Établissement des plages normales de la fonction microcirculatoire telles que déterminées par l'imagerie CytoCam-IDF

Arrière plan

La septicémie est un état pathologique hautement hétérogène provoqué par une réponse dérégulée de l'hôte à une infection systémique, avec des processus pro- et anti-inflammatoires incontrôlés entraînant des lésions des tissus collatéraux et une suppression immunitaire.

La septicémie représente un fardeau important pour la santé dans le monde, avec des décès attribués au Royaume-Uni estimés à environ 44 000 par an. Un traitement rapide dirigé par des directives de prise en charge internationalement reconnues améliore les résultats en cas de septicémie. Cependant, le diagnostic précoce du sepsis reste difficile, les critères diagnostiques actuels reposant sur la présence d'un dysfonctionnement organique et d'un dérèglement des variables macrohémodynamiques. Au moment du diagnostic, la mortalité est supérieure à 10 %. À l'heure actuelle, il n'existe pas de critères spécifiques dans le diagnostic du sepsis basés sur les anomalies physiopathologiques sous-jacentes, en particulier sur l'évaluation de la microcirculation.

La microcirculation dans le sepsis

La microcirculation est constituée d'un réseau dense d'artérioles, de capillaires et de veinules, dont le diamètre est inférieur à 150 um. Ses fonctions sont de fournir des nutriments et de l'oxygène pour le métabolisme aérobie et de réduire les déchets cellulaires.

Le sepsis affecte tous les éléments de la microcirculation, le dysfonctionnement microcirculatoire jouant un rôle important dans la physiopathologie du sepsis sévère et du choc septique. La septicémie est associée à une diminution de la densité capillaire et à une augmentation de l'hétérogénéité de la perfusion entraînant une diminution de l'apport d'oxygène, une hypoxie tissulaire et par la suite un dysfonctionnement des organes. Les modifications de la fonction microcirculatoire peuvent précéder les caractéristiques diagnostiques traditionnelles de la septicémie, fournissant des informations plus précoces sur les patients qui développeront une septicémie sévère et une défaillance multiviscérale. La reconnaissance du sepsis à ce stade précoce permettrait un traitement rapide, visant à rétablir l'homéostasie de la microcirculation, modifiant ainsi la progression de la maladie.

Un certain nombre d'études ont démontré que les améliorations de la fonction microcirculatoire après une réanimation précoce sont associées à une diminution du dysfonctionnement des organes, et les patients dont la microcirculation ne s'améliore pas après la réanimation ont de moins bons résultats. Malgré la reconnaissance de l'importance de la microcirculation dans le sepsis, les critères d'évaluation actuels axés sur les objectifs reposent sur la surveillance et la restauration des mesures globales de la fonction cardiovasculaire/organique (par ex. fréquence cardiaque, tension artérielle, diurèse, lactate), en partie parce que la microcirculation est difficile à surveiller en pratique clinique. Cependant, l'amélioration des variables macrohémodynamiques ne garantit pas la restauration de l'homéostasie microcirculatoire. L'évaluation clinique de la fonction microcirculatoire est actuellement déduite de la mesure des sous-produits générés en raison d'une oxygénation/métabolisme altéré tels que le lactate et le dioxyde de carbone.

Techniques vidéomicroscopiques pour l'évaluation de la microcirculation

Les techniques de microscopie vidéo fournissent une visualisation in vivo de la microcirculation, permettant une mesure directe de la densité capillaire, de la perfusion et de la dynamique du flux. Jusqu'à récemment, ces techniques, qui comprenaient l'imagerie spectrale de polarisation orthogonale (OPS) et l'imagerie Sidestream Dark Field (SDF), étaient cliniquement inaccessibles en raison de leur nature volumineuse, de la sortie dépendante de l'opérateur et de la nécessité d'une analyse hors ligne chronophage.

Un microscope portatif de troisième génération a récemment été développé (CytoCam-IDF, Braedius Medical, NL), utilisant l'éclairage Incident Dark Field (IDF). L'appareil intègre une analyse d'image numérique automatisée en temps réel, combinée à des objectifs haute résolution et à un capteur d'image contrôlé par ordinateur pour une résolution améliorée. La CytoCam dispose également d'un nouveau mécanisme de mise au point quantitative avec un système de mesure de distance intégré, grâce auquel une fois la profondeur de mise au point établie pour un patient spécifique, des mesures en série peuvent être effectuées sans avoir à réajuster manuellement la mise au point, améliorant ainsi la vitesse et la facilité des mesures. Ce nouvel appareil fonctionne bien par rapport aux appareils précédents, offrant un contraste et une netteté d'image améliorés permettant de visualiser un nombre accru de microvaisseaux.

Fondamentalement, la CytoCam est équipée d'un logiciel sur mesure permettant de stocker et d'analyser automatiquement les images au point d'acquisition. La surveillance microcirculatoire n'est pas une technique nouvelle, mais la combinaison d'une ergonomie conviviale, d'une acquisition d'image précise et d'une analyse automatisée ouvre cette mesure directe potentiellement utile de la fonction microcirculatoire à la pratique clinique au chevet du patient.

Analyse de la microcirculation sublinguale Une table ronde en 2006 par des experts dans le domaine, a cherché à clarifier les caractéristiques qui devraient être incluses dans l'analyse microcirculatoire, concluant que l'évaluation de la microcirculation devrait inclure des mesures de densité vasculaire, une évaluation de la perfusion capillaire et une hétérogénéité indice (dans des navires de

Ces variables mesurées sont :

Microvascular Flow Index (MFI) - Image de qualité de perfusion divisée en quadrants. Un numéro est attribué à chaque quadrant selon le type de débit prédominant (0 = pas de débit, 1 = intermittent, 2 = lent, 3 = continu). Le MFI résulte de la moyenne des 4 valeurs.

Densité totale des vaisseaux (TVD) Densité des vaisseaux - La longueur totale des vaisseaux divisée par la surface totale de la zone analysée.

Densité des vaisseaux perfusés (PVD) - Densité fonctionnelle des vaisseaux Longueur totale des vaisseaux perfusés (score MFI 2/3) divisée par la zone analysée.

Proportionnel des vaisseaux perfusés (VPP) - Qualité de la perfusion 100 x nombre de vaisseaux perfusés divisé par le nombre total de vaisseaux Indice d'hétérogénéité (HI) Mesure de l'hétérogénéité du débit entre les vaisseaux. MFI le plus élevé - MFI le plus bas divisé par le MFI moyen sur tous les sites analysés

Par rapport aux volontaires sains, les patients atteints de septicémie affichent des valeurs plus faibles pour PVD, PPV et MFI, ainsi qu'un indice d'hétérogénéité accru, quelle que soit la condition macrohémodynamique. La densité capillaire totale ne semble pas affectée par le sepsis. Ces résultats ont été corroborés par l'étude microSOAP (International Study on Microcirculatory Shock Occurrence in Acutely Ill Patients).

L'étude microSOAP est à ce jour le plus grand essai portant sur l'importance des altérations microcirculatoires dans une population hétérogène de soins intensifs (c'est-à-dire pas seulement ceux atteints de septicémie). En utilisant la génération précédente de technologie similaire, les enquêteurs ont découvert que sur les 501 patients inclus pour l'analyse, 86 (17 %) avaient un MFI anormal (défini a priori comme

Analyse automatisée des outils CytoCam

CytoCam Tools est le logiciel propriétaire fourni avec le moniteur microcirculatoire susmentionné. Il utilise une nouvelle technique d'analyse appelée analyse de réseau capillaire (CNA) dans laquelle la microcirculation est analysée automatiquement et indépendamment de l'utilisateur par un processus en deux étapes qui comprend la détection automatique des vaisseaux (en fonction du diamètre des vaisseaux visualisés), suivie d'un évaluation de la vitesse des globules rouges dans les vaisseaux identifiés.

Les variables microcirculatoires suivantes sont alors automatiquement déterminées.

• Densité totale des vaisseaux (TVD) - Longueur totale de tous les vaisseaux détectés divisée par la zone traitée.
• Indice de vitesse (SI) - Nombre relatif dérivé de la variation d'intensité le long de la ligne médiane d'un navire, qui décrit la vitesse détectée dans le navire.
• Indice de vitesse perfusée (PSI) - SI dans un vaisseau où le SI est supérieur au seuil de perfusion (PT).
• Indicateur de vitesse perfusée moyenne (APSI) - Somme de toutes les valeurs PSI divisée par le nombre total de récipients perfusés.
• Proportion de vaisseaux perfusés (PPV) - Longueur totale de tous les vaisseaux avec un SI supérieur au PT, divisée par la longueur totale de tous les vaisseaux détectés x 100,
• Densité des vaisseaux perfusés (PVD) - Longueur totale de tous les vaisseaux avec un SI supérieur au PT divisé par la zone traitée.
• Indice d'hétérogénéité de l'indicateur de vitesse perfusée moyenne (APSI HI) - Image divisée en quadrants et APSI dérivé pour chaque quadrant. APSI le plus élevé moins l'APSI le plus bas divisé par l'APSI moyen de tous les quadrants.

L'évaluation de la VPP et de la PVD repose sur l'analyse automatisée de la vitesse des globules rouges dans les vaisseaux identifiés. Afin d'atteindre cet objectif, un seuil de perfusion (PT) prédéterminé est défini. Le PT décrit l'état du débit dans les vaisseaux identifiés et peut aller de 0 à l'infini. L'évaluation de la fabrication a déterminé qu'un TP supérieur à 1 est compatible avec une "condition perfusée" et cela peut être subdivisé comme suit :

Seuil de perfusion

État du débit 0 - 1 = Pas de débit 1 - 5 = Lent 5 ou plus = Bon débit Les plages normales pour ces variables mesurées automatiquement en matière de santé sont actuellement inconnues. Comprendre les plages normales nous permettrait d'utiliser cette technique dans de futures études concernant le diagnostic précoce de la maladie septique. L'identification des patients à un stade précoce du processus physiopathologique du sepsis avant le développement d'anomalies macro-circulatoires traditionnellement diagnostiquées peut permettre une mise en œuvre plus précoce du traitement.

Raisonnement

Le système CytoCam peut représenter une étape vers une approche plus conviviale, reproductible et cliniquement applicable pour mesurer et agir sur les changements de la fonction microvasculaire afin d'améliorer les résultats cliniques. Cependant, les plages normales de ces mesures ne sont pas connues, sans lesquelles d'autres études ne peuvent avoir lieu. Cette étude identifiera les plages normales pour les mesures déterminées automatiquement dérivées par le système CytoCam chez des sujets sains, et ouvrira de nouvelles opportunités d'études, qui, selon nous, viseront l'identification précoce des patients présentant un dysfonctionnement microcirculatoire (comme on le trouve dans la septicémie) ; dont les paramètres microcirculatoires se situent en dehors de ces plages nouvellement définies. Ce sera la première étape vers une surveillance microcirculatoire de routine au chevet du patient dans notre unité de soins intensifs.

Ce travail s'appuie sur des projets actuellement en cours au sein de l'unité de développement de diagnostic (DDU) basée à Leicester Royal Infirmary. Le DDU est un projet inter-collégial de l'Université de Leicester entre la médecine, les sciences spatiales et la chimie atmosphérique, explorant l'utilisation de nouveaux moniteurs non invasifs en médecine d'urgence et en soins intensifs.

Population à étudier

OBJECTIF

Identifier les plages normales pour les variables microcirculatoires mesurées automatiquement telles que déterminées par le système CytoCam dans différents groupes d'âge adultes.