Mémoire DES TANAKA

[IAR Paris]. h.

p://ins3tut-‐ar.org Licen

ce (by-‐nc-‐sa).

ACADÉMIE DE PARIS Année 2012

MÉMOIRE

pour l’obtention du Diplôme d’Études Spécialisées d’Anesthésie – Réanimation

Coordonnateur : Monsieur le Professeur D. JOURNOIS

Par

Sébastien TANAKA

présenté et soutenu le 11 avril 2012

COMPARAISON DES EFFETS MACROCIRCULATOIRES ET

MICROCIRCULATOIRES DU REMPLISSAGE VASCULAIRE CHEZ LE PATIENT DE

REANIMATION

Travail effectué sous la direction du Pr. J. DURANTEAU

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LISTE DES ABREVIATIONS AVA® : Automated Vascular Analysis ΔPP : variation de la pression pulsée FCD : densité capillaire fonctionnelle IC : index cardiaque IH : index d’hétérogénéité MFI : index de flux microvasculaire OPS : spectroscopie orthogonale polarisée PAD : pression artérielle diastolique 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 RV : remplissage vasculaire SDF: Sidestream Dark Field VES: volume d’éjection systolique VTDVG: volume télédiastolique du ventricule gauche

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1. Introduction .................................................................................................................................5 2. Matériels et Méthodes...............................................................................................................7 2.1 Patients............................................................................................................................................................7

2.2 Epreuve de remplissage vasculaire .....................................................................................................7

2.3 Paramètres macrocirculatoires............................................................................................................8

2.4 Microcirculation et technologie Sidestream Dark Field ...........................................................8

2.5 Analyse des vidéos et paramètres microcirculatoires ............................................................. 13

2.6 Analyses statistiques............................................................................................................................... 16

3. Résultats ..................................................................................................................................... 17 3.1 Flow-chart................................................................................................................................................... 17

3.2 Caractéristiques des patients.............................................................................................................. 17

3.3 Répartition des vaisseaux..................................................................................................................... 18

3.4 Epreuve de remplissage vasculaire .................................................................................................. 18

3.4.1 Paramètres macrocirculatoires ...........................................................................................18

3.4.2 Paramètres microcirculatoires ...........................................................................................19

3.4.3 Relation entre microculation et macrocirculation .....................................................21

4. Discussion .................................................................................................................................. 24 4.1 Méthodologie ............................................................................................................................................. 24

4.2 Microcirculation en pratique clinique ............................................................................................ 26

4.3 Concernant les résultats : microcirculation et remplissage vasculaire ........................... 27

4.4 Conclusion et perspectives ................................................................................................................... 29

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1. Introduction

Le remplissage vasculaire est une thérapie essentielle en anesthésie et en réanimation.

Il permet d’augmenter le volume liquidien contenu dans le réseau veineux capacitif

afin d’y restaurer le volume intra-vasculaire, augmentant ainsi la pression systémique

moyenne (PSM) et donc le gradient entre PSM et pression de l’oreillette droite

(POD). Ce gradient POD-PSM est le principal déterminant du retour veineux, et donc

du volume télédiastolique du ventricule gauche (VTDVG). Pour guider le remplissage

vasculaire, il est actuellement recommandé de se guider sur des paramètres statiques

et dynamiques macrovasculaires [1]. La faible pertinence des indices statiques (PVC,

mais aussi pression pulmonaire d'occlusion (PAPO)) à prédire la réponse cardiaque au

remplissage a conduit à rechercher des indices dynamiques de précharge-dépendance

[2, 3]. Ainsi chez un patient sédaté, ventilé et en rythme sinusal, la variabilité

respiratoire de la pression pulsée (PP) (delta PP = (PPmax – PPmin)/ [(PPmax +

PPmin)/2)] x 100) est devenue l'indice dynamique de précharge-dépendance le plus

utilisé. Une valeur supérieure à 12-13 % rend probable une augmentation de plus de

15 % du débit cardiaque au remplissage.

Le but ultime du remplissage vasculaire est la restauration d'une perfusion

microvasculaire et d'un transport artériel en oxygène tissulaire permettant de

maintenir un métabolisme cellulaire sans souffrance cellulaire.

Cependant, la relation entre micro et macrocirculation apparait complexe chez les

patients de réanimation. Ainsi, De Backer et coll. n’ont pas trouvé de corrélation entre

la macrocirculation et la circulation sublinguale après l’administration de dobutamine

chez des patients en choc septique [4]. De la même manière, Dubin et coll. n’ont pas

restauré les paramètres microcirculatoires après avoir augmenté la pression artérielle

avec de la noradrénaline chez des patients en choc septique [5]. L’existence

d’altérations de la microcirculation chez les patients de réanimation, malgré une

correction des paramètres hémodynamiques macrocirculatoires, explique en partie

cette apparente dissociation entre la macrocirculation et la microcirculation.

Concernant les effets microcirculatoires du remplissage vasculaire, ces derniers

demeurent peu documentés. Récemment, Pottecher et al. [6] ont évalué l'effet du lever

de jambe passif et d'une expansion volémique sur la microcirculation sublinguale

chez des patients en sepsis sévère et en choc septique lors des 24 premières heures de

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leur admission en réanimation (tous les patients étaient précharge-dépendants). Une

amélioration des paramètres microvasculaires ont été observés lors de l'expansion

volémique et lors du lever de jambe passif. Les modifications microcirculatoires

n'étaient pas expliquées par des modifications rhéologiques ou par des modifications

de pression artérielle. Une relation non linéaire apparait exister entre les modifications

de débit cardiaque et les modifications de microcirculation. Ceci illustre que les

relations débit cardiaque et microcirculation sont complexes chez les patients en choc

septique. Ceci est vraisemblablement du au fait que la réponse microcirculatoire au

remplissage vasculaire n'est pas assimilable simplement à la réponse cardiaque. Ceci a

été confirmé par Ospina-Tascon et al. [7] qui ont observé une moindre réponse

microcirculatoire à l'expansion volémique à la phase tardive du sepsis (>48h du

diagnostic) en comparaison à la phase précoce (<24h du diagnostic). La réponse

microvasculaire était dissociée de la réponse macrovasculaire (PAM et débit

cardiaque).

Ces résultats doivent nous pousser à monitorer la microcirculation pour évaluer

l'impact du remplissage vasculaire.

Ainsi, l’objectif de ce travail est de préciser l’impact d’un remplissage vasculaire

par cristalloïdes sur la microcirculation sublinguale et la relation entre la

macrocirculation et la microcirculation de patients de réanimation.

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2. Matériels et Méthodes

2.1 Patients

Il s’agit d’une étude monocentrique réalisée dans le service de réanimation

chirurgicale du CHU de Bicêtre (Le Kremlin-Bicêtre, France). Cette étude est

observationnelle et n’entraîne aucune modification dans la prise en charge des

patients. Cette étude a été approuvée par le comité consultatif de protection des

personnes dans la recherche biomédicale de Bicêtre et s’inscrit dans les dispositifs de

la loi Huriet (n°IRB00006477). Le comité n’a pas retenu l’obligation de consentement

pour l’inclusion des patients dans l’étude.

Pouvait être inclus dans l’étude tout patient adulte, hospitalisé en réanimation, dans

les premières 48heures de son admission, intubé, sédaté, sous ventilation mécanique

contrôlée, équipé d’un catéther artériel et dont le débit cardiaque était monitoré par

doppler oesophagien (CardioQ®, Deltex Medical), chez lequel une épreuve de

remplissage vasculaire était décidée par le médecin en charge du patient. L’indication

de cette épreuve pouvait reposer sur un ou plusieurs des éléments suivants : une

pression artérielle moyenne < 65mmHg, une valeur supérieure à 12-13 % du delta PP,

un débit urinaire <0.5ml/kg/h sur deux heures, une augmentation du lactate artériel

plasmatique (>2.0mEq/l) ou la présence de marbrures.

2.2 Epreuve de remplissage vasculaire

Après prescription d’une épreuve de remplissage vasculaire par le médecin en charge

du patient, 500 mL de sérum physiologique sont administrés en 15 min. Les

paramètres macrocirculatoires et microcirculatoires ont été recueillis avant et après

cette épreuve de remplissage vasculaire. Les paramètres ventilatoires, les sédatifs et

les drogues vaso-actives sont maintenus constants pendant la procédure.

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2.3 Paramètres macrocirculatoires

Les paramètres notés en début de procédure comprennent les données

démographiques du patient (âge, sexe, poids, taille), les antécédents significatifs, les

différents traitements en cours (en particuliers les catécholamines), les paramètres de

ventilation mécanique, le score IGS II à l’admission, le motif et la date d’entrée en

réanimation.

Les paramètres macrovasculaires recueillis incluaient la fréquence cardiaque, la

pression artérielle systolique, moyenne et diastolique (PAS, PAM, PAD), l’index

cardiaque (IC), le volume d’éjection systolique (VES) et la variation de la pression

pulsée (∆PP (%)). La position du doppler oesophagien était ajustée pour obtenir le

meilleur signal du flux artériel de l’aorte descendante.

2.4 Microcirculation et technologie Sidestream Dark Field

Plusieurs mesures de la microcirculation sublinguale sont réalisées pendant le

remplissage vasculaire. Ces 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 Spectroscopie

Orthogonale Polarisée, validée in vitro et in vivo par rapport aux méthodes

classiques de microscopie intravitale [8]. Le principe de l’OPS [9] est illustré dans la

figure 1 ; il est basé sur un faisceau lumineux, issu d’une source ponctuelle, polarisé

et projeté sur le tissu à observer. La plus grande partie de la lumière est réfléchie,

garde sa polarisation et est rejetée par le polariseur orthogonal. Une autre partie de la

lumière polarisée pénètre le tissu en profondeur, perd sa polarisation, est en partie

absorbée par l’hémoglobine et est finalement réfléchie. 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 et

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9

l’obtention d’images d’excellente qualité avec un contraste élevé. La réflexion de la

lumière constitue en fait une source lumineuse virtuelle en profondeur du tissu. Les

images obtenues sont ainsi comparables à celles que l’on obtiendrait par

transluminescence. Cette lumière dépolarisée est transmise à une caméra numérique et

enregistrée.

Le MicroScan® utilise une évolution de ce procédé appelée Sidestream Dark Field.

Dans cette technique (figure 2), le capteur lumineux est entouré de plusieurs diodes

électroluminescentes émettant une lumière verte de longueur d’onde 530 nm

correspondant à 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

comme les muqueuses qui tapissent la cavité buccale et la face inférieure de la langue.

Figure 1 – Principe de l’imagerie OPS (17). En vert, la lumière émise (polarisée), en

noir la lumière réfléchie (polarisée), en rouge la lumière diffusée (dépolarisée).

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Figure 2 – Principe de l’imagerie SDF (17). En vert, la lumière émise (polarisée), en

rouge la lumière diffusée (dépolarisée).

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Figure 3 – Exemple d’acquisition de microcirculation sublinguale en imagerie SDF.

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Figure 4 – MicroScan® : appareil d’acquisition et bague de stabilisation.

Ce dispositif autonome comprend une source lumineuse coaxiale avec un objectif de

diamètre fin (8 mm) protégé par un embout plastique stérile à usage unique en contact

avec la muqueuse. Les acquisitions sont réalisées au niveau de la muqueuse de la face

inférieure de la langue. La stabilité du MicroScan® est renforcée grâce à une bague

métallique multiperforée, stérilisable qui s’adapte à l’extrémité du cache stérile de la

sonde d’acquisition (figure 4) et par laquelle on exerce une aspiration calibrée qui

maintient l’objectif au contact direct de la muqueuse [10]. Grâce à ce dispositif, il est

possible de maintenir l’objectif immobile au contact de la muqueuse pendant plus de

60 secondes de façon totalement atraumatique et sans incidence sur les résultats

obtenus. L’absence de conséquence de l’aspiration sur les données microcirculatoires

a été rapportée pour une dépression de 100 mmHg [11] et contrôlée par notre équipe

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sur le volontaire sain (données non publiées). 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 chacune étape:

Les cinq séquences d’une étape donnée sont enregistrées 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 [12]. Pour en rendre compte, il paraît nécessaire d’étudier

plusieurs sites.

2.5 Analyse des vidéos et paramètres microcirculatoires

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

un codage aléatoire à cinq lettres, de sorte que l’opérateur effectuant leur analyse en

aveugle ne connaisse pas a priori à quelle étape du protocole elles correspondent.

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 et le calcul de paramètres considérés comme

pertinents dans les derniers consensus sur l’étude de la microcirculation [12, 13] :

diamètre des vaisseaux, densité capillaire fonctionnelle. Il gère également différents

critères qualitatifs liés à la régularité du flux sanguin.

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Sur les cinq vidéos acquises à chaque étape du protocole, on analyse au minimum les

trois meilleures séquences en terme de stabilité et de mise au point, soit 3 à 5 analyses

par étape et par patient. Un premier temps de l’analyse consiste en une mise aux

normes de la vidéo étudiée. Cette étape comprend une correction automatique de

l’arrière-plan et du contraste de l’image afin d’optimiser l’histogramme des niveaux

de gris et de faciliter l’analyse automatisée. En bref, le logiciel adapte l’échelle de

niveaux de gris afin d’obtenir une répartition gaussienne de ces niveaux. On

sélectionne ensuite parmi les 30 secondes de vidéo une série de 250 images

consécutives, soit 10 secondes de vidéo, a priori la plus stable, afin d’en effectuer une

stabilisation informatique. Seule cette portion stabilisée de 10 secondes est utilisée

dans la suite de l’analyse. Cette procédure a pour conséquence une diminution de la

taille des images : la stabilisation écrête les bords des images, mais conserve une

échelle inchangée. Les nouvelles dimensions en pixels des images sont notées. On

définit le rapport entre les surfaces des images avant et après stabilisation comme

critère-qualité de la stabilité de l’acquisition de la vidéo. La reconnaissance

automatique des capillaires est alors effectuée par le logiciel sans modification par

l’utilisateur d’aucun des seuils de détection. Une reconnaissance optimale des

contours des capillaires est obtenue grâce à un moyennage des 250 images. 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 [14] et exprimée

en cm/cm2 (ou en µm-1).

- 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. En effet, une

répartition fonctionnelle impose de distinguer les flux divergents (artérioles),

terminaux (capillaires) ou convergents (veinules) et n’est pas réalisée par le logiciel.

Bien que les « petits » vaisseaux soient essentiellement des capillaires sur le plan

fonctionnel, la concordance n’est pas parfaite.

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15

Seule l’étude des petits vaisseaux est pertinente pour une analyse comparative de la

microcirculation selon les données de la littérature [13] 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.

- la surface de l’image perfusée par chacune de ces trois classes de vaisseaux,

exprimée en pourcentage de S.

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 «absent». 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». On

respecte ici pour cette variable la dénomination couramment utilisée dans la

littérature; il faut néanmoins noter dans un but de clarification que le terme de

«perfusion» est erroné. En effet, OPS et SDF, par définition ne visualisent que des

vaisseaux perfusés, c’est-à-dire contenant des érythrocytes. La PVP qualifie plus

exactement une perfusion «efficace».

Enfin on effectue une analyse dite «qualitative» par quadrant. L’image est en effet

divisée en quatre quadrants par une ligne verticale et une horizontale. Cette analyse

consiste à attribuer globalement pour chacune des classes de largeur de vaisseaux le

critère qualitatif (parmi ceux cités précédemment) qui semble prédominant dans

chacun des quadrants. Ces critères sont traduits numériquement : 0 pour «absent», 1

pour «intermittent», 2 pour «lent» et 3 pour «continu». On calcule ensuite pour

chaque classe de diamètre la moyenne des 4 valeurs.

Cette analyse, ou «classification de Boerma» [12] permet d’obtenir pour chaque

classe de largeur l’Index de Flux Microvasculaire (MFI). Enfin, afin d’évaluer

[IAR Paris]. h.



16

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

une étape donnés, à la différence entre les valeurs maximale et minimale de la

variable considérée divisée par sa moyenne [15].

Ainsi, dans cette étude les paramètres microcirculatoires choisis sont la FCD, le

MFI, la PVP et l’IH.

2.6 Analyses statistiques

Le critère principal dans cette étude est l’analyse des paramètres microcirculatoires

après une épreuve de remplissage vasculaire chez des patients de réanimation.

Une distribution non-Gaussienne a été observée pour les valeurs microcirculatoires.

Les données sont ainsi exprimées en médiane (25ème -75ème percentiles). Le test non-

paramétrique de Mann-Whitney a été utilisé pour comparer les valeurs

microcirculatoires avant et après remplissage vasculaire ainsi que pour comparer les

paramètres macro et microcirculatoires. La comparaison des réponses

microvasculaires chez les patients répondeurs (augmentation de l’IC ≥ 15%) et non

répondeurs (augmentation de l’IC < 15%) a été réalisée par ANOVA et test de

Kruskal-Wallis.

Une valeur de p<0.05 était considérée comme statistiquement significative.

Toutes les variables quantitatives sont rapportées sous la forme « moyenne ± écart-

type ». L’analyse a été réalisée à l’aide du logiciel GraphPad Prism version 5.0.

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17

3. Résultats

3.1 Flow-chart

Entre juin 2009 et octobre 2010, 300 patients hospitalisés en réanimation chirurgicale

de l’hôpital de Bicêtre avaient les critères pour être inclus dans l’étude. En tenant

compte de la disponibilité des opérateurs, 29 patients ont pu être inclus dans cette

étude.

3.2 Caractéristiques des patients Les caractéristiques des patients sont résumées dans le tableau 1.

Tableau 1 - caractéristiques démographiques des patients (n=29) (moyenne ± SD).

Age 49 ± 17

Sexe (M/F) 24/5

IGS II 35 (32 ; 44)

Diagnostic à l’inclusion :

Choc hémorragique 6

Choc septique –sepsis sévère 14

Traumatisme crânien 9

Catécholamines (µg/kg/min)

noradrénaline n=26 ; 0,51 ± 0,33

adrénaline n= 3 ; 0,91 ± 0,72

Décès en réanimation n=11, 38%

Décès avant 28 jours n=10, 34%

Epuration extra-rénale 41%

Lactate (mmol/L) 2,6 ± 1,4

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18

3.3 Répartition des vaisseaux

Il y a une prédominance nette de petits vaisseaux (95% ± 3,6%) dans les zones étudiées.

3.4 Epreuve de remplissage vasculaire

3.4.1 Paramètres macrocirculatoires L’évolution des paramètres macrovasculaires au cours du remplissage vasculaire (RV) est

rapportée dans le tableau 2. Le point hémodynamique avant remplissage est appelé t0 et celui

après l’administration de 500 ml de sérum physiologique est appelé t500.

Sur l’ensemble des patients étudiés, le remplissage vasculaire permet d’augmenter

significativement l’IC et la PAM et de diminuer significativement la FC et le ∆PP (%).

Tableau 2 – paramètres macrocirculatoires (moyenne ± SD).

Paramètres Avant RV (t0) Après RV (t500) p

PAM (mmHg) 75 ± 15 82 ± 15 < 0.0001

IC (L/min/m2) 2,8 ± 1,1 3,3 ± 0,9 < 0.0001

FC (bpm) 108 ± 22 102 ± 17 < 0,001

ΔPP (%) 17 ± 8 12 ± 7 < 0.0001

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19

3.4.2 Paramètres microcirculatoires

L’évolution des paramètres microcirculatoires (MFI, FCD, PVP, IH) au cours du remplissage

vasculaire est illustrée sur la figure 1.

Chez les 29 patients étudiés, le remplissage vasculaire augmente de manière significative le

MFI et la PVP. Il n’y a pas de différence statistiquement significative entre la FCD avant et

après le remplissage ni entre l’IH avant et après le remplissage vasculaire.

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20

Figure 1. Paramètres microcirculatoires avant (MFI0, FCD0, PVP0, IH0) et après le RV

(MFI500, FCD500, PVP500, IH500). ∗ : p<0,05.

FCD (cm.cm-2)

FCD 0

FCD 500

0

100

200

300

400

PPV (%)

PVP 0

PVP 500

0

20

40

60

80

100 *

MFI 0

MFI 500

0

1

2

3 *MFI

IH AVT APS

IH 0

IH 50

00

1

2

3

PVP (%)

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21

3.4.3 Relation entre microculation et macrocirculation - Avant remplissage vasculaire, il n’existe aucune relation entre les paramètres

macrocirculatoires (IC, PAM, Delta PP, FC) et microcirculatoires étudiés. Seule une relation

significative, mais faible, existe ente le taux de lactate avant remplissage et la PVP (R2 = 0,24,

p = 0,014).

- Si on définit un patient comme répondeur au remplissage vasculaire sur le plan

macrovasculaire un patient qui augmente son IC de plus de 15% après cette épreuve, 17

patients étaient répondeur (R) et 12 patients étaient non-répondeur (NR). Chez les patients

NR, le MFI et la PVP n’étaient pas significativement modifiés après remplissage vasculaire.

Quant aux patients R, une augmentation significative du MFI et de la PVP est observée après

remplissage vasculaire (figure 2 et 3).

- Aucune relation linéaire n’existe entre l’augmentation d’IC et l’augmentation du MFI et de

la PVP.

Figure 2 : Evolution de la PVP après RV en fonction du statut R ou NR.

PPV NR/R

PVP 0 NR

PVP 500 N

R

PVP 0 R

PVP 500 R

0

20

40

60

80

100 p < 0.05

PVP NR/R

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22

Figure 3 : Evolution du MFI après RV en fonction du statut R ou NR.

MFI NR/R

MFI 0 N

R

MFI 500

NR

MFI 0 R

MFI 500

R0

1

2

3p < 0.05

- Si on définit un patient comme répondeur sur le plan microvasculaire, un patient qui

augmente sa PVP de 15 % après remplissage vasculaire, 2 patients sont répondeurs sur le plan

microvasculaire chez les NR (17 %) et 12 patients sont répondeurs sur le plan microvasculaire

chez les R (71 %).

- Seul le taux de lactate avant remplissage est capable de prédire une réponse microvasculaire

(augmentation de 15 % de la PVP) (Figure 4, A). Une valeur de lactate > 2,05 est prédictive

d’une réponse microvasculaire avec une sensibilité de 85 % et une spécificité de 75 %.

- Ni les valeurs de l’IC, de la PAM et du delta PP avant remplissage ne sont prédictives d’une

réponse microvasculaire (Figure 4, B, C et D).

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23

Figure 4, A, B, C, D : Réponse microcirculatoire et taux de lactate, PAM, IC et ∆PP.

0 20 40 60 80 1000

20

40

60

80

100

100% - Spécificité %

Sens

ibili

té %

LactateAUC = 0,7692

A

0 20 40 60 80 1000

20

40

60

80

100

100% - Specificity%

Sens

ibili

té %

PAMAUC = 0,6262

B

0 20 40 60 80 1000

20

40

60

80

100

Sens

ibili

té %

100% - Spécificité %

ICAUC = 0,6476

C

0 20 40 60 80 1000

20

40

60

80

100

100% - Specificity%

Sens

ibili

té %

Delta PPAUC = 0,6099

C

D

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24

4. Discussion

Chez les 29 patients étudiés dans les 48 premières heures de leur admission, 500 mL de sérum

physiologique ont augmenté de manière significative le MFI et la PVP. Cette augmentation

significative du MFI et de la PVP était observée chez les patients répondeurs sur le plan

macrovasculaire. A l’inverse les paramètres microvasculaires n’étaient pas modifiés après

remplissage vasculaire chez les patients NR. Aucune relation linéaire n’a pu être établie entre

l’augmentation d’IC et l’augmentation du MFI et de la PVP. Seul le taux de lactate avant

remplissage est capable de prédire une réponse microvasculaire (augmentation de 15 % de la

PVP).

4.1 Méthodologie Les technologies OPS et SDF ont constitué une avancée technique permettant d’obtenir une

visualisation de la microcirculation avec de hauts niveaux de contraste et une qualité d’image

souvent remarquable. Néanmoins, l’obtention et l’analyse de ces séquences vidéo souffrent

encore d’un manque de standardisation dans la littérature. Que ce soit au niveau des appareils

de spectroscopie, des procédures d’acquisition, du nombre et de la durée des séquences

obtenues, ou des paramètres microcirculatoires finalement retenus, les études les plus

anciennes ne sont pas comparables entre elles du fait d’une hétérogénéité majeure. En

novembre 2006, une table ronde a réuni les principaux utilisateurs de la technique afin de

publier un consensus sur les méthodes d’acquisition et d’analyse des images de

microcirculation [13]. Parmi les recommandations concernant l’acquisition, les auteurs

conseillaient 3 à 5 sites d’acquisition par organe compte tenu de la variabilité intrinsèque de la

microcirculation. D’autres recommandations concernaient la stabilité de la caméra et surtout

les possibles artefacts engendrés par la pression exercée sur le tissu étudié. On conçoit

aisément qu’une pression trop importante exercée par le dispositif sur la muqueuse puisse

facilement écraser les capillaires et sévèrement compromettre la circulation des érythrocytes.

Sur ce point, le dispositif métallique que nous avons utilisé a permis d’obtenir des séquences

vidéos d’une excellente stabilité mais aussi de standardiser la dépression exercée sur la

[IAR Paris]. h.



25

muqueuse grâce à une aspiration constante et calibrée a priori sans incidence sur les résultats

[10].

Concernant l’analyse des images, les experts recommandaient d’associer trois critères : une

mesure de la densité capillaire, un indice de perfusion et un indice de l’hétérogénéité. De plus,

seule l’étude des micro-vaisseaux, c’est-à-dire la classe de vaisseaux de petit diamètre,

semblait avoir à leurs yeux un intérêt analytique et une pertinence clinique.

Concernant la mesure de la densité capillaire, l’utilisation d’un logiciel informatique a permis

un calcul automatique du rapport entre la longueur totale des vaisseaux et la surface de

l’image [16]. Cette procédure est également plus simple et plus précise que la technique de

«croisée de lignes» décrite par De Backer et al. [17]. La FCD est ainsi pour l’instant le seul

paramètre dont le calcul peut être totalement informatisé et donc opérateur-indépendant. Le

deuxième paramètre recommandé est un indice de la perfusion microcirculatoire qui pourra

être soit la PVP, soit le MFI afin de décrire l’efficacité du flux microcirculatoire. Le MFI est

la variable la plus utilisée dans la littérature ; sa préférence date des articles qui n’avaient pas

l’aide de l’informatique pour qualifier la microcirculation [12]. S’il est bien un des standards

de la littérature microcirculatoire, son mode de calcul très « global » paraît néanmoins très

subjectif. La PVP est, elle, de description plus récente [13]. Elle nous a semblé assez adaptée

à l’évaluation de la perfusion, toutefois son calcul est encore loin d’être automatique.

Enfin, un troisième paramètre consiste en une caractérisation de l’hétérogénéité de la

microcirculation. L’hétérogénéité est en effet un élément clé dans la description de la

microcirculation [11]. Sa conséquence physiopathologique est l’apparition de zones de shunt

microcirculatoire. Il a été évoqué que l’homogénéité du flux sanguin prévalait sur la vitesse de

celui-ci. En effet, les conséquences de la vitesse des érythrocytes dans les micro-vaisseaux ne

sont pas connues. Si l’on conçoit qu’un flux absent ou oscillant ne puisse être efficace,

l’utilité d’une vitesse élevée des globules rouges dans les capillaires microcirculatoires n’est

pas évidente.

Le logiciel utilisé (AVA® 1.0) permet le calcul de la plupart des variables recommandées dans

la littérature. S’il est probablement le plus abouti, il garde certains défauts de ses concurrents

plus anciens, CapImage® et CapiScope® [18, 19] comme la nécessité d’une importante

intervention humaine pour l’établissement des critères qualitatifs.

[IAR Paris]. h.



26

4.2 Microcirculation en pratique clinique Si quelques équipes ont utilisé l’OPS sur des organes isolés ou dans certaines pathologies

purement ORL, l’intérêt principal de cette technique a été d’apporter aux cliniciens un moyen

d’examen non invasif de la microcirculation au lit du malade [20]. Ces techniques restent

néanmoins encore l’apanage de la recherche et n’ont pas encore leur place en routine clinique.

Leur domaine de prédilection a très vite été l’approche des désordres microcirculatoires dans

le choc septique [21]. Le site privilégié d’étude de la microcirculation humaine par les

techniques OPS et SDF est la muqueuse sublinguale, un site curieux de prime abord et

pourtant justifié. La muqueuse sublinguale partage avec la muqueuse splanchnique la même

origine embryologique. De plus, plusieurs publications ont montré la bonne corrélation entre

la perfusion sublinguale et le flux sanguin splanchnique, en particulier dans le choc

hémorragique [22]. Toutefois, cette corrélation n’a pour l’instant pas été retrouvée en pratique

clinique en utilisant l’OPS dans le sepsis d’origine abdominale [23]. OPS et SDF ont

néanmoins permis de confirmer le rôle de pivot de la microcirculation dans les défaillances

engendrées par le sepsis sévère ou le choc septique [21]. Sakr et al. [24] et De Backer et al.

[4] ont montré que l’importance de l’altération de la microcirculation chez des patients en

choc septique était corrélée à la sévérité du sepsis et à la survenue de défaillances viscérales.

Plus récemment, Trzeciak et coll. ont évalué les indices de microcirculation dans un protocole

de thérapeutique précoce et intensive du choc septique, et ont montré que les mesures

précoces révélaient des altérations microcirculatoires plus importantes chez les patients qui ne

devaient finalement pas survivre [15]. Cette notion avait également déjà été approchée dans

une publication précédente [24].

[IAR Paris]. h.



27

4.3 Concernant les résultats : microcirculation et remplissage vasculaire Le but principal de cette étude observationnelle était d’évaluer la microcirculation sublinguale

lors d’un remplissage vasculaire par cristalloïdes en réanimation chez des patients ayants des

critères de remplissage. Ces derniers ont été optimisés par le remplissage vasculaire avec

amélioration de paramètres macrocirculatoires. Mais, est-ce que ce gain en macro l’est-il en

microcirculation ? Est-ce que réanimer la macrocirculation par un gain de fluide à permis en

microcirculation de mieux perfuser les vaisseaux et/ou d’augmenter la densité des capillaires

sublinguaux ?

Notre travail confirme avant tout que le degré des altérations de la microcirculation

sublinguale n’est pas corrélé avec les paramètres hémodynamiques macrocirculatoires. Ce

résultat avait été montré uniquement chez des patients en choc septique ou sepsis sévère [4].

Malgré la restauration d’une hémodynamique macrovasculaire satisfaisante, De Backer et

coll. ont constaté des altérations de la microcirculation sublinguale et que la persistance de ces

altérations malgré la réanimation macrovasculaire entreprise était un facteur de mauvais

pronostique [4]. Nous confirmons la notion d’absence de corrélation

macrocirculation/microcirculation dans une population de patients plus diverse. Une analyse

unique des paramètres hémodynamiques macrovasculaires ne permet donc pas de préjuger de

la qualité de la microcirculation sublinguale. Cette absence de corrélation entre la PAM ou

l’IC et les indices quantitatifs ou semi-quantitatifs microvasculaires a fait évoquer le concept

de dissociation macrocirculation/microcirculation [17, 25].

Mais, une absence de corrélation n’indique pas que les paramètres macrovasculaires et

microvasculaires ne puissent pas évoluer dans le même sens après une épreuve de remplissage

vasculaire, au moins à une phase précoce de la prise en charge. L’absence de corrélation

étroite peut s’expliquer d’une part par le fait que l’on analyse des paramètres semi-quantitatifs

microvasculaires de flux versus des paramètres macrovasculaires quantitatifs et d’autre part

par le fait que l’on analyse une microcirculation donnée (sublinguale) avec son hétérogénéité

propre et ses différences par rapport à d’autres territoires microvasculaires. De plus, en

opposition au concept de dissociation macrocirculation/microcirculation, Pottecher et coll [6]

et Ospina-Tascone et coll [7] ont rapporté une amélioration de la perfusion microvasculaire

sublinguale après expansion volémique à la phase précoce du sepsis. Les résultats de notre

travail confirment que, à la phase précoce de la prise en charge, les patients répondant sur le

plan macrovasculaire au remplissage vasculaire vont améliorer leurs indices de flux

microvasculaires sublinguaux. Donc, réaliser un remplissage vasculaire chez un patient

[IAR Paris]. h.



28

suspect d’hypovolémie (selon les critères utilisés dans l’étude) permet d’améliorer la

microcirculation sublinguale dans la majorité des cas. Seulement 5 patients n’ont pas modifié

leur microcirculation sublinguale après augmentation de l’IC. Il est possible de penser que nos

résultats s’expliquent par le fait que notre population de patients inclut des patients non

septiques (contrairement aux autres études). Cependant, parmi les 5 patients NR après

remplissage vasculaire, il y a 2 chocs septiques/sepsis sévères, 2 chocs hémorragiques et 1

traumatisme crânien. Evidemment la limite de notre étude est le faible nombre de patients.

Concernant la densité capillaire et l’hétérogénéité, dans nos conditions expérimentales, le

remplissage n’a pas permis d’améliorer ces deux paramètres. Nous n’avons donc pas observé

de recrutement capillaire après remplissage vasculaire par du sérum physiologique.

La réponse microvasculaire en terme d’indices de perfusion ne pouvait être prédite ni par la

valeur initiale de l’IC, de la PAM ou du ∆PP (%). Seule la valeur du lactate avant

remplissage vasculaire a permis chez nos patients de prédire une réponse microvasculaire

primitive.

Il y a évidemment des limites à notre étude. Tout d’abord, il s’agit d’une étude

observationnelle non randomisée permettant de faire un constat factuel sur la

microcirculation sublinguale au cours du remplissage vasculaire. Les patients ont été inclus

dans l’étude selon la disponibilité des opérateurs car l’utilisation de l’OPS demande une

technicité particulière. Cette exigence peut induire un biais de recrutement. Par ailleurs, la

population variée de patients de réanimation est également une limitation de l’étude car il ne

s’agit pas d’une population pure telle que par exemple des chocs septiques comme il s’agissait

dans l’étude de Pottecher et collègues [6]. Enfin, l’étude de la microcirculation sublinguale est

une circulation régionale très spécifique et ne peut refléter en soit les diverses

microcirculations. Il faut donc être prudent avant d’étendre ces résultats à toutes les

microcirculations chez nos patients.

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29

4.4 Conclusion et perspectives Ainsi, cette étude a permis d’évaluer les effets microcirculatoires du remplissage vasculaire

sur une population variée de patients de réanimation chez lesquels une épreuve de remplissage

vasculaire était décidée par le médecin en charge du patient. Nous avons montré, dans cette

étude observationnelle qu’à la phase précoce de la prise en charge (< 48 h), les patients

répondant sur le plan macrovasculaire au remplissage vont améliorer les indices de flux

microvasculaires sublinguaux. Donc, réaliser un remplissage vasculaire chez un patient

suspect d’hypovolémie (selon les critères utilisés dans l’étude) permet d’améliorer la

microcirculation sublinguale dans la majorité des cas. Ces résultats doivent faire considérer

avec précaution le concept de dissociation macrocirculation/microcirculation, et ceci au moins

à la phase aigue. Comme le suggèrent certains auteurs [26], notre stratégie hémodynamique

doit rester basée sur l’évolution des paramètres macrovasculaires, mais nos patients doivent

pouvoir bénéficier d’une évaluation des circulations régionales et en particulier des

microcirculations régionales pour avoir un reflet complet des effets de notre réanimation

cardiovasculaire. L’absence d’amélioration de la microcirculation en dépit d’une réponse

macrovasculaire devra nous faire évoquer des stratégies spécifiques à visée microvasculaire.

L’analyse de la microcirculation a pour ambition d’affiner notre compréhension de

l’échangeur final pour dépasser l’évaluation macrocirculatoire classique et éventuellement

titrer les traitements existant en vue d’une optimisation microcirculatoire. Cette étude

observationnelle préliminaire permet de mieux appréhender cette microcirculation au cours du

remplissage vasculaire.

[IAR Paris]. h.



30

1. Dellinger, R.P., et al., Surviving Sepsis Campaign: international guidelines for management of severe sepsis and septic shock: 2008. Crit Care Med, 2008. 36(1): p. 296-327.

2. Michard, F., et al., Clinical use of respiratory changes in arterial pulse pressure to monitor the hemodynamic effects of PEEP. Am J Respir Crit Care Med, 1999. 159(3): p. 935-9.

3. Teboul, J.L. and A. Vieillard-Baron, Clinical value of pulse pressure variations in ARDS. Still an unresolved issue? Intensive Care Med, 2005. 31(4): p. 499-500.

4. De Backer, D., et al., The effects of dobutamine on microcirculatory alterations in patients with septic shock are independent of its systemic effects. Crit Care Med, 2006. 34(2): p. 403-8.

5. Dubin, A., et al., Increasing arterial blood pressure with norepinephrine does not improve microcirculatory blood flow: a prospective study. Crit Care, 2009. 13(3): p. R92.

6. Pottecher, J., et al., Both passive leg raising and intravascular volume expansion improve sublingual microcirculatory perfusion in severe sepsis and septic shock patients. Intensive Care Med, 2010. 36(11): p. 1867-74.

7. Ospina-Tascon, G., et al., Effects of fluids on microvascular perfusion in patients with severe sepsis. Intensive Care Med, 2010. 36(6): p. 949-55.

8. Groner, W., et al., Orthogonal polarization spectral imaging: a new method for study of the microcirculation. Nat Med, 1999. 5(10): p. 1209-12.

9. Cerny, V., Z. Turek, and R. Parizkova, Orthogonal polarization spectral imaging. Physiol Res, 2007. 56(2): p. 141-7.

10. Lindert, J., et al., OPS imaging of human microcirculation: a short technical report. J Vasc Res, 2002. 39(4): p. 368-72.

11. Ince, C., et al., Heterogeneity of the hypoxic state in rat heart is determined at capillary level. Am J Physiol, 1993. 264(2 Pt 2): p. H294-301.

12. Boerma, E.C., et al., Quantifying bedside-derived imaging of microcirculatory abnormalities in septic patients: a prospective validation study. Crit Care, 2005. 9(6): p. R601-6.

13. De Backer, D., et al., How to evaluate the microcirculation: report of a round table conference. Crit Care, 2007. 11(5): p. R101.

14. Nolte, D., et al., Functional capillary density: an indicator of tissue perfusion? Int J Microcirc Clin Exp, 1995. 15(5): p. 244-9.

15. Trzeciak, S., et al., Early microcirculatory perfusion derangements in patients with severe sepsis and septic shock: relationship to hemodynamics, oxygen transport, and survival. Ann Emerg Med, 2007. 49(1): p. 88-98, 98 e1-2.

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18. Mathura, K.R., et al., Comparison of OPS imaging and conventional capillary microscopy to study the human microcirculation. J Appl Physiol, 2001. 91(1): p. 74-8.

19. Harris, A.G., I. Sinitsina, and K. Messmer, Validation of OPS imaging for microvascular measurements during isovolumic hemodilution and low hematocrits. Am J Physiol Heart Circ Physiol, 2002. 282(4): p. H1502-9.

20. Trzeciak, S. and E.P. Rivers, Clinical manifestations of disordered microcirculatory perfusion in severe sepsis. Crit Care, 2005. 9 Suppl 4: p. S20-6.

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21. Ince, C., The microcirculation is the motor of sepsis. Crit Care, 2005. 9 Suppl 4: p. S13-9.

22. Povoas, H.P., et al., Comparisons between sublingual and gastric tonometry during hemorrhagic shock. Chest, 2000. 118(4): p. 1127-32.

23. Boerma, E.C., et al., Relationship between sublingual and intestinal microcirculatory perfusion in patients with abdominal sepsis. Crit Care Med, 2007. 35(4): p. 1055-60.

24. Sakr, Y., et al., Persistent microcirculatory alterations are associated with organ failure and death in patients with septic shock. Crit Care Med, 2004. 32(9): p. 1825-31.

25. De Backer, D., L-arginine and vasopressor agents: when antagonists have unexpected synergistic effects. Crit Care Med, 2006. 34(6): p. 1847-9.

26. Silva, S. and J.L. Teboul, Defining the adequate arterial pressure target during septic shock: not a 'micro' issue but the microcirculation can help. Crit Care, 2011. 15(6): p. 1004.

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RESUME

Introduction : Le remplissage vasculaire est une thérapeutique essentielle en réanimation ayant pour but d’augmenter le volume liquidien afin de restaurer une perfusion microcirculatoire nécessaire pour maintenir un métabolisme cellulaire. Il est actuellement recommandé de se guider sur des paramètres statiques et dynamiques macrovasculaires. Cependant, la relation entre la micro et la macrocirculation demeure complexe en réanimation. Ainsi, l’objectif de ce travail est de préciser l’impact d’un remplissage vasculaire par cristalloïdes sur la microcirculation sublinguale et la relation entre la macro et la microcirculation de patients de réanimation. Matériels et méthodes : Il s’agit d’une étude monocentrique observationnelle. Pouvait être inclus dans l’étude tout patient adulte, hospitalisé en réanimation, dans les premières 48 heures de son admission, intubé, sédaté, sous ventilation mécanique contrôlée, chez lequel une épreuve de remplissage vasculaire était décidée par le médecin en charge du patient. L’indication de cette épreuve pouvait reposer sur un ou plusieurs des éléments suivants : une pression artérielle moyenne < 65mmHg, une valeur supérieure à 12-13 % du ∆PP, un débit urinaire <0.5ml/kg/h sur deux heures, une augmentation du lactate artériel plasmatique (>2.0mEq/l) ou la présence de marbrures. 500mL de sérum physiologique sont administrés en 15 minutes. Les paramètres macrocirculatoires (IC, PAM, FC et le ∆PP) et microcirculatoires (MFI, FCD, PVP et IH) par monitorage sublingual de type Sidestream Dark Field ont été recueillis avant et après cette épreuve de remplissage vasculaire. Résultats : 29 patients ont pu être inclus dans cette étude. Le remplissage vasculaire a permis d’augmenter significativement les paramètres macrocirculatoires (IC, PAM, FC et le ∆PP) ainsi que les indices de perfusion microcirculatoire (le MFI et la PVP). Chez les patients répondeurs sur le plan macrovasculaire (augmentation de l’IC de plus de 15% après le remplissage vasculaire), a été observée une augmentation significative du MFI et de la PVP. Ces constations n’ont pas été retrouvées chez les patients non répondeurs. Par ailleurs, aucune relation linéaire n’a été retrouvée entre l’augmentation d’IC et l’augmentation du MFI et de la PVP confirmant l’absence de corrélation entre la micro et la macrocirculation. Une valeur de lactate > 2,05 mEq/l revient prédictive d’une réponse microvasculaire (augmentation de 15 % de la PVP) avec une sensibilité de 85 % et une spécificité de 75 %. Discussion et conclusion : Réaliser un remplissage vasculaire chez un patient suspect d’hypovolémie permet donc d’améliorer la microcirculation sublinguale dans la majorité des cas de notre étude. Ces résultats doivent faire considérer avec précaution le concept de dissociation macrocirculation/microcirculation, et ceci au moins à la phase aigue. Ainsi, notre stratégie hémodynamique doit rester basée sur l’évolution des paramètres macro-hémodynamiques, mais nos patients doivent pouvoir bénéficier d’une évaluation des microcirculations régionales pour avoir un reflet complet des effets de notre réanimation cardiovasculaire. L’absence d’amélioration de la microcirculation en dépit d’une réponse macrocirculatoire devra nous faire évoquer des stratégies spécifiques à visée microvasculaire.

Documents

Mémoire DES TANAKA