longtemps été la technique de référence pour évaluer la volémie des patients notamment par l’analyse du débit cardiaque, l’évaluation de la pression veineuse centrale et de la pression artérielle pulmonaire d’occlusion


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(PAPO). Cependant, cette technique est de moins en moins pratiquée étant donné son caractère invasif et de l’absence de bénéfice démontré par rapport à une autre technique non invasive, l’échocardiographie[16].

De nos jours, l’estimation des pressions de remplissage ventriculaire gauche et de la réponse prédictive au remplissage s’effectuent grâce à l’échocardiographie. En plus d’estimer le débit cardiaque, la fonction systolique du VG et du VD, l’échographie permet également d’évaluer le bénéfice éventuel et l’efficacité d’un remplissage vasculaire.

L’évaluation échographique de l’état hémodynamique du patient peut se faire par l’appréciation de critères statiques (mesure du VTDVG ou estimation des pressions de remplissage du ventricule gauche) ou dynamiques (mesure des variations respiratoire de la veine cave ou de l’ITV sous aortique) notamment avec des épreuves de remplissage vasculaire ou de lever de jambe passif [17, 18] .

L’évaluation des pressions de remplissage du ventricule gauche par Doppler pulsé ou tissulaire mitral via notamment la mesure des vitesses de l’onde E (reflet du remplissage ventriculaire passif), son temps de décélération, les rapports E/A et E/E’ (reflet de l’interaction entre la précharge et la fonction ventriculaire gauche) sont des facteurs rentrant en ligne de compte avant un éventuel remplissage vasculaire. Les seuils pour lesquels en réanimation, on s’accorde à retrouver des pressions de remplissage élevées du ventricule gauche sont un rapport E/A >2 ou un rapport E/E’ >11 (un rapport E/E’>15 traduit des pressions très élevées et un rapport <8 traduit des pressions de remplissage basses) [19, 20].

D’autres facteurs dynamiques rendent compte de la volémie du patient, notamment l’étude des variations respiratoires de la veine cave (diamètre et compliance de la veine cave inférieure en ETT ou de la veine cave supérieure en ETO) chez les patients en ventilation mécanique avec cependant une « gray zone » dans laquelle on ne peut conclure [21].

La volémie peut être également approchée par l’analyse des variations respiratoires de la pression pulsée (delta PP). En ventilation mécanique, une variation respiratoire de la pression pulsée supérieure à 13 % est prédictive d’une augmentation du débit cardiaque d’au moins 15 % en réponse à un remplissage vasculaire de 500 mL [22]. Cette mesure du delta PP n’est valable qu’en ventilation contrôlée, sans efforts respiratoires du patient.

L’évaluation de la volémie par échographie ou à l’aide des courbes de pression artérielle estime en partie la volémie efficace des patients pour laquelle aucune méthode de mesure simple et précise n’est disponible. Ainsi, la valeur des indices dynamiques (delta PP, delta ITV, delta VCI) ou statiques (doppler à l’anneau mitral) reflète l’interaction du retour veineux (volume contraint ou volémie « efficace ») avec la fonction cardiaque et donne donc une information sur la volémie dite « efficace » sans en être une mesure parfaite.

C.Estimation de la microcirculation :

De nombreuses techniques sont à l’heure actuelle en cours de développement afin d’apprécier au mieux la perfusion tissulaire in vivo et en temps réel permettant ainsi de guider la réanimation et d’optimiser la volémie du patient.


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On peut citer entre autres, la tonométrie gastrique avec la mesure du pH intramuqueux (cut-off pHi <7.32) ou la mesure de pression tissulaire en CO2 [23, 24] reflet de la perfusion splanchnique et donc indirectement du tube digestif et de la défaillance mutiviscérale [25] L’étude de la pente de récupération après épreuve d’occlusion, de la saturation tissulaire en oxygène ou StO2 mesurée au niveau de la loge thénar par spectroscopie infrarouge (NIRS, Near-InfraRed Spectroscopy) ont également été proposées pour évaluer la perfusion microcirculatoire.

Depuis une dizaine d’année, l’étude de la microcirculation sublinguale s’est développée et permet la visualisation de la perfusion tissulaire in vivo. L’Orthogonal Polarization Spectral imaging (ou OPS) et le Sidestream Dark Field imaging (ou SDF) permettent d’analyser le flux sanguin à l’intérieur des capillaires à travers la muqueuse d’un organe donné. Seuls les vaisseaux perfusés sont observables par cette technique.

Ainsi différentes variables évaluant la qualité de la perfusion sublinguale sont étudiées [26], notamment la densité capillaire fonctionnelle (ou Functional Capillary Density FCD) ou le pourcentage de vaisseaux perfusés (PVP) en distinguant petit (diamètre < 25 µm), moyen (25-50 µm) et grand vaisseaux (50-100 µm).

L’évaluation qualitative passe également par la qualification du flux à l’intérieur du capillaire : continu, lent, intermittent ou nul. Cela permet de calculer l’index de flux microvasculaire (ou Microvascular Flow Index MFI) et l’index d’hétérogénéité (ou IH).

Lors du sepsis, pathologie la plus étudiée sur le plan de la perfusion microcirculatoire, la microcirculation sublinguale est altérée précocement avec une diminution de la densité capillaire fonctionnelle (FCD), diminution de la qualité et de la quantité de la perfusion « efficace » (MFI bas et diminution de la PVP) mais surtout une hétérogénéité de perfusion (augmentation de l’IH) [27]. La microcirculation sub-linguale reste altérée alors même que les paramètres macrocirculatoires sont normalisés. La persistance de ces altérations semblant être un facteur prédictif de décès ou de défaillance multiviscérale [28, 29]. On retrouve également une atteinte microcirculatoire au cours du choc hémorragique post-traumatique avec des désordres persistants malgré la restauration d’un état hémodynamique satisfaisant après la réanimation et le contrôle du saignement [30].

La possibilité de mesurer simultanément chez des patients de réanimation la volémie absolue (chrome 51), la volémie efficace (échographie cardiaque) et la perfusion tissulaire par SDF nous a amenés à nous poser trois questions :

1/ La plupart des études retrouvent un découplage entre la microcirculation et la macrocirculation avec cependant des données récentes contradictoires. Existe-t-il une relation entre la microcirculation sublinguale et l’hémodynamique macrocirculatoire dans notre population de patients de réanimation ?


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2/ L’estimation de la volémie des patients en réanimation se base sur des paramètres statiques et dynamiques notamment échographiques, la mesure précise de la volémie absolue n’étant pas réalisée dans la pratique clinique. Existe-t-il une corrélation entre l’estimation de la volémie efficace évaluée échographiquement et la volémie absolue mesurée par la méthode des GR marqués au chrome 51.

3/ Existe-t-il une corrélation entre la volémie absolue mesurée par la méthode de référence (GR marqués au chrome 51) et la perfusion microcirculatoire ? Du fait des interactions rhéologiques entre les GR et la perfusion microcirculatoire, nous avons également évalué s’il y avait une corrélation entre le volume globulaire et la perfusion microcirculatoire.


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II. PATIENTS ET METHODES : Notre étude est une analyse intermédiaire de la partie hémodynamique d’une étude en cours dans le service, nommée ENVol. Nous exposerons brièvement le rationnel de l’étude ENVol.

A. Protocole ENVol :

1-Matériel et Méthodes:

L’étude ENVol est une étude ouverte monocentrique non randomisée simple bras non interventionnelle dont l’objectif principal est de déterminer l’apport de la mesure des concentrations circulantes de biomarqueurs (EPO, angiotensine II, rénine, aldostérone, pro-ANP, pro-endothéline, CT-proAVP, proadrénomédulline) pour estimer la volémie des patients déterminée par une méthode de référence (marquage des globules rouges au chrome 51) à J2 et J7 de la prise en charge des patients en réanimation.

Les objectifs secondaires de l’étude ENVol sont d’étudier :

- la relation entre le volume sanguin total et la volémie efficace estimée par ETT

- la relation entre biomarqueurs et scores cliniques de gravité : SOFA et IGS II

- la relation entre le volume sanguin total et la microcirculation, en étudiant la microcirculation sublinguale. C’est cet objectif qui constitue le travail rapporté dans ce mémoire

a/Patients :

Les critères d'inclusion ont été :

• Patients hospitalisés pour rupture d'anévrisme avec une atteinte clinique grave définie par un score WFNS de 4 à 5 à l'arrivée à l'hôpital.

• Patients traumatisés crâniens graves définis comme ayant un score inférieur à 8 sur l'échelle de Glasgow (GCS) à l'arrivée à l'hôpital.

• Patients graves polytraumatisés sans traumatisme crânien.

• L’étude ENVol prévoit également l’inclusion de patients avec choc septique à point de départ abdominal

Les critères de non inclusion sont :

• Patients dont l'intubation ne doit pas dépasser plus de 24 heures.

• Patients mineurs


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• Femmes enceintes

• Patients insuffisants cardiaques : NYHA III - IV

• Patients insuffisants rénaux dont la clairance de la créatinine est <30mL/min

b/Analyse statistique et calcul d’effectif :

Une étude préliminaire faite dans notre service [Vigué B, 2006 non publiée] nous permet de faire l'hypothèse que les résultats du volume intravasculaire se partageront en 3 groupes distincts et égaux : les patients normovolémiques, hypovolémiques modérés et sévères.

L’analyse statistique considère une correction de Bonferroni prévue pour 3 groupes, une puissance de 90 % pour un risque α de 0,05. Le calcul d’effectif qui en découle, impose une inclusion de 80 patients au total soit 20 par groupe.

Cette étude a reçu l’accord du C.P.P. de Bicêtre (projet de recherche N°11-045, ENVOL2011-ID RCB : 2011-A01310-41) et le département d’anesthésie réanimation dispose d’un accord de soins courants concernant les mesures de la microcirculation.

Le travail rapporté dans ce mémoire est une analyse intermédiaire des relations entre la microcirculation sub-linguale et le volume sanguin total. Trente-huit patient ont été inclus dans ce travail avec 33 patients pour lesquels ces deux techniques (volémie mesurée au chrome et étude de a microcirculation sub-linguale) ont pu être réalisées à J2 et 23 patients pour lesquels ces deux techniques ont pu être réalisées à J7.

2-Etude microcirculation :

L’étude de la microcirculation constitue un des objectifs secondaires du protocole ENVol avec 3 questions posées :

1/Déterminer la corrélation entre les paramètres macrocirculatoires (débit cardiaque, PAM) et la microcirculation sublinguale estimée par SDF.

2/Déterminer la corrélation entre la volémie efficace estimée par ETT avec mesure des pressions de remplissage du VG (Onde E, rapport E/A et E/E’) et la volémie absolue mesurée par étude de la dilution de globules rouges marqués au chrome 51.

3/Déterminer la corrélation entre la volémie absolue, le volume globulaire et la microcirculation

Pour cela, les données suivantes ont été colligées :

- Cliniques : âge, sexe, poids, motif d’admission, IGS II à l’admission

- Macrocirculatoires : pressions artérielles systoliques, diastolique et moyenne, débit cardiaque, nombre de patients sous catécholamines, lactacidémie et pressions de remplissage du ventricule gauche (vélocité de ‘onde E, rapport E/E’ et E/A).


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- Microcirculatoires : densité capillaire fonctionnelle (FCD), proportion de vaisseaux perfusés (PVP), index de flux microvasculaire (MFI) et index d’hétérogénéité (IH) à J2 et J7.

- Volume sanguin total, volume globulaire et hématocrite mesurée à J2 et J7.

B. METHODES D’EXPLORATIONS :

1- Microcirculation sublinguale :

Les mesures sont effectuées de façon non invasive grâce à un dispositif dédié : le MicroScan® (MicroVision Medical) qui possède le marquage CE0344. Le MicroScan® est une évolution de la technologie d’imagerie par Orthogonal Polarization Spectral (OPS), validée in vitro et in vivo par rapport aux méthodes classiques de microscopie intravitale [31]. Le principe de l’OPS [32] est illustré ci-dessous (figure 2).

Figure 2 : Principe de l’OPS, en vert faisceau polarisé, en rouge faisceau réfléchi non polarisé et en noir faisceau réfléchi polarisé

Un faisceau lumineux polarisé, issu d’une source ponctuelle, est projeté sur le tissu à observer. La plus grande partie de la lumière est réfléchie, reste polarisée puis est rejetée par le polariseur orthogonal. Une autre partie de la lumière polarisée pénètre le tissu, perd sa polarisation, est partiellement absorbée par l’hémoglobine puis réfléchie. Elle est par la suite transmise à une caméra numérique et enregistrée.

La sélection pour la lumière émise d’une longueur d’onde de 548 nm, proche du point isobestique de l’hémoglobine, permet la visualisation des capillaires contenant des érythrocytes. On ne visualise donc que les vaisseaux perfusés. Les images obtenues par cette technique sont comparables à celles que l’on obtiendrait par transluminescence. Le MicroScan® utilise une évolution de ce procédé appelée Sidestream Dark Field (SDF).

Dans cette technique, le capteur lumineux est entouré de plusieurs diodes électroluminescentes émettant une lumière verte de longueur d’onde 530 nm correspondant à


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l’absorption de l’hémoglobine érythrocytaire. L’imagerie SDF améliore encore la qualité des images obtenues, les érythrocytes sont visualisés sous la forme de cellules sombres en mouvement (figure 3). Ces techniques (OPS et SDF) ne sont utilisables que dans le cas de tissus recouverts d’une fine couche épithéliale notamment a muqueuse sub-linguale.

Figure 3 : Principe du SDF

Les images de microcirculation sont recueillies sous forme de vidéos numériques à la fréquence de 25 images par seconde, enregistrées en temps réel sur un ordinateur portable (Apple® MacBook) au format DV-AVI afin d’éviter les pertes de qualité engendrées par une compression informatique. Cinq séquences de 10 à 20 secondes sont enregistrées à chaque étape sur des zones muqueuses distinctes prises au hasard sur l’ensemble du revêtement épithélial.

Le choix délibéré de ne pas se focaliser sur la même région d’intérêt aux différentes étapes est motivé par des impératifs techniques et des arguments physiopathologiques :

-la région d’intérêt visualisée par le MicroScan® lors d’une acquisition a des dimensions de l’ordre de la centaine de micromètres (0,98 x 0,73 mm en technique SDF) rendant illusoire toute tentative de « retrouver » une région d’intérêt après la mobilisation du patient,

-l’hétérogénéité de la microcirculation est un paramètre important de l’évaluation qualitative et quantitative [33].

Les séries de cinq séquences vidéo obtenues sont anonymisées en fin de procédure.

L’analyse des vidéos est réalisée avec le logiciel Automated Vascular Analysis (AVA®) 1.0 (MicroVision Medical) développé par l’Academic Medical Center de l’Université d’Amsterdam (Pays-Bas). Ce logiciel permet une reconnaissance semi-automatique des contours vasculaires


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et le calcul de paramètres considérés comme pertinents dans les derniers consensus sur l’étude de la microcirculation [26, 33] : diamètre des vaisseaux, densité capillaire fonctionnelle. Il gère également différents critères qualitatifs liés à la régularité du flux sanguin.

On analyse au minimum les trois meilleures séquences en terme de stabilité et de mise au point. À l’issue de cette étape, le logiciel est capable de fournir :

- la longueur totale des vaisseaux (L), exprimée en µm,

- la surface de l’image (S), exprimée en µm2,

- la densité capillaire fonctionnelle (FCD), égale au rapport L/S [34] et exprimée en cm/cm2.

- la répartition des vaisseaux en fonction de leur largeur moyenne, exprimée en pourcentage de L. Cette répartition se fait en trois classes : un vaisseau est dit «petit», «moyen» ou «gros» suivant que sa largeur moyenne est inférieure à 25 µm, comprise entre 25 et 50 µm ou supérieure à 50 µm. Les «petits» vaisseaux sont également nommés «microvaisseaux».

Cette classification ne préjuge pas de l’appartenance du vaisseau au compartiment artériolaire, capillaire ou veinulaire. Bien que les « petits » vaisseaux soient essentiellement des capillaires sur le plan fonctionnel, la concordance n’est pas parfaite. Seule l’étude des petits vaisseaux est pertinente pour une analyse comparative de la microcirculation selon les données de la littérature [26] dans la mesure où la plus grande majorité des vaisseaux sublinguaux sont de petite taille. On choisit donc pour l’étude de ne détailler que les résultats des vaisseaux de diamètre moyen inférieur à 25µm.

On réalise ensuite une analyse dite «semi-quantitative» des vaisseaux, en qualifiant le flux sanguin de chacun par l’un des 4 termes suivants : «continu», «lent», «intermittent» et «nul». L’analyse est répétée pour suffisamment de vaisseaux afin de couvrir au moins 20 à 30% de la longueur totale des capillaires. On obtient ainsi une répartition (exprimée en pourcentage) de l’ensemble des vaisseaux en fonction de leur largeur moyenne («petits», «moyens» et «gros») et de la qualité de leur flux sanguin («continu», «lent», «intermittent», et «absent»). On définit alors, pour chaque classe de diamètre, la Proportion de Vaisseaux Perfusés (PVP) comme le pourcentage de vaisseaux ayant un flux sanguin qualifié de «continu» ou «lent». La PVP qualifie plus exactement une perfusion «efficace».

Enfin on effectue une analyse dite «qualitative». L’image est divisée en quatre quadrants qui sont classés en fonction du flux prédominant dans les vaisseaux de petits calibres. Ces flux sont traduits numériquement par 0 pour «absent», 1 pour «intermittent», 2 pour «lent» et 3 pour «continu». On calcule ensuite la moyenne des 4 valeurs. Cette analyse, ou «classification de Boerma» [33] permet d’obtenir pour chaque classe de largeur l’Index de Flux Microvasculaire (MFI).

Enfin, afin d’évaluer l’hétérogénéité de la microcirculation, «l’index d’hétérogénéité» (IH) de chacune des variables microcirculatoires est également calculé. Il est égal, pour un patient et


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une étape donnés, à la différence entre les valeurs maximale et minimale de la variable considérée divisée par sa moyenne [27] par exemple ici, nous avons choisi le MFI.

IH = (flux max – flux min) /MFI

Ainsi, dans cette étude les paramètres microcirculatoires choisis sont la FCD, le MFI, la PVP et l’IH.

2-Echocardiographie trans-thoracique (ETT) :

Les données colligées par ETT sont la FEVG déterminée par la méthode de Simpson ou de Teicholz et le débit cardiaque était obtenu par la formule :

DC = ITV sous aortique (cm) X FC X π X D2 (cm) /4

Où l’ITV représente l’intégrale temps vitesse sous aortique mesurée en mode doppler pulsé, FC représente la fréquence cardiaque par minute et D le diamètre de la chambre de chasse du ventricule gauche.

On effectue également une estimation des pressions de remplissage du ventricule gauche par la mesure de la vitesse de l’onde E (m/s) , et le calcul des rapports E/A et E/E’ en doppler pulsé au niveau de la valve mitrale et en doppler tissulaire au niveau de l’anneau mitral (paroi latérale). On estime qu’un rapport E/E’ < 8 est en faveur de pressions de remplissage basse. Les pressions de remplissages sont considérées élevées pour un rapport E/E’ > 11 ainsi qu’un rapport E/A >2.

3-Volémie absolue : Mesure du volume sanguin total par mesure de la dilution des globules rouges marqués au chrome 51 :

Le volume sanguin total (VST) est mesuré à l'aide de la technique du Chrome 51 et est effectuée à J2 et à J7 de la prise en charge. Les volumes plasmatique (VP) et globulaire (VG) sont déduits du VST et de l'hématocrite (Hte) :

VG (ml) = Hte X VST (ml) et VP (ml) = VST (ml) – VG (ml)

Cet examen est pratiqué couramment au CHU de Bicêtre qui est devenu un centre de référence pour l'ensemble de l'Assistance Publique des Hôpitaux de Paris. Il utilise un marquage radioactif au chrome 51 sur les globules rouges (GR) du patient.

Cet examen est peu irradiant puisque 20 examens utilisant le chrome 51 correspondent à l'exposition induite par une seule radiographie pulmonaire (équivalent de dose efficace de 0,0023 mSv par MBq utilisé versus 0,02 mSv pour une radiographie thoracique ; publication N°53 de la Commission Internationale de Protection Radiologique 1988).

La technique consiste à prélever 10 mL de sang du patient, de marquer les globules rouges prélevés au chrome 51 puis de réinjecter les GR marqués chez le patient.


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Le chromate [51Cr] de sodium est réservé au marquage in vitro des GR d'un patient, qui lui sont ensuite réinjectés (fixation sur la chaine β de l’hémoglobine). Après centrifugation, les GR sont incubés dans une solution radioactive, avec un pH et un milieu contrôlé pour éviter de les endommager. Le [51Cr] non lié est éliminé par des lavages successifs des GR avec une solution saline isotonique. Les GR marqués sont alors remis en suspension dans une solution saline isotonique avant d'être réinjectés.

L’activité radioactive nécessaire afin de marquer les GR (recommandées par le Comité International de Standardisation en Hématologie) pour une estimation du volume total de globules rouges circulants est de 3,7-7,4 kBq/kg de masse corporelle soit 260-520 kBq pour un individu de 70 kg.

Par mesure de précaution et pour éviter toute confusion entre des prélèvements de patients différents, les mesures de volume sanguin ne sont réalisées que pour un patient à la fois. Une fois le sang autologue marqué réinjecté, deux nouveaux prélèvements sont effectués à 15 et 30 minutes. Connaissant précisément la radioactivité injectée (sauf si problème technique comme une erreur de comptage, de pipetage ou une extravasation), la mesure de la radioactivité des derniers prélèvements permet de déterminer le volume sanguin total dans lequel se sont dilués les GR marqués. Le chrome [51Cr] n'est ainsi libéré qu'à la mort du globule rouge puis éliminé essentiellement par le rein (96 %) sans être recapté par d'autres cellules circulantes.

Le résultat obtenu est donc la mesure du volume sanguin total (en mL).

La valeur normale, rapportée au poids du patient, est de 70 ± 10 mL/Kg (tableau 1).

Comme nous l’avons vu précédemment, du VST sera déduit le VP et le VG dont les valeurs normales sont également exposées dans le tableau 1.

Selon les résultats du chrome 51, les patients ont été séparés selon leur mesure du VST en 3 catégories :

- Hypovolémie profonde (<50 mL/Kg)

- Hypovolémie modérée (50-60 mL/Kg)

- Normovolémie (60-80 mL/Kg)

L’hypervolémie est considérée pour un VST supérieur à 80 ml/kg. Ce groupe n’est pas pris en compte dans l’analyse car le nombre estimé de patients appartenant à cette catégorie sera faible et ne pourra constituer un groupe à part entière.


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B. Analyse statistique :

Les corrélations entre les paramètres hémodynamiques macrocirculatoires (PAM, DC) et les paramètres microcirculatoires (FCD, PVP, MFI), les mesures de volémie efficace (onde E, rapport E/A et rapport E/E’ en ETT) et le volume sanguin total ont été réalisée à l’aide d’un test de corrélation de Spearman à l’aide du logiciel Prism® (GrapPad society).

L’analyse des paramètres (onde E, rapport E/A, rapport E/E’, FCD, PVP, MFI) selon les trois groupes volémiques prédéfinis a été réalisée à l’aide d’une ANOVA sur les rangs (facteur groupe) à l’aide du logiciel Prism® (GraphPad society). Un p < 0,05 était considéré comme significatif.


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III. RESULTATS : A. Démographie :

1-Flow chart :

Sur les 43 patients successifs inclus (figure 4) dans le protocole (inclusion des patients de juin 2012 à décembre 2013), 38 ont pu être analysés. La microcirculation sub-linguale n’a pu être réalisée ou était ininterprétable chez 5 patients à J2 et 15 patients à J7. Les principales explications sont soit une mauvaise qualité des images obtenues, soit un état d’agitation ou de confusion incompatible avec des mesures de bonnes qualités. Il existe également des données manquantes concernant les ETT à J2 (9 patients) et J7 (9 patients).

Figure 4 : Flowchart

2-Caractéristiques des patients :

Les patients inclus dans l’étude sont des patients jeunes, 42 ± 17 ans en moyenne (tableau 2) ce qui n’est pas surprenant compte-tenu du recrutement (majorité de patients polytraumatisés ou traumatisés crâniens), 2/3 sont des hommes avec un IGS II médian à 44 [33 -52] (tableau 2).

Les patients présentant un polytraumatisme dont un traumatisme crânien ont été inclus dans le groupe traumatisé crânien. Notre population ne comprend pas de patients septiques en post-opératoire de chirurgie digestive lourde puisque leur inclusion a commencé plus tard. L’effectif se compose à 70 % de patients cérébrolésés et à 30 % de patients polytraumatisés.


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Caractéristiques Valeurs

Age, années 41,6 ± 16,7

Sexe, n (%) M = 26 (68,4%) F = 12 (31,6%)

IGS II 44 [33-52]

Motif d’admission, n (%)

- Hémorragie Sous Arachnoidienne - Traumatisme Crânien - Polytraumatisme

13 (35,1%) 14 (37,8 %) 10 (27%)

Tableau 2 : Caractéristiques générales des patients inclus avec expression en moyenne ± écart type ou médiane [25-75ème percentile] ou pourcentage

B. Mesures :

1-Macrocirculatoires :

La population étudiée est une population de patients stabilisés sur le plan hémodynamique. A J2, 33% des patients sont sous catécholamines et 6% des patients à J7. La fonction cardiaque est préservée avec une FEVG moyenne à 60 % et les pressions de remplissage du ventricule gauche sont basses avec un rapport E/E’ médian à 6,6 [5-8,8] à J2 et 6,2 [5-7,2] à J7. Le débit cardiaque est conservé à J2 et J7 (tableau 3).

Paramètres

Moyenne (SD) J2 J7

PAM, mmHg 91 ± 12 97 ± 14

Lactates, mmol/L 1,1 ± 0,6 1,1 ± 0,9

Noradrénaline, n (%) n = 11 (33%) n = 2 (6%)

Débit cardiaque, L/min 6,0 ± 1,7 6,8 ± 1,9

FEVG, % 60 % (15) 59 % (13)

Onde E, m/s 0,79 [0,66-0,91] 0,71 [0,57-0,73]

E/A 1,0 [0,8-1,3] 1,1 [0,9-1,1]

E/E’ 6,6 [5,0-8,8] 6,2 [5,0-7,2]

Tableau 3 : Données macrocirculatoires et métaboliques exprimées en moyenne ± écart type ou médiane [25-75ème percentile] ou n correspond au nombre de patients (% dans la cohorte)


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2 -Microcirculatoires :

On observe des valeurs de FCD, de PPV, de MFI et d’IH comparables entre J2 et J7. Le MFI et la PVP sont élevés à J2 et à J7 indiquant une bonne perfusion des petits vaisseaux (tableau 4).

Tableau 4 : Données microcirculatoires exprimées en médiane avec [25-75ème percentile]

3-Volémie absolue et volume globulaire :

On observe une diminution du VST à J2 et à J7 (58 ± 12 ml/kg à J2 et 59 ± 11 ml/kg à J7 pour une normale à 70 ± 10 ml/kg) associée à une diminution du volume globulaire à J2 et à J7 (16 ± 4,9 ml/kg à J2 et 18 ± 3,5 ml/kg à J7 pour une normale entre 26 et 30 ml/kg) (tableau 5).

Concernant le degré de volémie, on s’aperçoit que plus de la moitié des patients à J2 et J7 présentent une hypovolémie soit sévère (n=8 soit 24,2 % à J2 et n= 7 soit 21,2 % à J7), soit modérée (n= 10 soit 30,3 % à J2 et n = 12 soit 36,4 % à J7) alors même qu’ils sont stabilisés sur le plan hémodynamique (tableau 5).

Microcirculation Médiane [25-75] J2 J7 p

Densité capillaire fonctionnelle : FCD (cm/cm2)

201 [192-224]

197 [187-217]

0,83

Pourcentage de vaisseaux perfusés : PVP (%)

95

[83-98]

93

[81-98] 0,63

Index de flux microvasculaire : MFI

2,75 [2,45-2,88]

2,63 [2,35-2,83

]

0,37

Index d’hétérogénéité : IH

0,26 [0,15-0,58]

0,42

[0,20-0,53] 0,30


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Volémie

Moyenne (SD) J2 J7

Volume globulaire en : - ml - ml/kg

1221 ± 390

16 ± 4,9

1347 ± 418

18 ± 3,5

Hématocrite mesurée en % 27,6 ± 4,6) 31,0 ± 3,3

Volume sanguin total en : - ml - ml/kg

4474 ± 1140 58 ± 11,8

4600 ± 1323 59 ± 10,7

Classification : n (%) - Hypovolémie sévère < 50 ml/kg - Hypovolémie modérée : 50-60 ml/kg - Normovolémie 60-80 ml/kg - Hypervolémie > 80ml/kg

8 (24,2)

10 (30,3) 15 (45,5)

0

7 (21,2)

12 (36,4) 13 (39,4)

1 (3,0)

Tableau 5 : Résultats des mesures de volume sanguin total et volume globulaire par étude de la dilution de globules rouges marqués au chrome 51. Les résultats de volémie sont exprimés en moyenne ± écart type, la classification est exprimée en

nombre de patients avec (% représenté dans la population)

En analysant les données brutes on s’aperçoit que le VP est diminué chez 27 % de la population étudiée à J2 et à J7 alors que le VG est diminué de manière constante, >95 % à J2 et à J7 (tableau 6). On considère des valeurs basses pour des mesures inférieures à la valeur normale moins 5 ml/kg (correspondant à l’écart-type) soit 35 ml/kg pour le VP et 25 ml/kg pour le VG (valeurs normales reprises dans le tableau 1).

Volumes J2 J7

VP < 35 ml/kg, n(%) 9 (27) 9 (27)

VG < 25 ml/kg, n(%) 32 (97) 33 (100)

Tableau 6 : Nombres de patients présentant une baisse du volume plasmatique (VP) et du volume globulaire (VG) à J2 et J7 de prise en charge, (% représenté dans la population)


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C.Corrélations :

1-Microcirculation et volémie efficace :

La PAM est le seul paramètre faiblement corrélé à la microcirculation. A J2, le PVP et le MFI sont faiblement corrélés à la PAM, avec des coefficients de corrélations négatifs suggérant que toute augmentation de la PAM s’accompagnerait d’une diminution de la perfusion des petits vaisseaux avec altération du flux. Le débit cardiaque n’est pas corrélé à la microcirculation (tableau 7).

Microcirculation Macrocirculation J2 J7

rho p rho p

PVP PAM -0,46 0,01 0,28 0,20

DC -0,27 0,22 -0,32 0,23

FCD PAM 0,25 0,19 0,41 0,04

DC -0,06 0,79 -0,21 0,23

MFI PAM -0,36 0,05 0,14 0,53

DC -0,25 0,25 -0,06 0,82

Tableau 7 : Corrélations des paramètres microcirculatoires : Pourcentage de Vaisseaux Perfusés (PVP) Densité Capillaire Fonctionnelle (FCD), Index de Flux Microvasculaire (MFI), et de paramètres macrocirculatoires : Débit Cardiaque (DC) et PAM

Rho correspond au coefficient de corrélation de Spearman, p considéré significatif si <0.05

2-Corrélation Volémie absolue et efficace :

Il n’existe pas de corrélation entre la volémie absolue et la volémie efficace évaluée par échographie avec l’estimation des pressions de remplissage du ventricule gauche (vélocité de l’onde E mitrale, rapport E/A et E/E’) (tableau 8).


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ETT Volémie

en ml/kg

J2 J7

rho p rho p

Onde E VG 0,07 0,77 -0,14 0,56

VST 0,26 0,29 -0,02 0,95

E/A VG 0,07 0,25 -0,10 0,62

VST 0,26 0,07 -0,07 0,75

E/E’ VG 0,06 0,75 -0,01 0,97

VST 0,15 0,45 -0,07 0,72

Tableau 8 : Corrélation volémie efficace estimée par indices ETT reflétant les pressions ventriculaires gauche et absolue avec Volume Sanguin Total (VST) et volume globulaire (VG)

L’analyse des indices échographiques évaluant les pressions de remplissage par ANOVA en fonction des groupes de volémies ne retrouve pas de différence significative (tableau 9).

J2 J7

Paramètres <50 ml/kg 50-60 ml/kg >60 ml/kg p <50 ml/kg 50-60 ml/kg >60 ml/kg p

E/E’ 5 [4,5-8,8]

6 [5,0-11,4]

7 [5,2-8,6] 0.82 5,5

[5,0-9,0] 6,6

[4,7-7,5] 6,4

[4,4-8,6] 0.99

Onde E, cm/s

0,61 [0,54-0,83]

0,83 [0,66-0,97]

0,79 [0,70-0,83] 0.46 0,93

[0,65-1,10] 0,57

[0,55-0,86] 0,70

[0,62-0,86] 0.62

E/A 0,92 [0,78-1,12]

1,00 [0,77-1,27]

1,26 [0,83-1,73] 0.32 1,17

[1,06-1,37] 0,97

[0,79-1,3] 1,22

[0,92-1,43] 0.32

Tableau 9 : Résultats des tests ANOVA sur les rangs en fonction des groupes de volémie (<50 ml/kg : hypovolémie sévère, 50-60 ml/kg : hypovolémie modérée et >60 ml/kg normovolémie) les résultats sont exprimés en médiane [25-75 ème

percentile]

3-Corrélation Microcirculation et Volume sanguin total et globulaire :

Il n’existe pas de corrélation entre le volume sanguin total ou le volume globulaire, et les paramètres microcirculatoires (tableau 10).


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Microcirculation Volémie

en ml/kg

J2 J7

rho p rho p

PVP VG 0,08 0,69 0,07 0,77

VST 0,05 0,79 -0,10 0,67

FCD VG 0,07 0,74 -0,09 0,71

VST 0,17 0,38 -0,15 0,51

MFI VG 0,07 0,74 -0,02 0,94

VST 0,20 0,31 -0,12 0,61

Tableau 10 : Corrélation Microcirculation : Pourcentage de Vaisseaux Perfusés (PVP) Densité Capillaire Fonctionnelle (FCD), Index de Flux Microvasculaire (MFI) et volémie absolue avec Volume Sanguin Total (VST) et volume globulaire (VG)

L’analyse par ANOVA n’objective pas de différence significative des paramètres microcirculatoires selon le groupe de volémie (tableau 11).

J2 J7

Paramètres <50 ml/kg 50-60 ml/kg >60 ml/kg p <50 ml/kg 50-60 ml/kg >60 ml/kg p

FCD 191 [165-219]

194 [181-252]

204 [193-226] 0.74 195

[169-213] 214

[179-240] 196

[180-212] 0.41

PVP 95 [67-99]

85 [80-99]

95 [67-99] 0.68 80

[40-99] 92

[75-97] 96

[81-99] 0.65

MFI 2 ,75 [2,53-2,86]

2,50 [2,44-2,98]

2,75 [2,0-2,98] 0.88 2,20

[1,46-2,82] 2,58

[2,41-2,81] 2,75

[2,35-2,88] 0.44

Tableau 11 : Résultats des tests ANOVA sur les rangs en fonction des groupes de volémie (<50 ml/kg : hypovolémie sévère , 50-60 ml/kg : hypovolémie modérée et >60 ml/kg normovolémie ) les résultats sont exprimés en médiane [25-75 ème percentile], FCD densité capillaire fonctionnelle, PVP pourcentage de vaisseaux perfusés, MFI microvascular flow index


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IV.Discussion : 1/ Dans notre étude, nous retrouvons 50 % de patients hypovolémiques à J2 et J7 d’hospitalisation avec une proportion non négligeable d’ hypovolémies sévères, 24 et 20 % à J2 et J7 respectivement.

2/ Nous retrouvons une corrélation modeste entre les paramètres hémodynamiques macrocirculatoires et microcirculatoires puisque seule la PAM est corrélée au PVP et au MFI à J2 et au FCD à J7,). Ces résultats suggèrent que potentiellement une augmentation de PAM pourrait induire une altération du flux et du nombre de vaisseaux perfusés et une augmentation de la densité capillaire.

3/ Par contre, nous n’avons pas retrouvé de corrélation entre la volémie efficace estimée par des critères statiques échographiques (rapport E/E’, onde E et rapport E/A) et la volémie absolue mesurée par la méthode de référence (GR marqués au chrome 51). Les critères échographiques statiques n’étaient également pas différents significativement après comparaison selon l’importance de la volémie des patients (normovolémique, hypovolémique modéré et hypovolémique sévère).

4/ Enfin, nous n’avons pas mis en évidence de corrélation entre le volume sanguin total ou le volume globulaire et la microcirculation sub-linguale même après comparaison par groupe de volémie.

Un des résultats les plus marquants de notre étude est la proportion de patients hypovolémiques. L’hypovolémie est modérée en moyenne (58 ml/kg pour une normale à 70 ± 10 ml/kg) et est principalement due à la baisse du volume globulaire (16 ± 5 ml/kg à J2 et 18 ± 3 ml/kg à J7 pour une normale à 30 ± 5 ml/kg chez l’homme). Cette baisse du VG est relativement précoce dans une population qui comprend 30 % de patients polytraumatisés et 70 % de patients cérébrolésés (chirurgie en urgence et saignement péri-opératoire) alors que le volume plasmatique semble conservé (42 ± 8 ml/kg à J2 et 41 ± 8,2 ml/kg à J7 en moyenne pour une normale à 40 ± 5 ml/kg chez l’homme).

Cependant, en regardant les données brutes on s’aperçoit que le VP est diminué chez 27 % de la population étudiée à J2 et J7 alors que le VG est constamment diminué (>97% patients, tableau 6). Cela confirme donc que le VP est moins impliqué que le VG dans l’hypovolémie, probablement car sa régulation est plus rapide.

Plusieurs causes pourraient expliquer cette hypovolémie à J2 persistante à J7 :

- Les effets d’une politique restrictive notamment chez les traumatisés thoraciques ou les patients présentant un OAP neurogénique. Cependant, ceci est peu probable puisque les patients avec dysfonction systolique du ventricule gauche étaient exclus (à savoir les patients avec OAP neurogénique). De plus, la proportion de patients traumatisés thoraciques ayant développé une détresse respiratoire à même de limiter


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la réanimation volémique concerne uniquement deux patients, ce qui ne pourrait expliquer notre résultat.

- Le saignement et le syndrome de réponse inflammatoire systémique post-opératoire avec fuite capillaire persistante. Cette explication est très plausible à J2, à la phase aigue de la pathologie qui a amené à l’hospitalisation en réanimation. A J7, on s’attend à ce que le syndrome inflammatoire s’amenuise puisqu’on est à distance de la pathologie initiale, or, il n’est pas observé de diminution de la proportion des patients hypovolémiques. Cependant, seule une évaluation du statut inflammatoire des patients pourrait permettre d’investiguer cette hypothèse. L’étude des biomarqueurs hormonaux prévus dans l’étude ENVol pourrait apporter un élément d’information.

- La population de patients cérébrolésés, pouvant présenter une polyurie secondaire à un diabète insipide ou à un syndrome de perte de sel. Encore une fois, l’étude des profils hormonaux, prévue à la fin de l’inclusion des patients pourrait permettre de développer cette hypothèse.

L’étude de la microcirculation dans notre population a retrouvé une altération modeste des paramètres microcirculatoires qui était comparable à J2 par rapport à J7. La faible corrélation retrouvée entre les paramètres hémodynamiques systémiques (PAM, DC) et la perfusion microcirculatoire est cohérente puisque plusieurs études retrouvent un découplage entre les paramètres hémodynamiques macrocirculatoires (débit cardiaque, pression artérielle moyenne) et la microcirculation chez les patients de réanimation, notamment à la phase précoce du choc septique qui demeure la pathologie la plus étudiée sur le plan microcirculatoire [28, 29, 35, 36]. En effet, au cours du sepsis, on décrit la persistance de désordres microcirculatoires alors même que l’hémodynamique systémique est restaurée et la volémie optimisée, sans que les paramètres macro-hémodynamiques ne soient quantitativement corrélés aux désordres microcirculatoires. Certaines études réalisées à la phase initiale du choc septique retrouvent une corrélation entre la microcirculation et la PAM [27, 37] et une seule étude retrouve une amélioration de la perfusion des petits vaisseaux et du MFI lors de l’augmentation de la PAM à 85 mmHg versus 65 mmHg mais sur un petit effectif (6 patients) [38]. Dans notre étude, nous retrouvons des coefficients de corrélation négatifs indiquant une évolution inverse entre la PAM et certains paramètres microcirculatoires (PVP et MFI à J2). Ce résultat est étonnant mais dans un contexte d’hypovolémie, l’excès de vasoconstriction peut mener à une baisse de la perfusion tissulaire.

Concernant la relation entre la volémie efficace évaluée par échographie et la volémie absolue, non seulement aucune corrélation n’a été retrouvée mais aucune différence de mesures faites en doppler mitral n’est mise en évidence selon les groupes de volémie (normovolémie, hypovolémie modérée, hypovolémie sévère). Nous observons des valeurs de pression de remplissage du ventricule gauche relativement basses puisque le rapport E/E’ médian est à 6,6 [5-8,8] à J2 et 6,2 [5-7,2] à J7, ces dernières ne sont pas corrélées à la volémie absolue. Notre population comprend des patients avec une fonction systolique normale (FEVG = 60 %) et jeunes (42 ± 17 ans) sans troubles de la fonction diastolique a


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priori. Ainsi, la constatation de pressions de remplissage du VG normales-basses est probablement liée à la bonne fonction cardiaque capable de maintenir des pressions normales ou basses pour des niveaux très variables de volémie. De plus, on peut en partie expliquer ce résultat par le fait que la volémie efficace n’est pas un volume fixe mais dépend de plusieurs facteurs interagissants entre eux (notamment fonction cardiaque et tonus vasomoteur), représentant un modèle complexe ne pouvant être réduit par une relation linéaire à la volémie absolue. Les moyens diagnostiques (flux mitral en ETT) dont on se sert en pratique clinique ne reflètent donc pas la volémie absolue du patient.

Aucune corrélation n’a été objectivée entre la perfusion microcirculatoire et la mesure de la volémie absolue. Ce résultat est intéressant sur le plan physiologique car il démontre que dans notre population, l’hypovolémie absolue est suffisamment compensée pour permettre une perfusion microcirculatoire satisfaisante. Cette compensation peut intervenir à deux niveaux :

- un maintien de la volémie efficace malgré la diminution de la volémie absolue - une régulation vasculaire à l’échelon microcirculatoire qui préserve la perfusion

tissulaire

Notons que l’évaluation de la microcirculation dans notre population révèle une perfusion microcirculatoire préservée (MFI = 2,8 [2,5 -2,9] et PPV = 95 [84 -99] % à J2) par rapport au choc septique (MFI = 2 [1,8 -2,5] et PPV = 63 [48 -71] % dans l’étude de De Backer et al) [39] ou au choc hémorragique (MFI = 1,8 [1,4 -2,5] et PPV = 58 [30 -81] % dans l’étude de Tachon et al)[30] . Ainsi, malgré l’hypovolémie absolue mise en évidence chez 50 % des patients, la perfusion tissulaire (mesurée par SDF) est préservée. Entreprendre un remplissage vasculaire pour corriger cette hypovolémie serait inutile dans l’optique d’améliorer une perfusion tissulaire déjà satisfaisante (Tableau 12).

Concernant le VG, il est abaissé chez 97 % (seuil de 25 ml/kg retenu) des patients à J2 et J7 définissant une anémie (tableau 11). Il n’existe pas de seuils de transfusion fixés sur le VG car il n’est pas mesuré en pratique clinique. Si l’on s’intéresse au taux d’hémoglobine (Hb) dans notre cohorte, on s’aperçoit qu’avec un seuil à 7 g/dl, aucun patient n’aurait été transfusé que ce soit à J2 ou J7 et 5 patients auraient été transfusés à J2 si on considère un seuil à 8 g/dl (sachant que dans la population l’Hb moyenne est à 8,5 ± 1,2 g/dl à J2 et 10,5 ± 0,9 g/dl à J7). L’anémie peut avoir des conséquences délétères chez le patient cérébrolésé [40-42] (données contradictoires sur le sujet), cependant la transfusion est clairement associée à un surcroît de complications en réanimation [6, 41]. L’utilisation de seuils d’hémoglobine pour proposer une transfusion est imprécise notamment dans la fourchette des seuils utilisés soit 7 à 10 g/dl. Pour cette raison, il serait intéressant de disposer de moyens de dépistage des patients chez qui la transfusion pourrait apporter un bénéfice. Dans la littérature, la transfusion (indication portée sur un seuil d’hémoglobine ou d’hématocrite) n’améliore la microcirculation que chez les patients présentant des altérations microcirculatoires pré-existantes alors qu’elle génère des altérations chez les patients dont la microcirculation était normale [43]. Ainsi, l’évaluation de la perfusion tissulaire par SDF pourrait aider à préciser l’indication de transfusion chez les patients en dehors des signes de mauvaise tolérance.


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Toutefois, nos résultats ne montrent pas de corrélation entre le VG et la microcirculation, si bien que cette dernière ne permet pas de dépister dans notre population de patients cérébrolésés ceux qui ont un VG diminué (signifiant un déficit globulaire important).

Il existe plusieurs limites à cette étude :

Les limites des techniques en elle-même en commençant par l’ETT qui reste traditionnellement un examen opérateur dépendant mais peu pour le Doppler mitral (dans notre étude 4 opérateurs différents mais tous ayant un DIU d’échocardiographie). Le choix des paramètres est également discutable avec l’absence de paramètres dynamiques évaluant mieux la volémie efficace (utilisation de critères statiques par évaluation des pressions de remplissage du ventricule gauche). L’utilisation de paramètres dynamiques aurait également pu donner des résultats différents en reflétant mieux la volémie efficace, comme l’évaluation des variations respiratoires de la veine cave inférieure ou de débit cardiaque après épreuve de lever de jambe.

La microcirculation sub-linguale est réalisable difficilement chez les patients conscients, extubés et/ou agités créant des artéfacts empêchant une analyse correcte et entrainant une perte de données. De plus, la microcirculation sublinguale est un reflet de la perfusion tissulaire digestive (à distance d’un sepsis abdominal) mais sa corrélation avec la perfusion des autres organes n’est pas décrite [44].

La microcirculation est peu altérée dans notre cohorte et ne permet pas de généraliser nos résultats à des patients présentant une microcirculation plus altérée. Notre cohorte comprend 1/3 de patients polytraumatisés. Il a été récemment décrit une altération de la microcirculation durant les 72 heures suivant la prise en charge de patients en choc hémorragique post-traumatique [30]. Ces observations sont peut être masquées dans notre cohorte par la grande proportion de patients présentant une hémorragie méningée ou un traumatisme crânien pur et dont la microcirculation est peu altérée, ainsi que par le choix de réaliser les mesures à J2 et à J7 de prise en charge donc après « stabilisation ». A titre comparatif, le tableau 12 résume les données microcirculatoires de patients septiques et en choc hémorragique avec altération de la microcirculation initiale qui s’améliore à J2. Une analyse des sous-groupes comprenant notamment les patients septiques et les patients polytraumatisés pourrait donner des résultats différents. Ainsi, la finalisation de l’étude ENVol avec un groupe complet de patients polytraumatisés et un groupe sepsis abdominal pourrait apporter des informations complémentaires intéressantes.


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Tableau 12 : Récapitulatifs des données microcirculatoires : Pourcentage de Vaisseaux Perfusés (PVP) Densité Capillaire Fonctionnelle (FCD), Index de Flux Microvasculaire (MFI) dans une population de patients septiques et en choc hémorragique d’après [30, 39], les données sont exprimées en médiane avec [25ème - 75ème percentile]

Concernant ces résultats, il est possible que l’on n’ait pas pu mettre en évidence de corrélation entre les différents paramètres du fait de la taille de l’effectif (38 patients au total sur les 80 prévus d’ici la fin de l’étude avec des données manquantes et au final 33 mesures de microcirculation et de volémie à J2 mais seulement 23 à J7), du type de population étudiée (patients cérébrolésés), d’une microcirculation initiale peu altérée et du fait qu’il s’agisse d’une analyse intermédiaire.

En conclusion, notre étude n’a pas retrouvé de corrélation entre la microcirculation sub-linguale et le volume sanguin total ou le volume globulaire, entre la volémie efficace et absolue, et une corrélation modeste entre la PAM et la microcirculation mais pas avec le débit cardiaque. En dépit de ces résultats négatifs, notre étude nous a permis de montrer qu’il existe probablement une sous-estimation de l’hypovolémie qui est fréquente (50 %) et persistante chez les patients de réanimation et que celle-ci a peu d’effet sur la perfusion tissulaire (dans notre population de patients cérébrolésés) probablement du fait d’une vasorégulation préservée. Une étude incluant des groupes de patients « polytraumatisés » ou avec « un sepsis abdominal » (objectif de l’étude ENVol avant la fin de cette année) apparaît être un complément indispensable.

Etude Population N Jour PVP FCD MFI IH

Tachon, G. (CCM 2014)

Contrôle 9 1 97 [92-98]

280 [253-303]

3,0 [2,9-3]

0.10 [0.08-0.13]

Choc hémorragique

9 1 (SOFA < 6)

58 [30-81]

235 [205-269]

1.8 [1.4-2.5]

0.50 [0.29-0.60]

9 1 (SOFA > 6)

18 [16-34]

200 [180-220]

1.2 [1.1-1.5]

1,00 [0.63-1.15]

9 2 (SOFA < 6)

66 [48-82]

262 [220-290]

1.9 [1.7-2.4]

0.28 [0.25-0.37]

9 2 (SOFA > 6)

45 [16-34]

220 [210-233]

1.5 [1.2-1.8]

0.56 [0.46-0.91]

De Backer, D.

(CCM 2013)

Contrôle 10 94 [92-95]

Choc septique

204 1 63 [48-71]

170 2,0 [1.8-2.5]

0.36 [0.21-0.58]

48 2 74 [57-82]

310 2.5 [1.9-2.8]

0.26 [0.19-0.46]

Notre étude

Cérébrolésés et

polytraumatisés

33 2 95 [84-99]

201 [192 -224]

2.8 [2.4-2.9]

0.26 [0.15-0.58]


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V .RESUME Introduction : Le but de la réanimation hémodynamique est d’assurer une perfusion et une oxygénation tissulaire adéquate notamment via l’optimisation de la volémie. Celle-ci est le plus souvent guidée par la lactacidémie ou des paramètres macrocirculatoires dynamiques comme les indices prédictifs de réponse au remplissage vasculaire (reflets de la volémie efficace) qui n’évaluent pas quantitativement la volémie des patients. L’étude de la microcirculation sublinguale est une technique permettant d’observer la perfusion tissulaire in vivo et en temps réel. Nous proposons d’étudier les relations entre la volémie absolue mesurée au lit du patient par la méthode de référence (chrome 51), la perfusion tissulaire évaluée par microcirculation sublinguale et la volémie efficace évaluée par ETT (analyse intermédiaire de l’étude ENVol en cours dans le service).

Matériel et méthodes : Il s’agit d’une étude prospective observationnelle non interventionnelle réalisée en réanimation chirurgicale à l’hôpital Bicêtre sur une population de patients cérébrolésés (70%) et polytraumatisés (30%). La perfusion microcirculatoire sublinguale (mesurée par SDF) et la volémie absolue des patients (mesurée au chrome 51) étaient mesurées à J2 et J7. Une corrélation était recherchée entre les paramètres microcirculatoires et macrocirculatoires (PAM, DC), entre la volémie efficace (ETT) et la volémie absolue (mesurée au chrome 51), entre la volémie absolue et la perfusion microcirculatoire par un test de corrélation de Spearman et par ANOVA sur les rangs (effectuée selon la volémie mesurée au chrome 51 : hypovolémie sévère, hypovolémie modérée et normovolémie). Les données hémodynamiques, la lactacidémie, l’IGS II, les données microcirculatoires (FCD, PPV, MFI et IH) et la mesure du volume sanguin total et du volume globulaire ont été colligés.

Résultats : Nous avons inclus 38 patients dans l’étude. 33 mesures de la perfusion microcirculatoire et de la volémie ont été réalisées à J2 et 23 à J7. La population étudiée se compose d’hommes (à 70 %), de 42 ± 17 ans en moyenne, avec un IGS II médian à 43 [33-52]. On retrouve une diminution de la volémie absolue (58 ± 12 ml/kg à J2 et 59 ± 11 ml/kg à J7) par baisse du volume globulaire (16 ± 5 ml/kg à J2 et 18 ± 3 ml/kg à J7) et 50 % de patients présentaient une hypovolémie modérée à sévère à J2 et J7. La perfusion microcirculatoire était modestement altérée à J2 et à J7. Notre étude retrouve uniquement une faible et inconstante corrélation entre la PAM et la microcirculation mais pas avec le débit cardiaque. Il n’existe pas de corrélation entre la volémie absolue (mesurée au chrome 51) et efficace (mesurée en ETT) ou entre le volume sanguin total et la perfusion microcirculatoire.

Discussion et conclusion : Dans une population majoritairement de patients cérébrolésés, notre étude a mis en évidence une importante sous-estimation de l’hypovolémie (50 % des patients). Cette hypovolémie absolue n’est pas corrélée à la mesure de la volémie efficace évaluée par échocardiographie et n’est pas associée à une hypoperfusion tissulaire. Une analyse comprenant notamment un groupe de patients polytraumatisés et un groupe de patients avec sepsis sévère paraît indispensable afin de compléter ces données.


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MEMOIRE Pour l’obtention du Diplôme d’Etudes …medias.desar.org/Memoires-Theses/Memoires/2014/c... · secondaire à une baisse du débit cardiaque, une baisse de l’hémoglobine,