OXYGÉNATEURS À MEMBRANE À FIBRES CREUSES.
Dr F. DE SOMER, Ph.D.- Universitair
Ziekenhuis Gent
Centrum voor hartchirurgie 5IE - K12 - De Pintelaan 185 - B-9000 Gent
INTRODUCTION
Le meilleur choix d’un poumon artificiel est celui qui imite de façon la
plus fidèle que possible la fonction du poumon naturel. Les fonctions les plus
importantes du poumon naturel sont :
- Echanges gazeux : Oxygène et dioxyde de carbone.
- Métabolisme :
• Activation : d’angiotensine I en angiotensine II
• Inactivation : bradykinine ; PGE1, PGE2,PGF2 alpha ;
norépinéphrine
• Production : leukotrines, thromboxane A2 ; prostaglandines
- Coagulation :
• Concentration de mastocytes, les cellules qui contiennent
l’héparine
• Prostaglandines influencent l’aggrégation plaquettaire et
la cascade kallikréine-kinine
- Sécrétion
• Immunoglobulines, principalement IgA
- Réservoir à sang
- Filtre : pour les petits thrombus et les globules blancs.
Techniquement, il n’est pas possible, dans l’état actuel de la technologie,
d’intégrer toutes ces fonctions dans un oxygénateur. Ce qui est réalisable ,
c’est :
• L’optimalisation de transfert de masse (oxygène et dioxyde
de carbone)
• La compatibilité hématologique : activation minimale ou
nulle de la coagulation et des systèmes inflammatoires ; dégradation cellulaire
minimale.
• Compatibilité hémodynamique : comment le matériel interagit
avec la circulation naturelle
• Dimensions et forme : petite surface de matériau étranger,
pas de zones de stase, distribution sanguine optimale L’oxygénateur à fibres
creuses basé sur la technologie d’un tapis de fibres tressées rencontre au mieux
les exigences énoncées ci-dessus.
OPTIMALISATION DU TRANSFERT DE MASSE
Grâce à l’utilisation d’un tapis de fibres tressées, les couches de sang (boundary
layers), dont l’épaisseur peut réduire le transfert gazeux, sont mélangées de
manière optimale. Ainsi les membranes à fibres creuses ont le transfert de gaz
le plus élevé par unité de surface (ou par mètre carré). De plus elles réalisent
ceci avec une très petite surface. Un avantage supplémentaire est que le mixage
du sang est effectué par la structure même du tapis de fibres tressées, de sorte
qu’aucun écran de mixage ne doit être ajouté, écran qui ne contribue pas aux
échanges gazeux et augmente la quantité de matériau étranger.
COMPATIBILITÉ HÉMATOLOGIQUE
Des membranes en fibres creuses sont disponibles avec différents types de
traitement de surface (ou de coating) et on a aussi le choix entre des fibres
creuses microporeuses ou denses (diffusion). Ces dernières peuvent être
utilisées pour des périodes de longue durée sans que se produisent des fuites
plasmatiques, qui réduiraient les transferts de gaz de manière significative. A
côté des différents traitements de surface (héparine, phosphorylcholine, PMEA,
SMARxT) des fibres creuses, la structure en forme de tapis va aussi concourir à
une hémocompatibilité optimale, par une distribution optimale du sang autour des
fibres.
MODÉLISATION COMME AIDE POUR LE CLINICIEN
Un oxygénateur à fibres creuses est relativement facile à modéliser, de
telle sorte que le design peut être adapté particulièrement rapidement à des
changements d’exigences cliniques. De plus la modélisation permet aussi de
développer des programmes de conseils, qui peuvent aider à détecter plus
rapidement des problèmes pendant une opération.
CONCLUSION GÉNÉRALE
Les oxygénateurs à fibres creuses sont un choix clinique optimal parce
qu’ils intègrent les fonctions suivantes :
• Hémocompatibilité et transfert de masse important par mètre
carré de surface de membrane
• Filtration
• Choix entre membrane à diffusion ou microporeuse d’échanges
gazeux
• Facilité de modélisation, ce qui permet de relier de façon
simple les paramètres cliniques aux paramètres de conception du produit. Par ce
fait même, un modèle existant peut aussi être adapté sans peine à de nouvelles
exigences cliniques.