Matériel et méthodes d’hémofiltration
MEMBRANES
Les filtres utilisés en hémofiltration sont caractérisés par une haute perméabilité [14]. Ils présentent de faibles résistances à l’écoulement du sang. Le point de coupure de ces filtres est de l’ordre de 30 000 à 50 000 Da. Ils appartiennent à deux principales familles de technologies différentes : les capillaires et les plaques.
Les plaques sont progressivement abandonnées car leur intérêt réside essentiellement dans leur bonne rhéologie qui les rend adaptées à la CAVH. Les filtres dits « capillaires » sont composés de nombreuses fibres creuses disposées parallèlement au sein d’un cylindre de matière plastique. Elles sont parcourues longitudinalement par le sang du patient et l’UF produit est recueilli autour des fibres (fig 2).
Au cours de la traversée des fibres capillaires, la pression sanguine hydrostatique (P) qui est responsable du phénomène d’ultrafiltration décroît progressivement du fait de la perte de charge. Cette dernière, en vertu de la loi de Poiseuille, est proportionnelle à la longueur de la fibre et à l’inverse de la puissance 4 du rayon de la fibre. Dans le même temps, la pression oncotique plasmatique (p) augmente du fait de l’hémoconcentration. Dans la mesure où le transport convectif est la résultante de la pression hydrostatique qui évacue le plasma par convection et de la pression oncotique qui le retient, la force motrice efficace est évaluable par intégration de la surface contenue entre les deux courbes de pression (fig 3).
Si les deux niveaux de pression se rejoignent, cette force motrice devient nulle et le parcoursdu sang le long de l’hémofiltre devient inutile et même dangereux : il s’agit d’un sang fortement concentré circulant au contact d’un matériau étranger à basse vitesse entraînant un risque élevé de thrombose du filtre. Pour cette raison, à surface équivalente, les filtres longs à faible quantité de fibres ont été abandonnés au profit des filtres courts à grand nombre de fibres parallèles [17].Les matériaux les plus utilisés sont synthétiques comme la polysulfone (PS), le polyméthacrylate de méthyle (PMMA) et le polyacrylonitrile (PAN) dont les biocompatibilités sont excellentes.
De récentes études laissent à penser qu’on ne doit plus employer des matériaux non synthétiques, cellulosiques, tels que le cuprophane, en particulier chez les patients souffrant d’IRA chez qui ils accroissent la mortalité [6, 20].On a par ailleurs beaucoup insisté sur les biocompatibilités comparées de ces diverses membranes synthétiques. En particulier, la PS semble capable, outre d’entraîner une activation moindre du complément, d’éliminer une grande partie des fragments du complément activés par un mécanisme d’absorption. Cette élimination est évidemment rapidement saturable et n’a peut-être pas beaucoup d’implications cliniques lorsque les filtres sont utilisés plusieurs heures de suite (le cas habituel). De même, les propriétés d’absorption de cytokines semblent réelles mais l’intensité de cette fixation comme son implication physiopathologique et ses conséquences cliniques restent hypothétiques [19].
MACHINES D’HÉMOFILTRATION
Les techniques d’HFC peuvent être réalisées avec un matériel extrêmement rudimentaire tel qu’un simple dispositif artérioveineux de CAVH(D) dépourvu de pompe. Cependant, les inconvénients et les limitations de cette méthode font qu’on préfère en général utiliser des dispositifs pouvant contrôler la pression du sang sur la membrane d’hémofiltration. Ces machines sont en général simples et reposent sur une pompe à sang et sur un ensemble de systèmes de détection des variations excessives de pression ou de bulles d’air.
Cependant, l’importance de la balance entre la restitution et l’UF ainsi que la volonté d’obtenir des volumes d’UF élevés font qu’un asservissement des apports à la soustraction volumique est nécessaire.
Il utilise un procédé de pesée adjoint à un microprocesseur contrôlé par logiciel. Les machines modernes d’hémofiltration sont donc devenues d’une complexité similaire à celles des machines d’HDI. Plusieurs automates sont aujourd’hui disponibles sur le marché.
ABORD VASCULAIRE
Les patients en IRA sont rarement porteurs d’une fistule artérioveineuse et l’épuration extrarénale requiert la pose d’un accès vasculaire adapté. La méthode de choix est un cathéter à double lumière posé par voie cervicale dans la veine jugulaire interne. Cette voie est celle qui semble présenter la plus faible incidence de complications [3]. Son extrémité doit se situer 1 à 2 cm au-dessus de la jonction entre la veine cave supérieure et l’oreillette droite. Sa tunnellisation permet d’en augmenter la durée de vie. On emploie des cathéters d’un calibre au moins égal à 9 F chez l’adulte de façon à pouvoir assurer le débit sanguin nécessaire à une épuration correcte du patient.
En CAVH, un cathéter artériel est nécessaire. Il est à l’origine de complications sévères et fréquentes qui limitent l’emploi de cette méthode d’épuration extrarénale aux situations où un matériel adapté n’est pas disponible. De nombreux cathéters sont disponibles sur le marché et les meilleurs matériaux sont aujourd’hui le silicone et le polyuréthane. Seuls les cathéters souples doivent être utilisés car ils induisent peu de lésions vasculaires.Ils doivent être flexibles et ne pas être altérés dans leur structure par les
plicatures intempestives (« mémoire du plastique »).
Les soins apportés aux cathéters d’épuration extrarénale sont essentiels pour faciliter leur emploi prolongé et pour prévenir les complications sévères qu’ils peuvent entraîner.
MONTAGE DU CIRCUIT
Les circuits d’hémofiltration sont le plus souvent fournis par le fabricant dans l’optique d’être utilisés avec une machine précise. Sur les dispositifs les plus récents, le circuit est compact. Il bénéficie d’une procédure d’installation sur la machine simplifiée par l’automatisation de son insertion puis de sa purge. Sur les machines plus anciennes, les circuits disposent d’un code couleur pour faciliter la mise en place des différentes lignes. Une fois mis en place, le circuit doit être purgé. La purge se fixe deux objectifs : chasser l’air que le circuit contient au départ et l’imprégner du produit anticoagulant. Cette purge est réalisée avec 2 à 3L de solution de chlorure de sodium isotonique contenant environ 5 000 UI d’héparine ou un autre antithrombotique. La circulation du liquide doit être très lente au début de façon à chasser vers l’avant l’interface air/eau sans créer de bulles. Les phénomènes de capillarité font qu’il s’en forme tout de même et la seconde phase de la purge doit alors être moins douce : on frappe le circuit à l’aide d’un objet dur (clamp métallique, paire de ciseaux) en regard des bulles visualisées et sur le corps de la membrane. La purge initiale doit absolument être éliminée car elle contient des composés toxiques destinés à la conservation des membranes, en particulier celles en PAN. Un rinçage est donc nécessaire en fin de purge. Le circuit peut alors être mis en circulation en circuit fermé en attendant sa connexion au patient.
La connexion du patient à la machine peut se faire selon diverses modalités : en connectant directement les lignes « artérielle » et « veineuse » au patient et en démarrant la pompe ou en connectant la seule ligne « artérielle » et en purgeant le circuit avec le sang du patient. La première méthode entraîne une légère hémodilution (150 mL environ) qui est facilement compensée par ultrafiltration, la seconde entraîne une très légère hypovolémie.
Le circuit doit être changé toutes les 24 à 48 heures. Cette durée ne correspond aux résultats d’aucune étude mais réalise un compromis entre le risque infectieux introduit par la persistance d’un circuit nécessairement contaminé par les manipulations successives et le coût ainsi que par la consommation de plaquettes et de facteurs de la coagulation induits par la mise en place d’un nouvel hémofiltre.
SUBSTITUTION DES LIQUIDES ULTRAFILTRÉS EN HÉMOFILTRATION
Au cours d’une HFC, le volume total d’UF quotidien doit atteindre 15 à 20 L. Ceux-ci doivent être en grande partie compensés dans des proportions qui dépendent de l’état hydroélectrolytique du malade ainsi que des autres apports liquidiens nécessaires (remplissage vasculaire, transfusions, nutrition, médicaments). L’électroneutralité de la solution est assurée par du lactate ou du bicarbonate. Le choix du tampon reste très débattu. Le lactate requiert une fonction hépatique satisfaisante pour assurer son métabolisme en bicarbonate. En cas de limitation de ce métabolisme, l’accumulation de lactate semble sans conséquence pratique mis à part la difficulté de distinguer la part de la lactatémie imputable aux apports de celle qui résulte d’une éventuelle activation de la glycolyse anaérobie. Le tampon bicarbonate est de ce fait largement utilisé. Il pose cependant des problèmes d’ordre pratique et théorique. En effet, sa stabilité en solution est médiocre et des microprécipitats ont tendance à se former en limitant son stockage à quelques mois. En outre, il n’est pas démontré que la normalisation thérapeutique de l’équilibre acidobasique soit bénéfique. Le soluté de substitution doit bien sûr tenir compte de certaines pertes obligatoires, tels les bicarbonates ou les phosphates.
Dans la mesure où les volumes et quantités échangés sont très importants, on comprend que cette méthode soit à la fois extrêmement efficace mais aussi dangereuse pour le patient. Ce danger réside dans le fait que la correction hydroélectrolytique porte en premier lieu sur le compartiment plasmatique.
L’espace intracellulaire et l’espace interstitiel sont eux-mêmes en équilibre avec le compartiment plasmatique mais le temps nécessaire au transfert hydrique entre ces compartiments est nettement plus long que celui nécessaire à la technique d’hémofiltration pour soustraire de l’eau du plasma (fig 4). Le même raisonnement peut être appliqué aux électrolytes et à toutes les substances aisément diffusibles. Ainsi, l’un des risques principaux de l’hémofiltration est de mettre le patient en situation d’hypovolémie du seul fait d’une déplétion hydrique trop rapide. Au plan ionique, il peut se constituer des gradients de concentration susceptibles d’affecter les volumes et les propriétés physiologiques des compartiments interstitiel et intracellulaire. Ainsi, même si le mécanisme exact en est fréquemment débattu, la correction trop rapide d’une hyponatrémie peut entraîner des troubles neurologiques sévères dont le substrat anatomopathologique est la myélinolyse centropontique.
Le rythme de déplétion hydrique doit être adapté à l’état du patient et il est difficile d’énoncer une règle générale si ce n’est celle qui consiste à viser un bilan hydrique nul au cours des premières heures d’emploi de la méthode.
En effet, c’est le débit d’administration du liquide de restitution qui détermine la déplétion obtenue et laconnaissance de la situation précise de cet équilibre est nécessaire à chaque instant. Pour ce faire, il est recommandé d’employer une feuille de surveillance telle que celle de la figure 5, que l’on utilise ou non une machine asservissant les entrées aux sorties.
Au plan pratique, la solution de substitution peut être administrée en amont de l’hémofiltre, réalisant la technique dite de « prédilution » ou sur une autre ligne ou cathéter. L’avantage de la prédilution est de réduire la concentration des facteurs humoraux et cellulaires de la coagulation au moment de leur passage sur l’hémofiltre et d’améliorer la rhéologie du sang. Il s’agit donc d’une technique antithrombotique. La clairance de la créatinine est réduiteavec la prédilution mais le transfert d’urée est légèrement accru en raison d’un transfert de l’urée contenue à l’intérieur des hématies vers le plasma. En outre, la prédilution augmente le volume d’UF de façon artificielle et accroît donc le coût de la technique d’épuration.
ANTICOAGULATION
Les circuits d’épuration extrarénale requièrent l’emploi d’une méthode antithrombotique afin d’éviter l’activation de la coagulation au contact des matériaux exogènes.
L’HDI est relativement peu exigeante dans ce domaine car elle est utilisée sur des périodes courtes.
Ainsi, un début de thrombose est possible sans conséquence et souvent sans même que le clinicien ne s’en rende compte, la thrombose se limitant au filtre veineux, ou n’est décelable que par un examen détaillé du circuit.
De la même façon, les complications hémorragiques sont relativement peu fréquentes car la périoded’exposition au risque hémorragique est courte et maximale durant la séance d’HDI.En revanche, outre une durée d’utilisation plus longue qu’en HD, les méthodes convectives sont caractérisées par une activation de la cascade de la coagulation, d’autant plus intense que le processus d’ultrafiltration tend à concentrer les protéines plasmatiques et donc les facteurs de la coagulation lors de son passage sur la membrane. Or, c’est précisément le contact du plasma et de la membrane qui initie l’activation de la cascade de la coagulation. Il en découle d’importantes considérations, envisagées plus haut, en matière d’architecture optimale des hémofiltres favorisant le choix de fibres courtes et nombreuses de façon à ne pas atteindre un degré d’hémoconcentration trop important.
Enfin, l’incidence élevée des conditions pro-inflammatoires, en particulier septiques, contribue à favoriser l’activation de la cascade de la coagulation chez les patients de réanimation qui bénéficient de ces techniques d’épuration continue.
À l’inverse, d’autres patients sont potentiellement à risque d’hémorragie, en particulier en situation chirurgicale. Souvent, les patients de neurochirurgie ou de chirurgie hépatique ne peuvent pas recevoir de traitement anticoagulant important pour ce motif. Le bénéfice d’une anticoagulation efficace est donc à mettre en balance avec son risque. C’est la raison pour laquelle de nombreuses alternatives ont été envisagées pour assurer ce qu’il convient davantage de considérer comme un traitement antithrombotique que comme un traitement anticoagulant.
Héparine
L’héparine non fractionnée administrée en continu est l’agent antithrombotique le plus utilisé en HFC. Les doses nécessaires dépendent de plusieurs facteurs, du malade et du matériel utilisé.
Les doses employées sont donc très variables. Elles sont adaptées au poids du patient mais surtout à l’effet évalué de l’héparine. Le temps de céphaline activé (TCA) reste le test le plus adapté pour suivre de façon pragmatique l’effet de l’héparine. Les facteurs susceptibles de modifier les besoins en héparine sont, comme ailleurs, l’existence d’un syndrome inflammatoire ou thrombotique évolutif et, de façon plus spécifique, le débit sanguin sur l’hémofiltre qui est fortement corrélé au degré d’hémoconcentration. Les circuits revêtus d’héparine pourraient représenter une alternative à l’administration systémique d’héparine et permettre d’en réduire les complications. Leur évaluation dans ce contexte ne fait toutefois que débuter.
Plusieurs auteurs ont étudié l’anticoagulation régionale à l’héparine.
Son principe est d’administrer de l’héparine de façon continue et à doses normales, voire élevées, en amont de l’hémofiltre sur la ligne dite « artérielle » du circuit et à en neutraliser l’effet au niveau de sa ligne veineuse par l’administration continue de protamine. Ainsi, l’anticoagulation systémique du patient est réduite. Si le principe et les résultats publiés de l’anticoagulation régionale méritent qu’on s’y intéresse, sa réalisation pratique se heurte souvent à la thrombose de la ligne veineuse et à l’apparition de syndromes hémodynamiques similaires à ceux qui ont été décrits en chirurgie cardiaque lors de l’administration de protamine.
Héparines de bas poids moléculaire (HBPM)
En dissociant l’activité anti-Xa de l’activité anti-IIa de l’héparine, les HBPM devraient atteindre une plus grande efficacité antithrombotique pour un moindre risque hémorragique [8].
Plusieurs travaux ont évalué ces dérivés de l’héparine en HFC [7]. Si leur efficacité semble acquise dans cette indication, leur tolérance ne pourra être affirmée qu’à l’issue d’un plus large emploi étroitement encadré. Peu disposent d’une autorisation de mise sur le marché dans cette indication. L’activité anti-Xa doit être maintenue entre 0,2 et 0,5 UI/mL mais la pratique enseigne que des accidents thrombotiques peuvent survenir en dépit de valeurs comprises danscette fourchette. Le critère biologique de monitorage idéal de l’emploi des HBPM en hémofiltration n’est donc pas encore disponible.
Rinçage périodique
Le rinçage périodique de la membrane consiste à administrer à intervalle régulier un bolus d’environ 100 mL de sérum physiologique en amont du circuit d’épuration extrarénale. Cette technique est efficace lorsqu’elle est utilisée au cours de séances de quelques heures d’HD séquentielle chez les malades ne devant pas recevoir d’héparine. En effet, les phénomènes thrombotiques apparaissent rapidement, à moins que l’hémostase du sujet soit d’emblée très sévèrement compromise. En l’absence d’évaluation publiée, il est prudent de proscrire l’emploi de cette méthode lors des HFC car elle est susceptible d’entraîner une importante consommation des facteurs de la coagulation restants.
Citrate
En chélatant le calcium nécessaire à de nombreuses étapes de la coagulation, le citrate est un antithrombotique de référence.
Toutefois, son administration requiert une neutralisation par l’administration de calcium en aval du circuit, dans un rapport stoechiométrique, afin d’éviter une hypocalcémie aiguë chez un malade dont l’état cardiovasculaire est souvent précaire. Cette contrainte exige de disposer d’un matériel adapté et du dosage facile et répété du calcium ionisé [15]. De plus, la substitution, comme la dialyse complémentaire, nécessite l’emploi de solutés particuliers, dépourvus de chlore en raison des phénomènes de compétition qui peuvent survenir entre les anions.
Prostacycline
La prostacycline est un puissant antiagrégant plaquettaire. Elle est coûteuse mais très efficace pour assurer la prévention antithrombotique en HFC [7].
Son action est très efficacement potentialisée par l’emploi concomitant de faibles doses d’héparine ou d’HBPM [12]. Toutefois, sa très puissante action vasodilatatrice la réserve aux malades ne pouvant recevoir d’héparine, sévèrement thrombopéniques et dont l’état hémodynamique est étroitement surveillé.
NUTRITION
Le glucose étant facilement ultrafiltré, ses apports doivent être adaptés aux besoins du sujet, mais aussi au cumul des pertes quotidiennes apprécié par le dosage du glucose dans l’UF.
L’ultrafiltration des acides aminés circulants est très variable en fonction des auteurs. Elle est de l’ordre de 2 à 5%, ce qui est faible face aux apports nécessaires pour assurer une nutrition efficace dans le contexte des malades de réanimation. Il semble également exister une très grande variabilité d’ultrafiltration d’un acide aminé à l’autre et d’un hémofiltre à l’autre. Ces données engagent à administrer les acides aminés essentiels, tout comme les vitamines et les oligoéléments, en larges proportions chez ces patients en état hypercatabolique. Les émulsions lipidiques ne sont pas ultrafiltrées.
Même si l’HDI autorise une suppléance satisfaisante de la fonction rénale du patient anurique, il a été démontré qu’elle accentue la tendance hypercatabolique des sujets en IRA et conduit à une limitation thérapeutique injustifiée des apports nutritionnels. En facilitant le contrôle des bilans, l’HFC rend possible la réalisation d’une nutrition parentérale ou entérale sans limitation des apports hydriques, azotés ou caloriques [1]. Les mesures thérapeutiques restrictives, susceptibles d’induire une dénutrition, peuvent alors être évitées. Cette propriété de l’HFC est capitale dans la mesure où les cas de sujets survivant à une IRA avec un bilan énergétiquenégatif sont rares. De plus, l’IRA s’accompagne en règle d’un déficit nutritionnel notable, même lorsque les malades sont hémodialysés.
En effet, si des objectifs nutritionnels satisfaisants peuvent être envisagés en HDI, les séances doivent être rapprochées et leur tolérance peut alors être plus difficile à assurer.