La NIRS : une approche régionale de l’oxygénation tissulaire Pr. Jean-Luc Fellahi fellahi-jl@chu-caen.fr Pôle Réanimations Anesthésie SAMU-SMUR, CHU de Caen, France Faculté de Médecine, EA 4650, UCBN, France

Consommation d’oxygène (mL/min/m2) Transport en oxygène (mL/min/m2) Relation DO2 / VO2 200 EO2 DO2 150 Consommation d’oxygène (mL/min/m2) 100 50 Lactate 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… VO2 SvO2 = SaO2 - DC x Hb x PO Précharge Postcharge Inotropisme FC Hyperthermie [2,3 DPG] élevée Acidose Hypercapnie Hémorragies Hémodilution

NIRS 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 80 75 rSO2 (%) 70 65 60 55 50 P < 0.001 45 Brain Somatic

rSO2 INVOS at baseline in healthy subject 95 90 85 rSO2 (%) 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 80 75 rSO2 (%) 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 P = 0.469 rSO2 (%)

rSO2 somatique chez le volontaire sain une comparaison INVOS - EQUANOX 40 50 60 70 80 90 100 rSO2s INVOS rSO2s EQUANOX N = 240 r = 0.70 P < 0.001

rSO2 somatique chez le volontaire sain une comparaison INVOS - EQUANOX 40 50 60 70 80 90 100 110 -40 -30 -20 -10 10 20 30 Average of rSO2s INVOS and rSO2s EQUANOX rSO2s INVOS - rSO2s EQUANOX Percentage error = 21% +1.96 SD 16,2 Mean -0,7 -1.96 SD -17,6

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) 68+9% 61+6% 66+8% Fellahi, JCVA 2012

Relations entre oxygénation systémique et régionale en chirurgie cardiaque Valeurs absolues (N=100) r=0.42 P<0.001 r=0.17 P=0.066 Site cérébral 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 90 80 rSO2 (%) 70 60 50 P < 0.001 40 Baseline Hyperoxia Baseline Vascular occlusion Reperfusion Baseline

Variations lors d’une épreuve de remplissage (N=50) Relations entre oxygénation systémique et régionale en chirurgie cardiaque Variations lors d’une épreuve de remplissage (N=50) r=0.05 P=0.714 r=0.02 P=0.886 Site cérébral Site somatique

rSO2 somatique (mollet) chez le volontaire sain une comparaison INVOS - EQUANOX 45 N = 20 r = 0.16 P = 0.122 40 35 30 %max difference rSO2s EQUANOX 25 20 15 10 5 20 25 30 35 40 45 50 55 %max difference rSO2s INVOS

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)

Données personnelles (N = 50) Prédiction de la réponse au remplissage vasculaire par les paramètres d’oxygénation systémique et régionale Données personnelles (N = 50) 100 80 PPV (0.70) 60 Sensitivity ScvO2 (0.65) rSO2b (0.51) 40 rSO2s (0.52) 20 20 40 60 80 100 100-Specificity

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 14 12 10 Desaturation (%/min) 8 6 4 2 Female Male

TOV : vitesse de resaturation pendant la phase de reperfusion 55 P = 0.0032 50 45 40 35 Resaturation (%/min) 30 25 20 15 10 Female Male

TOV : rSO2 somatique (mollet) chez le volontaire sain 16 P = 0.027 14 12 10 Désaturation (%/min) 8 6 4 2 EQUANOX INVOS

TOV : rSO2 somatique (mollet) chez le volontaire sain 55 P = 0.004 50 45 40 35 Resaturation (%/min) 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) en chirurgie abdominale majeure +50% (+47%) StO2 = 84 (77-91) PPV = 16 (15-18) StO2 = 88 (79-93) 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