LA MEMBRANE A PLAQUES : 25 ANS DE PRATIQUE CLINIQUE
D. HELLA - ECCP
Service de Chirurgie cardio-vasculaire et thoracique - CHU de Liège - Prof.
Limet.
Mon expérience de 25 années de perfusion consiste
en un usage exclusif d’oxygénateurs à membrane dite pliée, ou membrane à
plaques. Ce phénomène est historique dans notre centre de chirurgie cardiaque.
En 1978, l’équipe d’anesthésie manifestait un intérêt particulier pour
d’éventuels supports respiratoires au long cours et nous avons remplacé les
traditionnels oxygénateurs à bulles par des oxygénateurs à membrane.
Cette démarche était précoce en Belgique et peu de nos collègues adhéraient à
notre choix, le trouvant à la fois trop cher et trop compliqué. Le premier
oxygénateur à membrane microporeuse sur le marché mondial fut le TMO (Travenol
Membrane Oxygenator) de Travenol.
La conception de cet oxygénateur imposait un circuit fermé à 2 sacs et 2 pompes
asservies, nécessitant un flush au CO2 du circuit complet avant l’amorçage. Même
les collègues qui n’ont pas connu ce système TMO, peuvent imaginer la réelle
révolution apportée en 1982 par l’arrivée du CML (Cobe Membrane Lung) de Cobe :
un oxygénateur, avec son réservoir veineux rigide intégré, conçu en circuit
ouvert, facile à monter, facile à purger.
Il ne pouvait que créer un raz de marée dans le petit monde de la perfusion, au
point de supplanter sur le marché mondial les oxygénateurs à bulles.
Ce choix s’était donc naturellement imposé, vu l’accroissement de notre activité
clinique et le besoin d’un matériel plus performant.
Notre activité clinique actuelle est d’environ 1 200 interventions cardiaques
par an, pour un total d’environ 25 000 cas réalisés durant ces 25 dernières
années.
1. COMMENT JUSTIFIER NOTRE CHOIX DE SYSTÈME ?
Par la philosophie de travail des différentes équipes qui entrent en jeu,
anesthésie, chirurgie et perfusion et les fondements théoriques que l’on vient
de vous rappeler, faisant intervenir, les forces mécaniques, le volume
d’amorçage et la surface de contact. Tout ceci constitue des moteurs de choix,
le tout étant guidé par les impératifs cliniques inhérents aux pathologies des
patients que nous traitons.
L’équipe d’Anesthésie :
Le protocole actuel consiste en une anesthésie totale intraveineuse,
associant le Propofol par Diprifuseur, et le Remifentanyl, pour l’induction et
l’entretien, avant, pendant, et après la CEC, guidée par un monitorage de la
profondeur d’anesthésie par le Bispectral, ou les potentiels évoqués, associée à
une rachi-analgésie à la morphine. Ce type d’anesthésie favorise plus le débit
que la pression par son effet vasodilatateur. Le but est d’obtenir une stabilité
hémodynamique peropératoire, avec une analgésie de qualité dans le postop
immédiat, des drogues moins sédatives dans ce postop immédiat, le tout pour
arriver à un réveil de qualité et une extubation précoce, c’est-à-dire environ
6h postop.
L’équipe de Chirurgie :
Notre équipe chirurgicale est importante : 12 chirurgiens seniors, sur 2
sites géographiquement distants de 20 kilomètres, traitant des pathologies
lourdes...
Notre population de patients concerne 100 % d’adultes, pour des interventions
allant des pontages aortocoronaires classiques ou à cœur battant, en passant par
des remplacements ou des plasties valvulaires, jusqu’à des réparations complexes
des affections de l’aorte impliquant notamment des hypothermies profondes avec
arrêt circulatoire.
Cette situation particulière implique une nécessité d’adaptation de l’équipe de
perfusion à différents critères : il faut standardiser le matériel pour que le
système choisi soit suffisamment flexible pour s’adapter aux différents
desiderata chirurgicaux, aux différentes situations cliniques et de terrain (2
institutions avec une philosophie face au travail et aux patients très
différente). Il est également évident que tout choix doit répondre à des
critères de sécurité de travail pour l’équipe de perfusion quelles que soient
les circonstances et les difficultés (financières ou autres) des équipes
associées et des institutions.
L’équipe de Perfusion :
Notre philosophie de travail s’intègre parfaitement dans celles de nos
Anesthésistes et Chirurgiens : elle a évolué au cours de ces 25 années dans le
but permanent d’obtenir une qualité et une sécurité maximales des soins donnés
aux patients. Nous pratiquons de hauts débits de pompe, c’est-à-dire 70
ml/Kg/min, débit qui doit être majoré de 10 à 20 % si nécessaire, en fonction de
la saturation veineuse en oxygène. Nous pratiquons le débit pulsé, par
conviction que si la nature nous fait fonctionner physiologiquement de cette
façon, nous ne pouvons qu’en obtenir de nombreux avantages : une diurèse
correcte, une meilleure récupération cérébrale et psychomotrice... même s’il ne
s’agit que d’impression empirique.
Nous autorisons également des niveaux importants d’hémodilution : jusqu’à 18 à
20% d’hématocrite : cela nous est apparu possible il y a une dizaine d’années, à
la suite d’études sur les hémoglobines de synthèse qui ne permettaient pas de
transfusion durant la CEC.
L’arrivée de la normothermie en routine a aussi transformé notre vision des
choses : il est devenu inconcevable de nos jours de réaliser une CEC sans
lecture en continu des gaz du sang sur les versants veineux et artériel . Bien
sûr, notre but final est toujours de nous approcher au maximum de la situation
physiologique.
2. NOTRE SYSTÈME NOUS DONNE LE CHOIX POSSIBLE
DE 1 OU 2 MEMBRANES, POUR UNE SURFACE DE 1.2 OU 2.4 M2
Ce système s’adapte donc parfaitement à la gamme complète des patients
adultes qui composent notre population.
On obtient des volumes de priming possibles de 1 400, 1 600 ou 1800 ml, selon
qu’on utilise 1 ou 2 membranes et une ligne veineuse en 3/8’’ ou 1/2’’. Ce
système simple à monter, à purger et à utiliser, convient parfaitement à notre
équipe qui fait école en matière de Perfusion et forme régulièrement de jeunes
collègues. Il est très sécurisant pour ces jeunes collègues de travailler avec
le même type de matériel dans toutes les situations, même les plus complexes.
Les changements permanents sont très déroutants et susceptibles d’amener à des
situations d’insécurité et de stress, inutiles durant la formation : il faut
d’abord acquérir des réflexes, et n’envisager des changements qu’avec des
perfusionnistes chevronnés. Notre centre est également « centre de référence »
pour les Témoins de Jéhovah : ceci implique aussi notre adaptation à travailler
avec des niveaux d’hémodilution très bas... La standardisation du matériel
permet en plus une gestion plus facile du matériel : sa quantité, ses
péremptions... son rangement ainsi que son coût, ce qui est un impératif majeur
dans beaucoup d’institutions.
L’atout majeur de ce système est sa capacité de débullage parfait et rapide en
moins de 5 minutes.
On vient de vous décrire les quelques 160 canaux de grande largeur qui donnent
au système une compliance importante : c’est grâce à cette compliance que le
système rend impossible l’aspiration d’air dans le compartiment sanguin. Durant
ces 25 dernières années, la qualité des liquides de remplissage a aussi évolué :
Les primings sang et cristalloïdes du début ont été remplacés par des primings
colloïdes avec notamment les gélatines à ponts d’urée ( type Haemaccel). Lorsque
nous avons opté pour ces gélatines comme liquide d’amorçage, nous avons testé
notre technique de débullage à l’aide d’un détecteur de bulles de Hatteland.
Nous avons à l’époque réalisé de nombreux tests sur les différents oxygénateurs
existant sur le marché : Terumo - Bentley - Bard.
Ces différents tests nous ont montré que notre membrane pliée CML était seule
capable de débuller parfaitement le circuit amorcé avec des gélatines en débit
pulsé. Il faut savoir que tous les oxygénateurs à membrane de cette époque
étaient constitués d’un écheveau de milliers de fibres creuses, surdimensionné
jusqu’à 4 m2 de surface. Le sang circulait à l’intérieur des fibres : vu cette
géométrie, le nombre d’interespaces très importants et le diamètre réduit, de
nombreuses fibres se thrombosaient. De plus, la non compliance des fibres
engendrait un bullage permanent durant le priming tel que nous le réalisions, et
que nous le réalisons toujours aujourd’hui. Notre technique consiste à faire
tourner la pompe artérielle à 5 litres/ minutes, durant 5 minutes au moins et
avec une pression d’injection à au moins 250 mmHG en débit pulsé...
C’est la meilleure technique pour stresser le
matériel au maximum avant la CEC. Cette technique a été testée de nombreuses
fois avec le compteur de bulles de Hatteland : même s’il n’est pas réputé
parfait car il ne donne ni la taille ni le nombre de bulles, ce détecteur est
fiable et ses résultats sont reproductibles.
Cette technique de débullage offre un énorme avantage de sécurité et de rapidité
pour les urgences, par exemple lors de conversion catastrophe d’une intervention
à cœur battant...
Dans ses recherches expérimentales, la firme Cobe a également démontré ce
phénomène physique en laboratoire.
3. QU’EN EST-IL DE L’HÉMOCOMPATIBILITÉ DU
SYSTÈME UTILISÉ ?
La firme qui commercialise cet oxygénateur à plaques a également poursuivi
ses recherches dans le domaine de la biocompatibilité : elle nous propose depuis
quelques années un traitement de surface appelé SMA (Surface Modifying Additives
= surface modifiée par additif copolymérique), appliqué au circuit complet.
D’autres traitements de surface sont actuellement sur le marché. L’efficience de
ces traitements de surface sur la protection des plaquettes a été prouvée par
des études, notamment réalisées dans notre centre. Notre participation active à
ces études a sensibilisé davantage l’équipe à ce problème d’hémocompatibilité.
Dans notre centre (Prof. JO Defraigne) :
• Etude Duraflo : n’a pas montré de différence, avec circuit hépariné ou non.
• Etude SMA + Aprotinine : ce traitement de surface diminue la consommation de
plaquettes.
La surface de notre système est plus importante que ce qui est habituellement
proposé avec les nouvelles générations de fibres : cette surface de 2.4 m2
maximum reste acceptable pour une population 100% adulte. Différents systèmes
existant sur le marché ont été comparés, en terme de contrainte de cisaillement
et perte de charge :
le Compactflo de Dideco , le CML et l’Optima de Cobe, le Monolyth de Sorin, le
Maxima et le Maxima + de Medtronic, le Capiox SX de Terumo, l’Affinity d’Avecor,
le SMO Turbo de Sarns, l’Univox de Bentley et le HF5000 de Bard.
La perte de charge ou ∆P du système CML, est de 240 mmHg. Ce chiffre est élevé
par rapport aux autres systèmes, allant de 70 à 280 mmHg. Par contre, la
contrainte de cisaillement ou shear stress du système est évaluée à 66 dynes/cm2
contre 64 à 295 pour les autres systèmes. Ces forces de cisaillement sont
donc dans les limites physiologiques avec le système CML DUO = 66 dynes/cm2.
Pour rappel, les GB sont activés à 75 dynes/cm2, les plaquettes à 100, et les
membranes des GR sont fragilisées à 2 000.
EN SYNTHESE
Quels sont in fine, les avantages de la membrane à plaques ?
La flexibilité du système : il s’adapte aux différentes situations cliniques
possibles de poids, taille, niveau d’hématocrite de tous les patients adultes.
L’amorçage rapide et efficace du système entier en moins de 5 minutes en toute
sécurité reste son atout majeur.
Le système existe avec un traitement de surface qui a fait ses preuves en
matière de protection plaquettaire et de diminution des saignements per et
postopératoires.
Quels sont les inconvénients de cette membrane à plaques ?
• La surface de contact reste élevée ( 2.4 m2 pour la membrane seule).
• Le volume d’amorçage est également assez élevé par rapport à ce que proposent
les nouvelles générations d’oxygénateurs à fibres : cependant, dans notre
expérience, cela ne pose pas de problème important vu la population
essentiellement adulte. De plus, on peut éviter ce surcroît de volume, en
purgeant la deuxième membrane de son contenu au démarrage de la CEC, avant
qu’elle ait contribué à l’hémodilution.
• On observe sur la courbe artérielle, un amortissement de l’onde de débit pulsé
: celui-ci demeure néanmoins efficace.
Quels sont dès lors nos besoins actuels ?
• Evidemment, un volume d’amorçage plus petit.
• Un traitement de surface encore plus biocompatible...
• Et un réservoir intégré qui sépare d’emblée les aspirations.
Bien sûr, notre choix a été remis en question plus d’une fois. Nous avons testé
d’autres systèmes arrivant sur le marché : aucun à ce jour n’a montré une
supériorité suffisante dans l’un ou l’autre domaine pour justifier un
changement. Nous attendons le système qui va révolutionner la perfusion...
Quoi qu’il en soit, en perfusion comme dans tous les domaines, on utilise bien
ce qu’on connaît bien, surtout un matériel dont on connaît bien les défauts,
auxquels on peut alors pallier..
En sport, on dira qu’on ne change pas une équipe qui gagne ! La perfusion est
quelquefois également très sportive !
Une des responsabilités du perfusionniste reste de pouvoir toujours justifier
son choix de matériel et les changements qu’il veut opérer en s’appuyant sur des
arguments théoriques et pratiques.