Cascade Physiopathologique de l’agression cérébrale

Energétique cérébrale Poids du cerveau: 1200 ± 200 g, soit 2% du poids corporel DSC = 20 % débit cardiaque = 750 ml/min (50-60 ml/min/100 g) CMR O2 = 20% de la conso. totale (5ml/min/100g) CMR glucose = 25% de la conso.totale (31μmol/min/100g) 60% : activité fonctionnelle 40% : activité structurelle ENERGIE

DSC 50 40 30 20 10 Biochimie Fonction Structure Synthèses protéiques ml/min/100g 50 Synthèses protéiques lactate glutamate ATP K+ Ca++ 40 altérations EEG ondes lentes EEG plat 30 20 infarctus 10

Lésion évolutive Lésion primaire « Who talk and subsequently die » Rielly, Lancet 1975 Lésion secondaire

Lésion primaires (immédiate) Fracture, embarrure, contusion, plaie crânio-cérébrale local Mécanisme de contact à distance Fracture irradiée, HED Mouvement crâne-encéphale Contusion contre coup, HSD Mécanisme d’inertie Accélération-décélération cisaillement LAD, hématome contrainte de la substance blanche)

Lésion axonales diffuse Hyperdensité de la substance blanche De la jonction corticale au mésencéphale Parfois hématome profond (AVC?) Hémorragie ventriculaire (pc)

HED Fracture avec plaie artérielle biconvexe, hyperdense, limités Ne franchit pas les sutures

HSD biconcave, falciforme, peu limité

Lésion secondaire Local Systémiques Souffrance puis destruction cellule neuronales ou gliales => Anomalies métaboliques Local Désordre métabolique et inflammation => œdème vasogénique par atteinte de BHE Systémiques Agression Cérébrales Secondaires d’Origine Systémique

Pénombre Pénombre Nécrose HTIC Aggravation du déficit Perte de la fonction transitoire et réversible en cas de restauration du DSC Pénombre Nécrose Hypoxie hypotension Fièvre Hyperglycémie HTIC Aggravation du déficit

Contusion hémorragique J1

Contusion hémorragique J5

Contusion hémorragique J15

Désordre du métabolisme cellulaire Hypertension intracrânienne et Agression Cérébrale Secondaire d’Origine Systémique Désordre du métabolisme cellulaire Œdème cytotoxique Hématome HTIC Œdème vasogénique Hypercapnie Vasodilatation Hypotension  PPC Hypoxémie Œdème interstitiel Hypocapnie Œdème cytotoxique ISCHEMIE CEREBRALE

Mort neuronale Hématomes Contusions Lésions axonales Lésions secondaires d’origine systémique Lésions secondaires d’origine centrale Lésions primaires HTIC Œdème Hématome Vasospasme Hydrocéphalie Epilepsie Hypo TA Hypoxémie Hyper/Hypo capnie Hyper/hypo glycémie Hyperthermie Hématomes Contusions Lésions axonales Ischémie Mort neuronale

Agression cérébrale Augmentation volume intracrânien : œdème cérébral Hématome Dilatation ventriculaire Augmentation de la PIC Diminution du DSC Ischémie tissulaire

œdème cérébrale Accumulation nette d’eau et de solutés dans secteur intra/extra ¢ œdème cellulaire œdème vasogénique Fishman, N Engl J Med, 1975

PPC optimale chez le TCS ? œdème vasogénique  Gradient Pression Hydrostatique Filtration de plasma via BHE (substance blanche ++)  Perméabilité membranaire PAM > 170 mmHg distension passive paroi artériolaire extravasation eau-soluté dans tissu cérébral PPC optimale chez le TCS ?

Conséquences de l’œdème cérébral Œdème localisé : risque d’engagement cérébral

Conséquences de l’œdème cérébral Œdème diffus : risque d’HTIC (PIC > 20 mmHg) -> ischémie cérébrale -80 -60 -40 -20 -2 2 4 Cerebral blood flow (% control) 6  Intracerebral water (g/100g w.wt) Catastrophe : mortalité, séquelles Pourquoi ? HIC Gradeint de pression locaux -> engagement cérébral temporal sous la faux trou occipital HIC globale -> ischémie globale, source d ’oedème à son tour Frei, Acta Neurochir, 1973

Brain Swelling

Œdème cérébral et HTIC Volume intracrânien = parenchyme (80%) Compliance élevée Faible compliance Volume intracrânien = parenchyme (80%) + LCR (15%) + sang (5%) (+ néovolume)

HTIC œdème ischémique  PPC Ischémie cérébrale

HTIC: Définitions et Mécanismes Augmentation de la PIC au-dessus de 12 mmHg Parenchyme : 80% LCR: 15% Volume sanguin cérébral: 5% Peu accessible médicalement Boite crânienne inextensible AUGMENTATION DU VOLUME = AUGMENTATION DE LA PRESSION

Complication de HTIC Andrews et al, ICM 2004

Autorégulation cérébrale

Autorégulation cérébrale DSC normal ≈ 50 ml/100g/min Constant pour 50 < PPC < 130 mmHg Δ individuelle des limites de PPC Modification (HTA) Régulation via artérioles pie merienne

Autorégulation cérébrale DSC PPC (mmHg) 50 150 15 14 15 15 15

Autorégulation cérébrale et traumatisme crânien DSC PPC (mmHg) 50 70 23 25 25 25 25

CO2 Modulateur DSC et autorégulation cérébrale Variation linéaire entre 20 et 90 mmHg (de - 50% à +75%) Variation de 1 mm Hg de PaCO2 = variation de 3 à 5% du DSC (soit 1 à 2 ml/min/100g) Hypercapnie = vasodilatation Hypocapnie = risque d’ischémie Réponse très rapide: débute après 30 sec, maxi à 5 min

CO2 In: Anesthesia, Miller, 7e Ed, 2009

CO2 et DSC

O2 Relation DSC et O2 non linéaire Hypoxie= vasodilatation cérébrale Augmentation du DSC en-dessous de PaO2=60 mmHg Hyperoxie = influence peu le DSC

Cascade bénéfique Vasoconstriction  PAM PPC  VSC  PIC Rosner, 1989 26 26 26 26

Cascade aggravante Vasodilatation  PAM PPC  VSC  PIC Rosner, 1989 27 27 27 27

variations inverses de la PIC / PAM Pas d'autorégulation : Autorégulation et PIC Autorégulation : variations inverses de la PIC / PAM Pas d'autorégulation : variations parallèles de la PIC / PAM Bouma, 1992

Prise en charge ?

La chirurgie = le traitement le plus efficace Augmentation volume: Collections hématiques Tumeurs Hydrocéphalie MAIS LA REACTION OEDEMATEUSE Evacuation hématome et la compliance cérébrale Drainage LCR Lobectomie « Craniectomie » Laisse une place au traitement médical CHIRURGIE = SEUL TTT ETIOLOGIQUE A envisager systématiquement relation pression-volume ou courbe de Langfitt

La neuroréanimation Prévention des lésions ischémiques secondaires Adapter les apports (débit sanguin cérébral) au métabolisme

Schéma de Rosner (JNS, 1995, 83:949) GESTION DE LA PPC Schéma de Rosner (JNS, 1995, 83:949) Éviter casacade vaso+ Rationnel L’autorégulation est conservée La réponse est lente La courbe d’autorégulation est déplacée vers la droite par l’œdème La limite basse d’autorégulation augmente avec la quantité d’ œdème Objectif PPC > 70 mmHg Moyens Remplissage Vasoconstricteurs systémiques

La “Lund“ Thérapie (CCM, 1998, 26:1881) MANAGEMENT DE LA PPC La “Lund“ Thérapie (CCM, 1998, 26:1881) Rationnel Lors du TC sévère, la BHE est altérée Un niveau de pression élevée augmente l’œdème cérébral en augmentant le débit de fuite capillaire . La fuite capillaire est aggravée lorsque l’autorégulation est abolie, car l’augmentation de pression artérielle est directement transmise aux capillaires. PPC à 50 mmHg

Analyse de la PIC

Indications dans le TC Indications bien codifiées dans le TC: TC grave GSC<8 et TDM anormal / Moteur +++ (hématomes, contusions, œdèmes, effacement citernes de la base) Contrôler la PIC et éviter les épisodes de PIC > 20-25 améliore le pronostic des patients… Journal of Neurotrauma 2007 Saul et al, J Neurosurg 1982 Patel et al, ICM 2002 Lane et al Can J Surg 2000

Indications en général Tous les patients cérébrolésés ayant des risques d’HTIC (TDM, DTC) et donc l’évaluation clinique est impossible.

Intérêt PPC = PAM - PIC = P d’entrée - P de sortie PPC = RVC x DSC Gravité de l’atteinte cérébrale Pression de Perfusion Cérébrale Variations du volume sanguin cérébral PPC = PAM - PIC = P d’entrée - P de sortie PPC = RVC x DSC

Capteurs intra parenchymateux

La forme de l’onde de pression

ICP monitoring was associated with a 45% reduction in survival Intérêt de la PIC controversé… ICP monitoring was associated with a 45% reduction in survival (OR0.55; 95% CI, 0.39–0.76; p<0.001). Shafi et al J Trauma. 2008;64:335–340

Valeur de la PIC ?

Ici, aggravation sans augmentation de la PIC

Se méfier des valeurs absolues des PIC (limites du monitorage) Intégrer les valeurs du monitorage avec les donnée de la clinique, du TDM et surtout considérer plus les variations que les valeurs absolues La PIC est indispensable à la prise en charge de tous les patients sous AG cérébrolésés et à risque d’HTIC +++ PIC = un des éléments du monitorage multimodal AL-TAMIMI Neurosurgery 2009

La DVE

Doppler transcrânien: Mesure des vitesses des éléments figurés du sang ( débit) Artères de la base du crâne (artère cérébrale moyenne ++) Fenêtre temporale absente chez 15% des patients Non invasif, Rapide (mais soigneux…) Mesure continue possible

Doppler transcrânien Vitesse systolique (reflet du débit cardiaque) Vitesse diastolique (reflet des résistances vasculaires cérébrales) Vitesse moyenne Index de pulsatilité: IP= (VS-VD)/VM

Etat de mort encéphalique Disparition du flux diastolique

Apports en O2 Consommation en O2 PtiO2 DSC SaO2 CMRO2 Hémoglobine

Zone d’insertion: En traumatologie crânienne: En zone saine: Reflet de l’oxygénation globale. En zone péricontusionnelle. Dans l’HSA: Zone à risque de vasospasme? Complications: Hématomes (rares < 2%), infectieuses ? Dings et al. Neurosurgery (1998)

valeurs « Normales » : 25-30 mm Hg Kiening J Neurosurg 1996 (animal anesthésié) Van den Brink Neurosurgery 1998 (101 TCG) <15 mm Hg = séquelles neurologiques Valadka Crit Care Med 1998 <10 mm Hg + de 15 à 30 min = aggravation pronostique Kiening J Neurological Res 1997 Van den Brink Neurosurgery 2000 <5 mm Hg = mortalité>80% Van Santbrink Neurosurg 1996

L’osmothérapie diminue-t-elle la PIC ? Corrélation dose de Mannitol augmentation de l’osmolarité sanguine, Corrélation augmentation l’osmolarité sanguine et diminution eau cérébrale Diminuer le volume intracrânien, c’est diminuer une PIC élevée Thenuwara, Anesthesiology, 2002

Conséquences de l’hypernatrémie contrôlée Le cerveau Œdème = Eau + Sel

Conséquences de l’hypernatrémie contrôlée Le cerveau

Doses croissantes de Mannitol