L'effet de l'oxygénothérapie hyperbare sur les patients souffrant d'une déficience neurologique due à une lésion cérébrale traumatique

INTRODUCTION Les traumatismes crâniens (TCC) sont une cause majeure de morbidité et de mortalité dans le monde. En raison des améliorations apportées aux soins médicaux d'urgence, au transport et aux installations de traumatologie spécialisées, le nombre de personnes ayant survécu à un traumatisme crânien avec déficience a considérablement augmenté ces dernières années. Les séquelles cognitives à long terme, souvent non visibles, persistent bien au-delà de la résolution des handicaps physiques évidents. Ceci, combiné à la sensibilisation relativement faible du grand public, a désigné le TBI comme «l'épidémie silencieuse» (TBI CDC 2006). L'oxygénothérapie hyperbare (OHB) a été suggérée comme modalité de traitement possible pour ces cas et les études préliminaires sont prometteuses.

Le but de cette étude est d'évaluer l'efficacité de l'OHB dans le traitement des lésions cérébrales traumatiques légères chroniques (mTBI). Des scans SPECT séquentiels du cerveau et des tests neurocognitifs seront utilisés pour évaluer la réponse du flux sanguin cérébral (CBF), l'amélioration cognitive et fonctionnelle après le traitement.

Lésions cérébrales traumatiques (TBI) Les lésions cérébrales traumatiques sont une cause majeure de morbidité et de mortalité entraînant des conséquences majeures à long terme, tant au niveau personnel que national, avec environ 5,3 millions d'Américains souffrant d'incapacités permanentes liées à un TBI (24). les lésions cérébrales aux États-Unis sont estimées à environ 1,5 million d'individus par an (24,25). Cependant, cela n'inclut pas les personnes qui n'ont pas reçu de soins dans un établissement inclus dans les systèmes de surveillance nationaux ou qui n'ont reçu aucun soin médical et sous-estime donc probablement considérablement le nombre réel de victimes de TCC. Le consensus des NIH de 2006 indique une prévalence de 2,5 à 6 millions de personnes par an souffrant de TBI(23).

En raison des améliorations apportées aux soins médicaux d'urgence, au transport et aux installations de traumatologie spécialisées, le nombre de personnes ayant survécu à un traumatisme crânien avec déficience a considérablement augmenté ces dernières années. Les conséquences à long terme du TBI sont vastes, affectant un grand nombre de personnes avec un effet substantiel sur les patients eux-mêmes, leurs familles et la société dans son ensemble. Ces blessures imposent également un fardeau économique important aux personnes concernées, à la fois personnellement et en tant que société. Environ 80 000 à 90 000 personnes souffrent d'incapacités de longue durée chaque année, et les coûts estimés, y compris les soins médicaux directs et les dépenses indirectes telles que la perte de potentiel de gain, s'élevaient à plus de 60 millions de dollars en 2001 aux États-Unis (28).

Les séquelles à long terme du TBI peuvent inclure une altération du fonctionnement physique, cognitif et psychosocial de l'individu. Les conséquences neurologiques sont nombreuses et complexes affectant divers sites et fonctions. Les systèmes sensoriel, moteur et autonome peuvent tous être affectés et les symptômes peuvent inclure des maux de tête, des convulsions, des défauts visuels, des troubles du mouvement et des troubles du sommeil. Les conséquences cognitives sont également vastes et variées. Parmi les symptômes les plus fréquemment constatés figurent des déficits de mémoire et des problèmes d'attention et de concentration. Il peut y avoir une fonction exécutive altérée, des capacités de résolution de problèmes et des difficultés de langage ainsi que des problèmes de planification, de traitement de l'information, de jugement et de perspicacité. Alors que certains de ces symptômes peuvent apparaître immédiatement après la blessure, d'autres peuvent apparaître des jours, des semaines ou des mois après le traumatisme initial (Kushner, 24). De plus, il peut y avoir de grandes fluctuations et des changements dans la gravité et la présentation au fil du temps.

Un autre domaine de difficultés résultant du TBI comprend les déficiences comportementales, émotionnelles et psychologiques. Il peut y avoir de vastes changements de personnalité, notamment une perte ou une diminution de la capacité à initier des réponses et des activités, la désinhibition, l'impulsivité, des comportements agressifs - à la fois verbaux et physiques, et des changements dans le comportement sexuel. Des troubles de la personnalité et de l'humeur peuvent apparaître et une dépression, de l'anxiété et des changements dans le contrôle émotionnel sont souvent notés après un TCC.(23) Les conséquences sociales peuvent également être étendues et souvent dévastatrices. Il y a une incidence accrue de divorce, de chômage chronique, de suicide et de toxicomanie à la suite d'un traumatisme crânien. Même dans les phases les plus chroniques, lorsque le patient est en phase de récupération, les exigences accrues qui lui sont imposées sur le lieu de travail ou lors de l'exécution de nouvelles tâches peuvent révéler des problèmes de fonctions exécutives et de capacités de planification qui n'avaient pas encore été remarqués.

Ces problèmes et le fardeau de s'occuper de ces personnes à long terme exercent des pressions cumulatives sur la famille et son réseau de soutien. Les membres de la famille et les soignants signalent une fréquence accrue de dépression, de colère et d'isolement social. Ceux-ci se combinent pour perturber le fonctionnement et les relations familiales et ces problèmes peuvent persister ou s'aggraver avec le temps.(24)

HBO pour TBI Hyperbaric Oxygen Therapy (HBOT) est utilisé depuis les années 1930, date à laquelle il a été initialement utilisé pour le mal de décompression. Peu de temps après, les médecins ont commencé à utiliser l'OHB pour une variété d'autres conditions. L'utilisation de l'OHB pour des indications neurologiques a commencé au début des années 1960 avec les travaux de Smith et al montrant son effet protecteur dans l'ischémie cérébrale et celui de Saltzman montrant son efficacité chez les patients victimes d'AVC.(Jain) L'OHB est l'inhalation d'oxygène à 100 % à des pressions supérieures à 1 atmosphère absolue (ATA) afin d'augmenter la quantité d'oxygène dissous dans le sang et les fluides corporels, permettant ainsi une augmentation de l'apport d'oxygène aux tissus. Le mécanisme par lequel on pense que l'OHB améliore l'issue des lésions cérébrales comporte de multiples facettes.

La théorie de Neubauer et Walker (2000) postule que l'OHB améliore le métabolisme cérébral en améliorant le fonctionnement des neurones dormants et en stimulant la croissance axonale (10). Zhang et al suggèrent que les cibles potentielles de l'oxygénothérapie comprennent la prévention de l'apoptose, l'inhibition de la neuroinflammation et des dommages à la BHE (Zhang physiopathologie 2005, Rossignol). Il existe une stimulation de l'angiogenèse et de la néovascularisation, ainsi que des effets directs sur les vaisseaux sanguins du cerveau et le maintien de l'intégrité de la BHE. (1((5-12)),20) . De même, les scans SPECT ont démontré un effet positif sur le flux sanguin cérébral (CBF) dans le cerveau endommagé après l'OHB (2,8,10,16,19,17,neubauer HBOT à tête fermée,20,). L'OHB améliore également le fonctionnement neurocognitif chez les patients souffrant de lésions cérébrales chroniques. (14,9,6,13,20,21).

Dans des conditions normobares, la quantité d'oxygène dissous dans le sang n'est que de 0,3 ml/dl. A 1,5 ATA, cette quantité augmente de 10 fois à 3,2 ml/dl. En utilisant un modèle animal de souris blessées au cerveau, Daughrty et al (rockswall 9) ont trouvé une augmentation de 250 % des niveaux d'oxygène dans les tissus cérébraux locaux entre 100 % d'oxygène administré à 1 ATA (103 mmHg) par opposition à celui administré à 1,5 ATA (247 mmHg ). Cela semble suggérer que cet O2 dissous est plus facilement disponible pour le tissu cérébral que l'oxygène lié à l'hémoglobine (20). De plus, les travaux de plusieurs chercheurs semblent indiquer que l'OHB permet une utilisation plus efficace des niveaux d'oxygène de base par les tissus cérébraux lésés après les traitements, ce qui à son tour conduit à un effet persistant positif sur ce tissu (20).

Il a été théorisé qu'à la suite d'une lésion cérébrale quelle qu'en soit la cause, il existe une zone de «neurones inactifs» dans la zone de pénombre ischémique qui sont toujours viables et potentiellement récupérables si on leur administre le bon traitement. Cette zone est constituée de neurones dormants entre les zones de tissu mort et le tissu sain non affecté qui l'entoure. .(2,16,17,18,19,jain,22). Il semble y avoir suffisamment d'oxygène disponible pour ces cellules pour maintenir la vie cellulaire et les mécanismes de pompe à ions, mais pas assez pour générer des potentiels d'action et leur permettre d'agir comme des neurones fonctionnels (17,19).

L'hyperoxie de l'OHB provoque une vasoconstriction des vaisseaux sanguins cérébraux, ce qui a entraîné une diminution de l'œdème cérébral et de l'ICP (11,13,6,7,12 fr rockswald). Cette vasoconstriction ne semble pas avoir d'effet nocif sur le tissu cérébral en raison de la disponibilité considérablement accrue d'oxygène dans le tissu. Il existe également un effet bénéfique sur la BHE, mis en évidence par la réduction du défaut de perméabilité post-ischémique de la BHE (jaine, veltkamp, ​​rockswald 52, 55, 63).

Il existe des modèles animaux bien documentés de TBI et un nombre croissant de publications utilisant l'OHB sur ces modèles animaux vérifiant les hypothèses et les résultats énoncés ci-dessus.

Sun et al ont démontré une amélioration de l'oxygénation pénombrale après un traitement HBO dans l'ischémie focale à l'aide d'un modèle animal en mesurant à la fois les marqueurs extrinsèques et intrinsèques de l'hypoxie (SUN). Harch et al ont utilisé un modèle de rat de TBI pour évaluer les effets de l'OHB sur l'apprentissage spatial et la mémoire, ainsi que son effet sur la densité des vaisseaux sanguins. Après avoir subi une contusion corticale unilatérale, les rats Long-Evans ont été testés dans le Morris Water Task (MWT) 31 à 33 jours après la blessure. Les rats ont été divisés en un groupe témoin non traité, un groupe d'air normobare traité de manière fictive et un groupe HBO qui a reçu 80 traitements bid de HBO à 1,5 ATA/90 min. Les rats ont ensuite été retestés dans le MWT puis euthanasiés. La densité des vaisseaux sanguins a été mesurée bilatéralement dans l'hippocampe et corrélée avec la performance MWT. L'OHB a provoqué une augmentation significative de la densité vasculaire de l'hippocampe (p < 0,001) et une amélioration significative associée de l'apprentissage spatial (p < 0,001) par rapport aux groupes témoins. De même, l'augmentation de la densité vasculaire et l'amélioration du MWT dans le groupe HBOT étaient fortement corrélées (p<0,001). (11)

SPECT pour l'investigation et le suivi Les tomodensitogrammes à émission de photons uniques (SPECT) se sont avérés efficaces pour évaluer les lésions post-traumatiques chez les patients TCCm et sont utiles comme moyen de suivi de la récupération.

Dans une étude prospective visant à évaluer l'utilité des scanners SPECT dans le diagnostic des patients atteints de TCLm et sa corrélation avec des symptômes cliniques courants tels que le syndrome post-commotion cérébrale (PCS), l'amnésie post-traumatique (PTA) et la perte de conscience (LOC), Gawda et al ont trouvé des anomalies de perfusion chez 63% des patients. Ceci par opposition aux résultats CT positifs chez seulement 34% de ces patients. Chez les adultes, le lobe frontal était le plus souvent touché alors que les lobes temporaux étaient plus susceptibles d'être touchés chez les enfants. Le scanner SPECT s'est avéré plus sensible que le scanner chez les patients présentant un LOC, un PTA et un PCS (14).

Jacobs et al ont évalué la valeur prédictive des scans SPECT pour les résultats cliniques de 136 patients TCC dans une étude prospective. Aucun des patients n'avait de résultats anormaux au scanner. Tous les patients ont subi des tomodensitométries initiales et des tomodensitogrammes dans les 4 semaines suivant le traumatisme. Des évaluations de suivi ont été effectuées 3, 6 et 12 mois après la blessure. Tous les patients présentant des études SPECT anormales ou des résultats cliniques détériorés ont subi des examens SPECT de suivi au moment de l'évaluation ultérieure.

Le SPECT initial était positif chez 54 % des patients avec une diminution progressive du nombre d'examens positifs au fil du temps. La normalisation clinique s'est produite plus rapidement que la normalisation des études d'imagerie. Le SPECT s'est avéré avoir une sensibilité élevée et une valeur prédictive négative à partir de 3 mois après la blessure, de sorte qu'un SPECT précoce négatif est un critère fiable d'exclusion des séquelles cliniques. Un scan SPECT initial positif n'excluait pas un résultat clinique positif, cependant, un scan SPECT positif à 12 mois après la blessure était un prédicteur fiable du résultat clinique (13). Golden et al ont montré une amélioration du flux sanguin, mesurée par des études SPECT séquentielles chez 50 patients atteints de troubles neurologiques chroniques (10).

SHI Xiao-yan a présenté une vaste étude de 310 patients dans laquelle l'effet de l'OHB sur le CBF ainsi que l'utilité de la SPECT dans le diagnostic et l'évaluation des troubles neurocognitifs après TBI ont été examinés. Les scans avant et après le traitement ont été comparés et le pourcentage de scans SPECT initiaux positifs était nettement plus élevé que ceux trouvés avec la TDM seule (81,3 % contre 15,2 %). Après l'OHB, 63,5 % des examens SPECT s'étaient normalisés, parallèlement à une nette amélioration des symptômes cliniques de maux de tête, d'étourdissements, de problèmes de concentration et de mauvaise mémoire. 36,5 % supplémentaires des scans SPECT positifs initiaux ont montré une amélioration de 33 à 66 % du DSC ainsi qu'une amélioration clinique.

Plan d'étude proposé Soixante patients TCC consentants de tout âge qui sont au moins un an après la blessure avec des déficits cognitifs stables seront recrutés. Tout patient ayant des déficits neurologiques antérieurs, un traumatisme crânien ou une toxicomanie sera exclu ainsi que toute personne présentant des contre-indications à l'OHB. Tous les patients ou leurs administrateurs signeront un consentement éclairé écrit avant leur inclusion et le protocole d'étude sera approuvé par le comité local d'Helsinki.

Les patients seront exclus s'ils auront l'un des critères suivants :

1. Avaient été traités par OHB pour toute indiction avant leur inclusion.
2. Avoir une autre indication pour l'OHB
3. Pathologie thoracique incompatible avec les changements de pression
4. Maladie de l'oreille interne
5. Patients souffrant de claustrophobie.
6. Incapacité de donner un consentement éclairé écrit par le patient ou son mandataire. Un historique complet, y compris les médicaments médicaux et concomitants, sera enregistré. Les patients subiront une évaluation des activités de la vie quotidienne (AVQ), un examen physique, des tests neurocognitifs et un examen SPECT seront effectués au départ. Une lésion cérébrale traumatique légère sera définie selon la définition du Congrès américain de médecine de réadaptation de 1993 comme un traumatisme crânien avec perte de conscience d'une durée inférieure à 30 minutes, un score de Glasgow (GCS) de 13 ou plus et une amnésie post-traumatique d'une durée inférieure à 24 heures. (Kay et al).

Les patients seront répartis au hasard en deux groupes. Le groupe I recevra initialement 40 traitements HBOT consécutifs et le groupe II aucun traitement HBOT. À la fin de cette première phase d'environ deux mois, les deux groupes seront réévalués avec un deuxième examen SPECT et des tests neurocognitifs. Il y aura alors un croisement des deux groupes et le groupe II (précédemment non traité) recevra un traitement HBOT tandis que le groupe I (précédemment traité) ne recevra aucun autre traitement. Encore une fois à la fin de cette deuxième phase, il y aura des analyses SPECT de suivi et des tests neurocognitifs pour les deux groupes. De plus, à la fin de chaque phase, un questionnaire détaillé évaluera les effets indésirables et évaluera tout changement dans les AVQ.

Il y aura une évaluation des résultats après la première phase comparant les différences entre les groupes traités et non traités ainsi que permettant l'évaluation de tout changement spontané survenant dans le groupe non traité en raison du passage du temps ou d'une courbe d'apprentissage pour le évaluation cognitive.

Après l'achèvement de la deuxième phase, il y aura une autre évaluation des résultats comparant l'effet de l'OHB sur le groupe II par rapport à leur niveau de référence, ainsi que l'évaluation du maintien des effets observés dans le groupe I après deux mois sans traitement.

Le traitement HBOT consistera en 40 traitements consécutifs d'une heure à 1,5 ATA avec 100 % d'O2 dans une unité multiplace ou monoplace selon les préférences du patient. Les traitements seront administrés une fois par jour cinq fois par semaine.

Évaluation cognitive

Analyse statistique Il s'agit d'une étude pilote randomisée croisée. La taille de l'échantillon de 30 patients dans chaque sous-groupe (60 patients au total) dans l'AVC post-ischémique ainsi que dans l'AVC post-hémorragique a été déterminée afin d'atteindre une puissance de 90 % sur la base de l'hypothèse suivante liée au changement attendu dans l'évaluation neurologique : différence moyenne entre les groupes d'au moins 25 % avec un taux d'abandon de 16 % et alpha 5 % avant la période d'appariement croisé.

L'analyse statistique sera effectuée à l'aide du logiciel statistique SPSS-version 13. Les données paramétriques seront exprimées sous forme de moyennes ± écarts-types et comparées par une ANOVA à un facteur. Les données non paramétriques seront comparées à l'aide du test de Kolmogorov-Smirnov. Les différences entre les résultats donnant des valeurs de p inférieures à 0,05 (p<0,05) seront considérées comme statistiquement significatives.