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La NIRS : une approche régionale de
l’oxygénation tissulaire
Pr. Jean-Luc Fellahi
[email protected]
Pôle Réanimations Anesthésie SAMU-SMUR, CHU de Caen, France
Faculté de Médecine, EA 4650, UCBN, France
Consommation d’oxygène (mL/min/m2)
Relation DO2 / VO2
200
EO2
DO2
150
100
50
Lactate
0
0
100
200
300
400
500
600
700
Transport en oxygène (mL/min/m2)
Paramètres mesurés: SvO2 et ScvO2
Facteurs susceptibles d’influencer la valeur de la SvO2
Anesthésie
Myorelaxation
Hypothermie
Frissons
Douleur
Obstruction VA, FiO2
Epanchements pleuraux
Shunts D-G…
SvO2 = SaO2 -
VO2
DC x Hb x PO
Précharge
Postcharge
Inotropisme
FC
Hémorragies
Hémodilution
Hyperthermie
[2,3 DPG] élevée
Acidose
Hypercapnie
Deux problèmes persistent
Le caractère invasif
Les disparités régionales
NIRS
TECHNOLOGIE NIRS
• La spectroscopie est une technique
optique non invasive fondée sur la
transparence des tissus biologiques à
la lumière où Hb02 et Hb ont une
absorption distincte
• La NIRS permet la lecture de Hb02 et
Hb dans le spectre proche de
l’infrarouge (entre 700 et 900 nm)
La rS02 : une approche continue et non
invasive de la saturation régionale en O2
La rS02 mesure la saturation régionale en 02 du sang
au niveau microcirculatoire (artériole 25%, veinule
70% et capillaire 5%) et reflète la balance entre 02
disponible et 02 consommé par le tissu cible
Les valeurs de rS02 sont variables en fonction du site
de lecture
Limites de la NIRS
• La contribution relative des compartiments artériolaire,
capillaire et veinulaire ne peut pas être déterminée
• La NIRS ne mesure pas le flux sanguin micro-circulatoire
• Les mesures périphériques peuvent être influencées par
l’épaisseur du tissu adipeux
• Il n’existe pas de technique de référence à laquelle la
NIRS peut être comparée
• Les différents appareils utilisent des longueurs d’ondes,
des profondeurs de pénétration de la lumière et des
algorithmes de calcul différents
rSO2 INVOS at baseline in healthy subject
Personal data (N = 20)
90
85
rSO2 (%)
80
75
70
65
60
55
50
P < 0.001
45
Brain
Somatic
rSO2 INVOS at baseline in healthy subject
95
rSO2 (%)
90
85
80
75
70
65
P = 0.634
60
55
Somatic
Right leg
Somatic
Left leg
rSO2 INVOS at baseline in healthy subject
90
85
P < 0.001
rSO2 (%)
80
75
70
65
60
55
50
Somatic Leg
Somatic Foot
rSO2 somatique (mollet) chez le volontaire sain: une
comparaison INVOS - EQUANOX
N = 240 couples de mesures
95
rSO2 (%)
90
P = 0.469
85
80
75
70
65
rSO2m INVOS
rSO2m EQUANOX
rSO2 somatique chez le volontaire sain
une comparaison INVOS - EQUANOX
100
N = 240
r = 0.70
rSO2s EQUANOX
90
P < 0.001
80
70
60
50
40
40
50
60
70
80
rSO2s INVOS
90
100
rSO2 somatique chez le volontaire sain
une comparaison INVOS - EQUANOX
rSO2s INVOS - rSO2s EQUANOX
30
Percentage error = 21%
20
+1.96 SD
16,2
10
Mean
0
-0,7
-10
-1.96 SD
-17,6
-20
-30
-40
40
50
60
70
80
90
100
Average of rSO2s INVOS and rSO2s EQUANOX
110
Objectifs du monitorage par la NIRS
• Mesurer les niveaux d’oxygénation
régionale périphérique (rSO2)
• Quantifier la dysfonction de la
microcirculation (TOV)
Oxygénation systémique et régionale après chirurgie cardiaque (N=50)
Outlier Boxplot
Median (68.950)
68+9%
Outliers > 1.5 and < 3 IQR
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
ScvO2 (%) T0
Outlier Boxplot
Median (59.0)
61+6%
Outliers > 1.5 and < 3 IQR
50
55
60
65
70
75
80
rSO2b (%) T0
Outlier Boxplot
Median (66.0)
66+8%
Outliers > 1.5 and < 3 IQR
50
55
60
65
70
75
rSO2m (%) T0
80
85
90
95
Fellahi, JCVA 2012
Relations entre oxygénation systémique et régionale en chirurgie cardiaque
Valeurs absolues (N=100)
Scatter Plot with Fit
Scatter Plot with Fit
Linear fit (40.31 +0.3016x)
80
75
r=0.42
90
r=0.17
P<0.001
85
P=0.066
70
80
rSO2m (%)
rSO2b (%)
Linear fit (55.17 +0.1717x)
95
65
60
75
70
65
60
55
55
50
50
45
55
65
75
85
95
ScvO2 (%)
Site cérébral
45
55
65
75
85
95
ScvO2 (%)
Site somatique
La rSO2: un méta-paramètre reflet de l’adéquation débit –
métabolisme au niveau régional
Facteurs influençant la rSO2
- Oxygénation
- Taux d’hémoglobine
- Perfusion
- Métabolisme tissulaire
rSO2 somatique (mollet) chez le volontaire sain
Données personnelles (N = 20)
100
rSO2 (%)
90
80
70
60
50
P < 0.001
40
Baseline
Hyperoxia
Baseline
Vascular
occlusion
Reperfusion Baseline
Relations entre oxygénation systémique et régionale en chirurgie cardiaque
Variations lors d’une épreuve de remplissage (N=50)
Scatter Plot with Fit
Scatter Plot with Fit
Linear fit (0.674 +0.02506x)
10
8
r=0.05
6
P=0.714
Linear fit (1.627 -0.01115x)
8
r=0.02
P=0.886
3
?rSO2m
?rSO2b
4
2
-2
0
-2
-7
-4
-6
-12
-10
-5
0
5
10
15
20
?ScvO2
Site cérébral
-10
-5
0
5
10
15
20
?ScvO2
Site somatique
rSO2 somatique (mollet) chez le volontaire sain
%max difference rSO2s EQUANOX
une comparaison INVOS - EQUANOX
45
N = 20
40
r = 0.16
35
P = 0.122
30
25
20
15
10
5
20
25
30
35
40
45
%max difference rSO2s INVOS
50
55
NIRS périphérique et défaillances
circulatoires aigues
Polytraumatismes
Can near-infrared spectroscopy identify the severity of shock in trauma
patients? J Trauma 2005; 58: 806-16
Hypovolémies
Oxygen saturation determined from deep muscle, not thenar tissue, is an
early indicator of central hypovolemia in humans. Crit Care Med 2008; 36:
176-82
Sepsis grave et choc septique
The prognostic value of muscle StO2 in septic patients. Intensive Care Med
2007; 33: 1549-56
NIRS périphérique chez le patient traumatisé
Crookes, J Trauma 2005
Détection précoce de l’hypovolémie centrale par la NIRS
chez le volontaire sain (Soller, JAP 2008)
Prédiction de la réponse au remplissage vasculaire par les
paramètres d’oxygénation systémique et régionale
Données personnelles (N = 50)
100
Sensitivity
80
PPV (0.70)
60
ScvO2 (0.65)
rSO2b (0.51)
40
rSO2s (0.52)
20
0
0
20
40
60
100-Specificity
80
100
StO2 et mortalité dans le sepsis sévère et le choc septique
Décès = 14/38 (38%)
Colin, CCM 2012
Objectifs du monitorage par la NIRS
• Mesurer les niveaux d’oxygénation
régionale périphérique (rSO2)
• Quantifier la dysfonction de la
microcirculation (TOV)
Quantifier la dysfonction micro-circulatoire par la NIRS à l’aide
d’un test dynamique d’occlusion vasculaire
%res/min
AUC
%dés/min
TOV : vitesse de désaturation pendant la phase d’ischémie
Données personnelles (N = 20)
16
P = 0.0012
Desaturation (%/min)
14
12
10
8
6
4
2
0
Female
Male
TOV : vitesse de resaturation pendant la phase de reperfusion
55
P = 0.0032
Resaturation (%/min)
50
45
40
35
30
25
20
15
10
Female
Male
TOV : rSO2 somatique (mollet) chez le volontaire sain
16
Désaturation (%/min)
14
P = 0.027
12
10
8
6
4
2
0
EQUANOX
INVOS
TOV : rSO2 somatique (mollet) chez le volontaire sain
55
Resaturation (%/min)
50
P = 0.004
45
40
35
30
25
20
15
10
5
EQUANOX
INVOS
Réponse micro-circulatoire au remplissage vasculaire
42 épreuves de remplissage
(HES 130/0.4, 500 mL sur 15 min)
+50% (+47%)
en chirurgie abdominale majeure
StO2 = 84 (77-91)
StO2 = 88 (79-93)
PPV = 16 (15-18)
PPV = 5 (3-6)
Futier, Critical Care 2011
Test d’occlusion vasculaire chez le malade septique
Creteur, Intensive Care Med 2007
NIRS périphérique dans le sepsis sévère
Creteur, Intensive Care Med 2007
Conclusions
• La NIRS: une technologie prometteuse
• Des études interventionnelles suggèrent
un bénéfice clinique
• Définir les algorithmes d’intervention et
les valeurs seuil pour intervenir
• Etudes sur des collectifs plus importants
de patients
• Définir la place d’un monitorage multi-site