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HELP-PHARMA

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La viscosité hémodynamique,

nouveau marqueur global du sang

 

Notre activité

Hemovis est une structure experte en microcirculation sanguine in vitro. Les membres d’Hemovis conçoivent des produits dédiés à l’analyse hémodynamique.

Hemovis s'intéresse particulièrement aux caractéristiques mécaniques du sang : la viscosité sanguine qui est le paramètre clé dans les interactions entre le sang et les structures du réseau cardiovasculaire lors de ralentissement de flux sanguin, de « shear strain » et « shear stress », de fluctuations de pression et de débit, et de formes des vaisseaux.

 

La viscosité hémodynamique, qu’est-ce que c’est ?

Tout d’abord, l’hémodynamique ne se réduit pas aux trois paramètres de pression, débit ou vitesse, et taille des vaisseaux. Il existe la résistance vasculaire qui est proportionnelle à la viscosité sanguine.
 

Or, la viscosité du sang, lorsqu’il s’écoule, est hémodynamique. Cette propriété mécanique de l'hémogramme complet, est un problème crucial si la composition sanguine varie, comme dans le cas des maladies de Vaquez, de Waldenström, d'un myélome ou d'une inflammation, et qui a des conséquences circulatoires multiples et systémiques comme la thrombose, l'ischémie, la fatigue et autres maladies cardiovasculaires. A cela s'ajoutent des complications : sténoses, choc septique.


En concevant des appareils hémodynamiques, le but est de monitorer l'efficience de la micro et macro circulation, la microcirculation représentant 60% du volume sanguin. La mesure de la viscosité est fondamentale pour assurer le débit et la perfusion tissulaire car, le débit et la pression dépendent de la taille des vaisseaux et de la viscosité.

La viscosité est uniquement dépendante de la composition sanguine dont les macroprotéines sont, éminemment, un facteur de poids.

Domaines d’expertise :

  • techniques de micro mesure dans l'écoulement sanguin

  • fabrication de microsystèmes

 

Domaines de recherche :

  • analyse d’écoulement sanguin - hémodynamique

  • base de données

  • conception de systèmes d’écoulement sanguin

Nos missions :

  • assistance auprès des acteurs de la santé publique et privée

  • conception de prototypes - appareils - outils - techniques connectées, bases de données

  • expertise auprès d'équipes de recherche sur la circulation du sang

 

L'hémodynamique

L’hémodynamique rassemble toutes les variables qui se rapportent aux conditions mécaniques de la circulation sanguine normale et pathologique.  Les indicateurs hémodynamiques connus sont :

  • pression

  • débit

  • taille et état des vaisseaux

Ces indicateurs sont utilisés dans le monitoring hémodynamique.

P : Pression       Q : Débit          D : Diamètre

V : Vitesse          u : viscosité     F : Friction à la paroi

Schéma de principe de l’optimisation hémodynamique : on cherche à atteindre des valeurs de pression, débit et taille de vaisseaux pour la perfusion tissulaire et le fonctionnement des organes.

Notre proposition de valeur

En optimisation hémodynamique, la pression et le débit dans l’arbre sont modérément corrélées notamment si les résistances vasculaires changent.

 

Donc on a besoin d’un indicateur pour la résistance vasculaire celle-ci dépendant de la taille des vaisseaux, et, de la viscosité : La viscosité hémodynamique est cet indicateur manquant

La viscosité hémodynamique représente l'ensemble des phénomènes de résistances à l'écoulement des composants solides, cellulaires, micellaires, moléculaires complexes et fluides dans un vaisseau. 

L'hémodynamique rassemble ainsi les 4 variables de la circulation : la pression, le débit, les vaisseaux et la viscosité sanguine.

​Structure de l'écoulement sanguin

L’écoulement sanguin dont l’hémodynamique est le principe a une allure spécifique décrite par Thurston et Fahraeus-Lindqvist et dont Poiseuille avait intuité quelque propriétés.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dans un vaisseau, le sang circule de manière diphasique et stratifiée : les globules
rouges migrent vers le centre du vaisseau et forment un bouchon qui se déplace à vitesse uniforme, c’est la phase solide. Autour de ce bouchon, un manchon plasmatique, contenant aussi des globules blancs, est en contact avec l’endothélium, c’est la phase dite liquide qui s’écoule selon un profil de vitesse parabolique.

 

Schéma de principe des profils de vitesse dans le vaisseau

 

Les vitesses des composants sanguins dans un vaisseau permettent de connaître le débit. Les
vitesses mesurées montrent que le débit ne suit pas la loi de Poiseuille à cause de la vitesse du
« bouchon ».

Les flèches représentent la vitesse (vecteur) des composants sanguins dans le vaisseau.
Une seule flèche, rouge, indique la vitesse des globules rouges regroupés en bouchon car la vitesse est la même dans le bouchon.
Un gradient de flèches, jaunes, indique les vitesses dans le manchon plasmatique. Près de la paroi immobile, le frottement ralentit le plasma, la vitesse est faible. Quand on s’éloigne de la paroi, la vitesse du fluide augmente.

 

Vitesses des composants sanguins dans une coupe longitudinale

La vitesse du bouchon « solide » est constante. La vitesse du plasma varie de la paroi au bouchon.

Les mesures

 

Les propriétés rassemblées de l’hémodynamique se mesurent :

  • structure de l’écoulement par visualisation : les principes de l'hémodynamique avec le manchon plasmatique et l’écoulement bouchon de globules rouges.

  • vitesses par microPIV à haute fréquence d’acquisition : le débit est en deux strates avec le manchon plasmatique qui suit un écoulement parabolique et le bouchon de globules rouges qui suit un profil de vitesse constant. On en déduit le débit précisément.

  • pression

 

Les propriétés rassemblées de l’hémodynamique sont corrélées :

  • il existe deux types de viscosité sanguine : une fluide et une quasi-solide.

  • le débit ne suit pas les lois de Poiseuille mais une construction stratifiée.

  • La viscosité hémodynamique est constante et ne dépend que de la composition totale du sang.

 

L'hémomynamique synthétise les 4 données cardinales de la circulation : la pression, le débit, la taille des vaisseaux et la viscosité

 

Nos solutions

Une nouvelle mesure de la viscosité hémodynamique

La mesure du débit, de la pression, des tailles des vaisseaux et de la viscosité hémodynamique a montré l’existence de la viscosité hémodynamique comme un paramètre constant et dépendant uniquement de la composition sanguine.


Cette viscosité représente le mode d’écoulement diphasique du sang, c’est une
viscosité hémodynamique car elle n’a pas d’équivalent chez les fluides.

 

Notre mesure s'intègre parfaitement avec les principes fondamentaux de l'hémodynamique contrairement à l'état de l'art (VS, HcT, Couette, Poiseuille).

 

L'appareil de mesure associé

Notre dispositif est conforme aux exigences médicales actuelles et dépasse les attentes au regard des techniques communes : moins cher, fiable, précis, reproductible (indépendant de l’opérateur), peu invasif, et très sensible à la composition sanguine.

1 minute suffit pour réaliser une mesure de valeur unique à partir d'1 mL de sang seulement.

Il n'y a pas de problème de calibration pour les modèles existants.