Circulation extracorporelle

Circulation extracorporelle

La CEC permet de dériver le sang tout en maintenant la circulation et l’oxygénation systémique afin d’immobiliser le coeur et d’obtenir la vacuité des cavités cardiaques au cours du geste chirurgical. Schématiquement, le sang veineux mêlé est drainé au niveau des veines caves ou de l’oreillette droite par un phénomène de gravité, il est récupéré dans un réservoir puis réinjecté par une pompe à travers un échangeur thermique et un oxygénateur vers une canule placée dans l’aorte ascendante (Tableau 2, Fig. 1). À ce système s’ajoutent un circuit de récupération du sang dans le champ opératoire, un échangeur thermique qui permet de réguler la température du sang réinjecté et une pompe pour la solution de cardioplégie.

La CEC fait l’objet d’un article à part entière de l’EMC [68].

Matériel

Le matériel doit être systématiquement vérifié avant toute utilisation. Les oxygénateurs les plus souvent utilisés sont les oxygénateurs à membranes en raison de leur grande biocompatibilité avec les cellules sanguines [69]. Les pompes sont le plus souvent à galet, ce qui assure un débit continu. Le débit en mode pulsé est moins utilisé. Afin de limiter les emboles de gaz et de particules émises pendant la CEC, on utilise des filtres sur la ligne artérielle. Ce système est équipé d’une alarme qui permet de détecter les emboles et donc de diminuer l’incidence des complications de ce type.

Amorçage de la CEC

Le circuit de CEC est amorcé à l’aide d’une solution d’amorçage (priming) associant cristalloïdes et colloïdes, avant la canulation. À cette solution est ajoutée une dose d’héparine non fractionnée de 5 000 à 10 000 UI. L’utilisation du priming permet de limiter la transfusion sanguine. La conséquence de cette technique est une hémodilution importante. Ainsi, on peut tolérer un hématocrite jusqu’à 20 % en cours de CEC [70].

En deçà, il est décrit des effets secondaires tels que l’ischémie rétinienne. En postopératoire, l’hémodilution se corrige par la diurèse spontanée du patient. Dans certains cas, on peut avoir recours aux diurétiques. Cependant, dans la majorité des cas, la restitution du sang contenu dans le réservoir de l’oxygénateur en fin de CEC permet de retrouver un hématocrite autour de 30 % après la chirurgie. La transfusion autologue présente peu d’indication en chirurgie cardiaque en raison de ses nombreuses contre-indications (anémie, sténose carotidienne serrée, angor instable, sténose serrée du tronc commun de la coronaire gauche, rétrécissement aortique serré, insuffisance cardiaque non contrôlée, hypertension artérielle non contrôlée, abord veineux difficile).

Déroulement de la CEC

Pour la décoagulation, on utilise de l’héparine non fractionnée à la dose de 250 à 400 UI kg-1 en injection directe avant la mise en place des canules. Pour s’assurer de l’efficacité de l’héparine on mesure l’activated clotting time (ACT) avant et après l’injection. La valeur recherchée d’ACT avant d’autoriser le commencement de la CEC est de 400 s au moins. L’utilisation préventive d’acide tranexamique ou d’aprotinine permet une réduction des besoins transfusionnels [71]. Avant de commencer la CEC, on doit vérifier la liberté de la ligne artérielle en observant la transmission rétrograde du pouls aortique et l’absence de surpression à la mise en route de la CEC après déclampage de la ligne veineuse. Une fois le débit théorique atteint, on peut arrêter la ventilation mécanique. Le chirurgien va alors clamper la racine de l’aorte et administrer la solution cardioplégique.

Cette solution provoque un arrêt cardiaque et diminue la consommation en oxygène du myocarde. In fine, le but de la solution de cardioplégie est de protéger le myocarde pendant le clampage aortique. Les solutions de cardioplégie sont le plus souvent riches en potassium et froides (4 °C).

Le froid participe lui aussi à la cardioprotection. Certaines équipes utilisent la cardioplégie sanguine afin d’augmenter l’apport en oxygène au myocarde. La solution de cardioplégie peut être administrée par voie antérograde (dans la racine de l’aorte) ou rétrograde (dans le sinus coronaire) ce qui semble diminuer le pic postopératoire de troponine en chirurgie coronaire [72]. On doit réaliser des injections répétées à intervalles de 20 à 30 minutes. Actuellement, aucune solution de cardioplégie ne semble supérieure aux autres.

Le monitorage standard au cours de la CEC comporte le débit de perfusion, la pression artérielle, la pression veineuse centrale, la température d’injection au niveau de la canulation aortique, la SvO2 mesurée sur la canule veineuse (juste avant l’oxygénateur), l’hématocrite, la gazométrie artérielle et les ionogrammes sanguins itératifs ainsi que la capnographie sur la canulation veineuse pour certaines équipes [73]. Le suivi des recommandations de la Haute autorité de santé (www.has-sante.fr) permettraient d’éviter la majorité des accidents.

Arrêt de la CEC

La ventilation mécanique doit être reprise avant l’arrêt de la CEC. Après reprise de l’activité électrique cardiaque (après cardioversion ou non) ou après électrostimulation, il faut rechercher le niveau de remplissage optimal. Une fois que la pression artérielle est normalisée et que la température centrale a dépassé 35 °C, on peut commencer le sevrage de la CEC. Si l’état hémodynamique reste précaire en dépit d’un remplissage optimal, il faut utiliser des agents inotropes qui sont choisis au cas par cas en fonction du patient et de la pathologie. En cas d’échec, on peut avoir recours à une assistance circulatoire, le plus souvent sous forme de contrepulsion aortique.

Après l’arrêt de la CEC, l’hémostase chirurgicale doit être soigneuse. On doit antagoniser l’héparine, dose pour dose, par  du sulfate de protamine. Selon le protocole utilisé, une nouvelle injection d’antifibrinolytiques est utilisée pour prévenir le saignement postopératoire [74].

Conséquences de la CEC

La CEC entraîne une activation de la coagulation, une fibrinolyse et une inflammation généralisée qui vont entraîner un syndrome dit de « post-perfusion ». Sur le plan métabolique on observe une hyperglycémie et une augmentation des hormones du stress d’autant plus importante au cours de la CEC normothermique [75]. La CEC altère à la fois l’immunité à médiation humorale et l’immunité à médiation cellulaire [76].

L’avantage de l’hypothermie sur la normothermie, en termes de risque neurologique au cours de la CEC, n’a pas été clairement validé et reste discuté [77]. Sur le plan myocardique on observe des lésions d’ischémie reperfusion de manière constante [78], se traduisant par une élévation de troponine I inférieure à 10 μg l-1. Sur le plan pulmonaire, la CEC entraîne une augmentation des résistances vasculaires pulmonaires ainsi qu’une inflation hydrique par altération de la perméabilité capillaire avec diminution concomitante de la capacité vitale jusqu’au 7e jour postopératoire [79].