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Machines et circuits

Schéma général

Par rapport aux machines historiques, les systèmes actuels sont à la fois plus sûrs et plus sophistiqués, mais ils contiennent toujours les mêmes éléments:

  • Un réservoir veineux ;
  • Un oxygénateur ;
  • Un échangeur de chaleur ;
  • Une pompe.

Leur but est triple: maintenir la perfusion systémique, assurer les échanges gazeux pour l’O2 et le CO2, et régler la température. Le sang est capté du côté veineux systémique et renvoyé dans l’aorte ou dans une grande artère une fois oxygéné; la circulation pulmonaire est court-circuitée. Tout le matériel en contact direct avec le sang est à usage unique (tuyaux, réservoir, oxygénateur, etc). Le débit théorique assuré est de 2.0 à 2.5 L/min/m2 (70 mL/kg/min) (routine: 2.4 L/min/m2). La pression artérielle est en général maintenue entre 60 et 90 mmHg (voir Hémodynamique).

Le montage général du circuit de CEC est bien standardisé. La partie principale est constituée de 5 éléments qui se succèdent dans l’ordre suivant (Figure 7.1 et Figure 7.2) [167].

  • Une large canule veineuse conduisant à un réservoir veineux dans lequel le sang se draine par gravité :
  • Une pompe principale, le plus souvent à galet; cette pompe est placée entre le réservoir veineux et l’oxygénateur à membrane ; à l’époque des oxygénateurs à bulle, elle était placée après ce dernier ;
  • Un oxygénateur, auquel est associé un évaporateur d’halogéné (le plus souvent isoflurane ou sevoflurane) et un débitmètre air-oxygène (blender) dont la FiO2 règle la PaO2, et le débit de gaz frais la PaCO2 ;
  • Un échangeur de chaleur; il est le plus souvent couplé à l’oxygénateur ;
  • Un circuit artériel ramenant le sang oxygéné dans l’aorte ou dans une artère périphérique (fémorale, sous-clavière droite).

Le circuit est complété de plusieurs éléments (Figure 7.3).

  • Un filtre artériel qui capte les particules dont la taille est supérieure à 40 microns et joue le rôle de piège à bulles ;
  • Deux circuits d’aspiration: aspiration «droite» pour le sang aspiré dans le champ opératoire, «gauche» pour le sang aspiré dans la circulation gauche; ils peuvent être complétés par une aspiration de cardiotomie ;
  • Un circuit de cardioplégie ;
  • Un système de contrôle de la pression dans le circuit artériel qui asservit le débit de la pompe maîtresse au-delà d’une limite fixée par le perfusionniste ;
  • Un système de contrôle en ligne de la saturation en oxygène du sang veineux et du sang artériel ;
  • Un système de contrôle du niveau du liquide dans le réservoir veineux qui asservit le débit de la pompe maîtresse en deçà d’une limite fixée par le perfusionniste ;
  • Un système de contrôle de la présence de bulles dans le circuit ;
  • Un système de mesure de la température veineuse et artérielle.

Deux matériaux différents sont utilisés pour les tuyaux: le polychlorure de vinyle (PVC) et les silicones. Le PVC, transparent, rejette peu de particules mais présente une tenue limitée à la traction et à l’étirement. Le silicone respecte mieux la déformabilité des globules rouges et diminue l’agrégation plaquettaire, mais libère facilement des particules. Comme les surfaces étrangères et le contact avec l’air sont les sources principales des altérations de la coagulation, de l’hémolyse et du syndrome inflammatoire systémique post-pompe (voir Syndrome inflammatoire systémique), la recherche autour des améliorations possibles des circuits de CEC est très active. On suit actuellement plusieurs pistes, parmi lesquelles [138] :

  • Circuits préhéparinés: l’adhésion sélective de protéines plasmatiques sur la surface étrangère conduit à la création d’un film moléculaire qui empèche la progression de la cascale de coagulation. L’adhésivité plaquettaire est réduite, de même que l’activation du complément et l’adsorption des facteurs de coagulation. On peut diminuer l’ACT requis à 250-300 sec, mais le sang ne peut pas stagner dans le circuit, car le risque de voir se former des thrombi dans le réservoir ou l’oxygénateur est élevé. Il faut donc maintenir la circulation dans la CEC au moyen d’un court-circuit entre la canule artérielle et la canule veineuse.
  • Circuits rendus biocompatibles par imprégnation de polymères (poly-2-méthoxy-éthyl-acrylate, phosphorylcholine, siloxane) ou de molécules anti-inflammatoires (facteur H inhibant le complément C3a, phospholipides de la membrane plaquettaire). Ces substances freinent la cascade du complément et l’activation leucocytaire.

Ces améliorations tendent à diminuer l’activation du système coagulatoire et inflammatoire, à minorer les lésions plaquettaires et à réduire le taux de transfusion. Elles ont un impact sur les complications postopératoires dans les cas à haut risque, mais ont peu ou pas d’influence pour les interventions standards chez des patients à risque faible [222,254,335]. Vu l’augmentation de prix des circuits, ces modifications ne présentent pas forcément un rapport coût / bénéfice favorable à leur utilisation de routine.

La cascade coagulatoire et le syndrome inflammatoire systémique sont déclenchés par les tissus cruentés (plaie opératoire), par les surfaces étrangères (circuits de CEC), et surtout par le contact avec l’air. Pour ces raisons, les améliorations technologiques actuelles visent deux points particuliers :

  • Suppression du contact avec l’air par l’abolition du résevoir veineux ouvert ;
  • Réduction de la surface de contact en miniaturisant les circuits.

D’autre part, le remplissage du circuit avec le sang du malade (autologous prime) par voie antérograde (canule veineuse) ou rétrograde (canule artérielle) minimise l’hémodilution et réduit le besoin en transfusion (voir Amorçage).

En CEC, l’hémodynamique est principalement maintenue par le débit de la pompe maîtresse dont le perfusionniste a la responsabilité et le contrôle. Après le stress de l’induction, cette période est un moment de moindre concentration pour l’anesthésiste, voir l’occasion de disparaître dans son bureau ou à la cafétéria du bloc opératoire ! Le temps de la CEC est pourtant une période d’étroite collaboration avec le chirurgien et le perfusionniste. Une communication permanente entre les trois est indispensable au bon déroulement de l’intervention.

 

 

 

Schéma général de la CEC
La machine de CEC comprend les éléments suivants, dans le sens de circulation du sang :
- Canule veineuse
- Aspirations
- Réservoir veineux, (avec filtre), réservoir de cardiotomie
- Pompe principale
- Oxygénateur (avec mélangeur de gaz O2/air et évaporateur halogéné)
- Echangeur thermique
- Canule artérielle (avec filtre et piège à bulles)
- Circuit de cardioplégie
Surveillance : pression dans la canule artérielle, débit de pompe, débit de gaz, SvO2, SaO2, niveau du réservoir veineux, détecteur de bulles, températures artérielle et veineuse.

 

 

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