L'évaluation du dispositif du tube pulsatile*:

Les perfusions du système cardiovasculaire avec des dispositifs tels que le circulation extracorporelle (CEC) et l’assistance cardiaque mécanique (DAC) perturbent la fonction endothéliale, qui est responsable du syndrome de post- cardiotomie.

Cette dysfonction endothéliale est très probablement en rapport avec le caractère continu du flux continu qui suppriment la force de cisaillement endothéliale, ajouté aux pertes de charges énergétiques dans les circuits.

Pour surmonter ces effets différentes stratégies thérapeutiques sont actuellement appliquées, tels que: a) prise en charge pharmacologique par antifibrinolytique, inotropes, vasodilatateurs, les plaquettes, etc., mais avec une certaine effets secondaires ainsi; b) normothermie; c) recours minimal à la CEC qui reste encore une technique difficile réservée à des groupes sélectionnés de patients; d) la CEC pulsatile avec ses avantages prouvés cliniquement et expérimentalement. En revanche, des études récentes recommandent du système de perfusion conventionnel. Ceci s'explique par l'incapacité d’une CEC pulsatile à produire des courbes adéquates à cause des pertes des charges énergétiques par l’oxygénateurs. L'association d’une pompe de contrepulsion intra-aortique (CPIA) avec une CEC conventionnelle, crée des zones de turbulences, avec des complications vasculaires et l’ efficacité de la perfusion des organes est controversée.

Alternativement, des prototypes de tube pulsatile ont été évalués comme une solution potentielle pour ces inconvénients liés à la circulation extracorporelle (CEC) et l’assistance cardiaque mécaniques (DAC).

Matériels et Méthodes 1.1. Étude in vitro:

Des prototypes du tube pulsatile ont été positionnés dans trois simulations d’un circuit de CEC pédiatrique (¼ de pouce ; 1.5 m de ligne artériel ; 1.5 m de ligne veineux), composée d’une tête de pression (pompe à galet) classique, oxygénateur à membrane, un filtre artériel, une canule aortique (14 Fr.), et une simulation de résistance vasculaire par un clamp partiel du tuyaux retour veineux. Le circuit a été rempli par un volume d’amorçage composé du sang (2/3) prélevé la veille chez un porc et de sérum héparine (1/3).

1. L'évaluation du dispositif du tube pulsatile*:

Les perfusions du système cardiovasculaire avec des dispositifs tels que le circulation extracorporelle (CEC) et l’assistance cardiaque mécanique (DAC) perturbent la fonction endothéliale, qui est responsable du syndrome de post- cardiotomie.

Cette dysfonction endothéliale est très probablement en rapport avec le caractère continu du flux continu qui suppriment la force de cisaillement endothéliale, ajouté aux pertes de charges énergétiques dans les circuits.

Pour surmonter ces effets différentes stratégies thérapeutiques sont actuellement appliquées, tels que: a) prise en charge pharmacologique par antifibrinolytique, inotropes, vasodilatateurs, les plaquettes, etc., mais avec une certaine effets secondaires ainsi; b) normothermie; c) recours minimal à la CEC qui reste encore une technique difficile réservée à des groupes sélectionnés de patients; d) la CEC pulsatile avec ses avantages prouvés cliniquement et expérimentalement. En revanche, des études récentes recommandent du système de perfusion conventionnel. Ceci s'explique par l'incapacité d’une CEC pulsatile à produire des courbes adéquates à cause des pertes des charges énergétiques par l’oxygénateurs. L'association d’une pompe de contrepulsion intra-aortique (CPIA) avec une CEC conventionnelle, crée des zones de turbulences, avec des complications vasculaires et l’ efficacité de la perfusion des organes est controversée.

Alternativement, des prototypes de tube pulsatile ont été évalués comme une solution potentielle pour ces inconvénients liés à la circulation extracorporelle (CEC) et l’assistance cardiaque mécaniques (DAC).

Matériels et Méthodes 1.1. Étude in vitro:

Des prototypes du tube pulsatile ont été positionnés dans trois simulations d’un circuit de CEC pédiatrique (¼ de pouce ; 1.5 m de ligne artériel ; 1.5 m de ligne veineux), composée d’une tête de pression (pompe à galet) classique, oxygénateur à membrane, un filtre artériel, une canule aortique (14 Fr.), et une simulation de résistance vasculaire par un clamp partiel du tuyaux retour veineux. Le circuit a été rempli par un volume d’amorçage composé du sang (2/3) prélevé la veille chez un porc et de sérum héparine (1/3).

Le tube pulsatile a été placé à 6 cm de canule aortique (circuit I) ; à 150 cm de canule aortique (circuit II) ; et entre la tête de pression et l’oxygénateur (circuit III). Avec des débits variés entre 400, 600, 800 et 1000 mL/min, et une fréquence pulsatile fixe (110 bpm), nous avons comparé le flux continu et pulsatile afin d’évaluer les pertes de charges énergétiques à partir de lignes de pressions positionnées en amont et aval: l’oxygénateur, le tube, la canule aortique et la simulation de résistance vasculaire.

Statistiques

Les variables continues sont exprimées comme la moyenne SEM ±. Les comparaisons entre les groupes d'échantillons indépendants ont été effectués avec Student t-test, pour les données hémodynamiques in vitro et une analyse de variance 2-way ANOVA pour les données in vivo. P avec une valeur inférieure à 0,05 a été considérée comme statistiquement significative. Un logiciel (GraphPad Prism ®) a été utilisé pour toutes les analyses statistiques de cette étude.

Résultats

o Le débit moyen pulsatile était significativement (p<0.05), meilleur que le débit continu dans tous les circuits (I, II et III).

o Les pertes de charge ont été augmentées dans les circuits III et II par rapport à I.

o La pression différentielle a été augmenté de façon significative avec le circuit I (126,3 ± 18,6) par rapport aux circuits II (66 ± 6,1) et III (48,8 ± 4,7), respectivement (mmHg, p <0,001).

1.2. Étude in vivo:

Le dispositif du tube pulsatile a été évalué chez dix porcelets divisés en deux groupes : pulsatile (P, n: 5), et non-pulsatile (NP, n = 5). Sous anesthésie, ventilation mécanique, stérnotomie et injection d’une dose d’héparine (2.5 mg/kg) : dans le groupe P, un prototype du tube pulsatile a été connecté à un système d’assistance ventriculaire gauche conventionnel, composé d’un pompe à galet, une canule aortique (12 Fr.) et une canule de décharge ventriculaire gauche (14 Fr.). Dans le group NP, la canule aortique (12 Fr.) et la canule de décharge gauche (14 Fr.) ont été connectées à une pompe centrifuge conventionnelle.

Le tube pulsatile a été placé à 6 cm de canule aortique (circuit I) ; à 150 cm de canule aortique (circuit II) ; et entre la tête de pression et l’oxygénateur (circuit III). Avec des débits variés entre 400, 600, 800 et 1000 mL/min, et une fréquence pulsatile fixe (110 bpm), nous avons comparé le flux continu et pulsatile afin d’évaluer les pertes de charges énergétiques à partir de lignes de pressions positionnées en amont et aval: l’oxygénateur, le tube, la canule aortique et la simulation de résistance vasculaire.

Statistiques

Les variables continues sont exprimées comme la moyenne SEM ±. Les comparaisons entre les groupes d'échantillons indépendants ont été effectués avec Student t-test, pour les données hémodynamiques in vitro et une analyse de variance 2-way ANOVA pour les données in vivo. P avec une valeur inférieure à 0,05 a été considérée comme statistiquement significative. Un logiciel (GraphPad Prism ®) a été utilisé pour toutes les analyses statistiques de cette étude.

Résultats

o Le débit moyen pulsatile était significativement (p<0.05), meilleur que le débit continu dans tous les circuits (I, II et III).

o Les pertes de charge ont été augmentées dans les circuits III et II par rapport à I.

o La pression différentielle a été augmenté de façon significative avec le circuit I (126,3 ± 18,6) par rapport aux circuits II (66 ± 6,1) et III (48,8 ± 4,7), respectivement (mmHg, p <0,001).

1.2. Étude in vivo:

Le dispositif du tube pulsatile a été évalué chez dix porcelets divisés en deux groupes : pulsatile (P, n: 5), et non-pulsatile (NP, n = 5). Sous anesthésie, ventilation mécanique, stérnotomie et injection d’une dose d’héparine (2.5 mg/kg) : dans le groupe P, un prototype du tube pulsatile a été connecté à un système d’assistance ventriculaire gauche conventionnel, composé d’un pompe à galet, une canule aortique (12 Fr.) et une canule de décharge ventriculaire gauche (14 Fr.). Dans le group NP, la canule aortique (12 Fr.) et la canule de décharge gauche (14 Fr.) ont été connectées à une pompe centrifuge conventionnelle.

Dans le group P, les longueurs de deux canules aortique et décharge ont été raccourcis, afin de diminuer les pertes de charges énergétiques. Une défaillance ventriculaire gauche aigué a été crée par une ligature de l'artère coronaire interventriculaire antérieure (IVA) après la bifurcation de 2ème diagonale. La phase thérapeutique a été démarrée aux premiers signes de détérioration hémodynamique, pour une période de 2 h, dans les deux groupes. En groupe P, la fréquence du tube pulsatile a été fixée à 90 bpm, et un débit de perfusion au tour de 0.3 L/min. Dans le group NP, le débit de la pompe centrifuge a été fixé à 0.8 L/min.

Résultats

o Une amélioration significative de l'hémodynamique avec une disparition macroscopique de la zone ischémique ont été observée dans le groupe P par rapport du groupe NP.

o Le débit cardiaque était de 0,67 ± 0,26 dans le group P versus 0,38 ± 0,03 dans le group NP (L / min; p> 0,05).

o Les résistances vasculaires systémiques étaient 451,72 ± 24,01 dans le groupe P versus 1309,88 ± 151,93 dans le groups NP (dynes.s.cm-5/kg-1; p <0,001).

Conclusion

Le tube pulsatile peut être adapté aux circuits des appareils de perfusion cardiovasculaires conventionnels, afin de maintenir la fonction endothéliale par les forces de cisaillements. Ceci pourra améliorer l’hémodynamique et reduire les pertes de charges énergétiques, avec une méthode à coût bas qui favorise une faible mortalité et de morbidité.

Soumis pour publication (Chapitre VII).

Dans le group P, les longueurs de deux canules aortique et décharge ont été raccourcis, afin de diminuer les pertes de charges énergétiques. Une défaillance ventriculaire gauche aigué a été crée par une ligature de l'artère coronaire interventriculaire antérieure (IVA) après la bifurcation de 2ème diagonale. La phase thérapeutique a été démarrée aux premiers signes de détérioration hémodynamique, pour une période de 2 h, dans les deux groupes. En groupe P, la fréquence du tube pulsatile a été fixée à 90 bpm, et un débit de perfusion au tour de 0.3 L/min. Dans le group NP, le débit de la pompe centrifuge a été fixé à 0.8 L/min.

Résultats

o Une amélioration significative de l'hémodynamique avec une disparition macroscopique de la zone ischémique ont été observée dans le groupe P par rapport du groupe NP.

o Le débit cardiaque était de 0,67 ± 0,26 dans le group P versus 0,38 ± 0,03 dans le group NP (L / min; p> 0,05).

o Les résistances vasculaires systémiques étaient 451,72 ± 24,01 dans le groupe P versus 1309,88 ± 151,93 dans le groups NP (dynes.s.cm-5/kg-1; p <0,001).

Conclusion

Le tube pulsatile peut être adapté aux circuits des appareils de perfusion cardiovasculaires conventionnels, afin de maintenir la fonction endothéliale par les forces de cisaillements. Ceci pourra améliorer l’hémodynamique et reduire les pertes de charges énergétiques, avec une méthode à coût bas qui favorise une faible mortalité et de morbidité.