« Principes de neurostimulation et d’échoguidage en Anesthésie locorégionale »

1. « Principes de neurostimulation et d’échoguidage en Anesthésie locorégionale » Charles-Edward BEGHIN Département Anesthésie - Réanimation – SAMU

2. Introduction • Avant la neurostimulation: • Technique transartérielle (peu précise, risque toxicité systémique+++) • ALRIV (risque toxicité systémique+++) • Recherche de paresthésies (risque séquelle neurologique+++) • Après la neurostimulation: • L’échoguidage

3. La neurostimulation

4. La neurostimulation • Technique de référence SFAR 2003 (RCP blocs périphériques des membres) • Permet de localiser un nerf: • A travers la peau / objectivement / fiable / reproductible • mais • Lésion neurologique par traumatisme direct >0 • Première cause évidente: erreur technique

5. Optimisation des risques: • Connaissance de l’anatomie appliquée • Analyse des réponses obtenues • Standardisation des techniques de bloc, procédure stéréotypée • Compréhension de l’électrophysiologie et des neurostimulateurs Nécessaire mais peu rentable Insuffisant parfois trompeur Anatomie + Neurostimulation  Gain en fiabilité et sécurité

6. Principes d’électrophysiologie • Fréquence des chocs : 1 Hz = 60 chocs/minute • Intensité (mA) = quantité d’électricité débitée par sec • Charge électrique (nC) = Intensité (mA) x Durée (µs) • 0,1 - 0,3 ou 1 ms (soit 1000 μs) • Résistance (ohm) = C’est la capacité de la peau et des tissus à s'opposer au passage du courant • Tension électrique (V) = C’est la différence de potentiel entre les deux électrodes • La loi d’ohm: Tension = Résistance x Intensité

7. Principes d’électrophysiologie • Courant et Champ électrique: • Sens réel du courant : inverse du sens conventionnel • Les électrons arrivent par l'aiguille • Noir nerf négatif needle = cathode • Les charges électriques de signe contraire s'attirent • Celles de même signe se repoussent • Cette force représente le champ électrique • (Les cations sont attirés par l’aiguille)

8. Principes d’électrophysiologie • Courant et Champ électrique: • La densité du courant est maximale à la pointe de l’aiguille (électrode de recherche) • Plus la pointe est petite (R élevée), l’intensité élevée, la durée longue, plus le courant est dense  plus le champ est puissant, plus il pénètre dans les tissus • le champ décroît avec la distance E = K ( Charge / distance² ) = Tuyau d’arrosage

10. Principes d’électrophysiologie le robinet grand ouvert (résistance faible) le débit (intensité) important la pression peu importante (tension faible) ça coule beaucoup, la facture est salée Mais on arrose pas loin

11. Principes d’électrophysiologie on ferme le robinet (résistance plus forte) pour le même débit (intensité) La pression augmente (tension) On arrose plus loin

12. Principes d’électrophysiologie Grosse pression Gros débit lance à incendie

13. Principes d’électrophysiologie Résistance très élevée Pression très forte Même avec débit limité On arrose très loin : C’est le karcher

14. Principes d’électrophysiologie Avec une aiguille isolée, une intensité élevée (2 mA), une durée longue (1 ms), on repère un nerf de loin

15. Principes d’électrophysiologie Le potentiel d’action: • La dépolarisation apparaît lorsque l’intérieur du neurone est moins électronégatif • (potentiel de repos = -70mV, seuil de dépolarisation = -55mV)

16. Principes d’électrophysiologie Le potentiel d’action: • A chaque choc électrique, les charges positives se concentrent en regard de la pointe de l'aiguille

17. Principes d’électrophysiologie Le potentiel d’action: • Le potentiel local devient moins électronégatif • => potentiel d’action

18. Principes d’électrophysiologie Plus le champ est grand plus on stimule un axone de loin: • L’approche initiale se fait: • - une durée longue : 1 ms • - une intensité élevée : 2 mA • On peut ainsi repérer un nerf à environ 1 cm

19. Principes d’électrophysiologie Plus le champ est grand plus on stimule un axone de loin: • L’approche initiale se fait: • - une durée longue : 1 ms • - une intensité élevée : 2 mA • On peut ainsi repérer un nerf à environ 1 cm • L’approche finale se fait: • - une durée courte : 0,1 ms • - une intensité basse

20. Principes d’électrophysiologie • Quand l’aiguille s’approche et pour un champ électrique assez puissant, les fibres les plus proches de la pointe sont stimulées

21. Principes d’électrophysiologie • Quand l’aiguille s’approche et pour un champ électrique assez puissant Les fibres les plus proches de la pointe sont stimulées • La charge augmente / la distance diminue • plus de fibres sont stimulées Réponse maximale = toutes fibres stimulées • Il faut un peu moins de courant pour stimuler une fibre motrice myélinisée qu’une fibre sensitive amyélinique (chronaxie) • Le facteur principal est la charge électrique

22. La neurostimulation Classiquement: Stimulation nerveuse => contraction musculaire Ce qu’il faut connaître: Nerf moteur => contraction musculaire Nerf sensitif => paresthésies électriques pulsatiles Nerf mixte => les deux sont possibles En fonction de la charge électrique / disposition des fascicules

23. La neurostimulation Pour un nerf sain neurostimulé à 0.1 ms: • De 2 à 0.6mA  quelques mm du nerf • De 0.5 à 0.3 mA  tout prés de nerf • <0.3mA  parfois intraneural extrafasciculaire • Paresthésie mécanique  contact fasciculaire • Douleur violente  intraneural intrafasciculaire!!!

24. La neurostimulation L’Intensité Minimale de Stimulation (IMS): • N’est pas l’intensité basse à laquelle on a encore une réponse • C’est l’intensité en dessous de laquelle une réponse musculaire adaptée n’est plus obtenue • RPC blocs périphériques de membres SFAR 2003 • Les nouveaux stimulateurs affichent le courant réel et théorique • IMS = 0.5 mA SOS ALR 2000 • IMS = 0.3 mA De Andrés et Sala-Blanch 2001 • Seuil prédictif d’échec >0.6 à 0.8 mA Carles et al. 2001

25. La neurostimulation Objectifs: • Persistance de la réponse aiguille libre (non tenue) • Réponse à peine visible 0,3 à 0,5 mA • Réponse disparaît < 0,3 mA / 0,1 ms

26. La neurostimulation Les causes d’erreur: • Le court circuit • Le faux contact • Le mauvais contact • Le mauvais patient (exceptionnel) L’erreur cause l’accident neurologique

27. La neurostimulation Les causes d’erreur: • Le court circuit (rare): • - électrode ou fils dénudés en contact • - court circuit interne • => Le patient ne reçoit rien  paresthésie… ou lésion nerveuse

28. La neurostimulation Les causes d’erreur: • Le faux contact:circuit ouvert entre les 2 électrodes • - fil cassé dans la gaine • - électrode déconnectée, sèche, décollée • => Le patient ne reçoit rien  paresthésie… ou lésion nerveuse

29. La neurostimulation Les causes d’erreur: • Le mauvais contact:résistance cutanée augmentée • - peau sèche, sale, grasse • - électrode mal collée, sèche, trop petite • L’intensité délivrée chute  on délivrance moins que ce qu’on croit • On est plus près du nerf que ce que l’on pense Le maillon faible :

30. La neurostimulation Éviter les erreurs:

31. La neurostimulation Éviter les erreurs:PROCEDURE STEREOTYPEE • Connaissances anatomiques et techniques • Courant réel • Mise en marche avant passage cutané • Vérifications permanentes ( appareil, circuit ) • Variation progressive de l’intensité • Recherche dans un plan perpendiculaire au nerf • Passage fascias – IMS aiguille relâchée • Test d’aspiration • 1 mL d’AL ==> disparition de la réponse • Intensité augmentée ==> réponse retrouvée • Injection indolore, facile, lente, fractionnée

32. La neurostimulation Je fais tout bien mais rien ne se passe??? • Le patient peut-il reproduire la réponse désirée? • - motricité et sensibilité normale • - absence de neuropathie • - pas de section nerveuse • (physique sur fracture, pharmacologique par les curares) • Vérifier les repères et la procédure de neurostimulation

33. La neurostimulation les limites: • La procédure • L’impédance du patient • L’anatomie • L’inconfort • La sensibilité du repérage • Technique aveugle

34. La neurostimulation Bloc poplité sous neurostimulation - 17 patients Sala-Blanch et Al. 2007 • Voie postérieure • 0.1ms – IMS = 0.3-0.5 mA réponse tibiale • 20ml d’AL + 2ml de produit de contraste • Contrôle échographique • Surveillance clinique et EMG (avant –après) 100% d’injection intraneurale 0% de neuropathie

35. L’échoguidage

36. L’échoguidage • 1947: 1ère échographie médicale • 1970: Échographie en routine • 1978: première description d’échoguidage par La Grange et al. • Miniaturisation des appareils et des sondes, focalisation, harmonisation numérique, imagerie 3D…

37. L’échoguidage Imagerie Nombre d’articles publiés dans Anesthésiology, Anesthésia and Analgésia, Régional Anesthésia and Pain Medicine et Pain concernant l’imagerie et l’anesthésie. Rathmell JP. Reg Anesth Pain Med 2002; 3: 240-1.

38. Principes physiques • Généralités: - Technique d'imagerie utilisant le phénomène de réflexion des ondes ultrasonores. • - Un faisceau ultrasonore, émis par une sonde pénètre dans l'organisme où il subit de nombreuses réflexions. Ces ondes réfléchies sont recueillies par cette même sonde puis numérisées, traitées et adressées sur un moniteur. • Ultrasons: - vibrations mécaniques qui se propagent dans les liquides et dans les solides. • - 20 kHz à 200 MHz / 2 à 15 MHz en médecine.

39. Principes physiques L’impédance acoustique (Z): • Aptitude d’un milieu à la pénétration des ultrasons. La célérité (c): • Correspond à la vitesse de propagation de l’onde. La longueur d’onde (λ): • La pénétration est d’autant meilleure que l’onde US est longue… • λ = c / F • eau: c=1540m/s, F=5MHz => λ=0,3mm • … la fréquence est basse ou la célérité élevée.

40. Principes physiques

41. Principes physiques Interaction des US avec la matière: • Absorption: • - perte d’énergie donc d’intensité. • - par conduction thermique (hautes fréquences) , viscosité. • - importante dans les milieux homogènes. • => meilleure pénétration à basse fréquence

42. Principes physiques Interaction des US avec la matière: • Réflexion: - une partie du faisceau d’US « rebondit » sur l’interface dont il est à l’origine de l’image. • - L’angle de réfraction varie avec l’angle du faisceaux. • - Plus la différence d’impédance entre les deux tissus est élevée, plus la réflexion est grande (muscle/air). • Réfraction: - Le faisceau d’US qui est transmis aux tissus plus en profondeur permet à son tour d’en générer les images. • - L’angle de réfraction varie avec l’angle du faisceaux. • - Plus la différence de célérité entre les deux tissus est élevée, plus la réfraction est grande.

43. Principes physiques Interaction des US avec la matière: • Diffusion: • - Lorsque les dimensions de l’interface sont inférieures à la longueur d’onde US, on parle de diffusion au lieu de réfraction. • - Se fait dans les trois plans de l’espace. Réflexion, réfraction et diffusion importantes aux changements de milieux.

44. Principes physiques Interaction des US avec la matière: • Les US traversent totalement le tissu (pas d’image) => anéchogéne • Les US sont totalement réfléchis (bonne visualisation des contours mais pas du contenu) => hyperéchogéne • Les US sont partiellement réfléchis et réfractés par le tissu. Les images dépendent de l’impédance et de la célérité des tissus.

45. L’échoguidage Principaux artefacts: • L’ombre acoustique: • - Trop grande réflexion => manque d’information en profondeur. • Le renforcement postérieur: • - Atténuation faible par les liquides => signal non atténué en postérieur.

46. L’échoguidage Principaux artefacts: • Les échos multiples: • - Réflexions multiples entre la sonde etune interface très réfléchissante. • - Réverbération de l’écho dansune interface de forte impédance (aiguille).

47. L’échoguidage Principaux artefacts: Milieu 1 Réflexion Milieu 2 Réfraction L’anisotropie

48. L’échoguidage Les modes: • Mode B: (brillance) échographie en temps réel en 2D. • Mode 3D: réalisation d’un balayage échographique volumétrique permettant d’obtenir une image 3D et ainsi sélectionner un plan de coupe à visualiser. (pose de cathéter). • L’imagerie harmonique tissulaire: fréquence d’émission et de réception différente. Seule la fréquence de réception est utilisée pour traiter l’image. Amélioration de la qualité de l’image

49. L’échoguidage Le doppler:Étude de vitesses d’écoulement en temps réel. • L’effet doppler: Lié à la variation de fréquence entre l'onde émise et l'onde reçue du fait d’une interface acoustique mobile, comme les hématies dans le flux sanguin. • Le doppler couleur: Codage couleur au sens du flux, le sang circulant est visualisé dans les vaisseaux. Le flux sanguin est le plus souvent coloré en rouge quand il se déplace vers la sonde, bleu quand il s'en éloigne et jaune quand le sang tourbillonne.

50. L’échoguidage Le doppler: • Le doppler pulsé: Le doppler pulsé permet d'obtenir un graphique décrivant la vitesse/fréquences  en fonction du temps dans une fenêtre temporelle d’observation.