Monitorisation en ligne de la séance de dialyse

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Monitorisation en ligne de la séance de dialyse
Monitorisation en ligne de la séance de dialyse
Th. Petitclerc et B. Perrone
La monitorisation en ligne de la séance d’hémodialyse repose
sur le recueil en temps réel pendant la séance de données
concernant le traitement par hémodialyse. Cependant le terme
de « monitorisation » (monitoring) désigne plus qu’un simple
recueil (recording) de données enregistrées, car il implique une
notion d’exploitation de ces données dans un but précis : la
figure 1 montre quel type de variable peut être monitoré en
fonction du but recherché. Si cette exploitation peut être effectuée en temps réel, elle permet de plus d’envisager une éventuelle action correctrice immédiate de manière à ce que soient
atteints en fin de séance les objectifs prévus.
Perméabilité intracorporelle
Concentration de l'urée
État nutritionnel
Dose de dialyse
Conductivité
Balance sodée
Température
Stabilité hémodynamique
Volume sanguin
Balance hydrique
Fig. 1: Quelques exemples de variables pouvant faire l’objet d’une
monitorisation en temps réel.
Lors de la réunion conjointe de la Société de néphrologie et
de la Société francophone de dialyse à Montpellier en octobre
2001, Bruno Perrone et Thierry Petitclerc ont animé un atelier
intitulé « Monitorisation en ligne de la séance de dialyse : outil
indispensable ou gadget futile ? ». Au fil de quatre exposés, les
participants ont pu apprécier la diversité des thèmes que
recouvre la monitorisation en ligne de la séance et les perspectives qu’elle ouvre vers une amélioration ou une meilleure compréhension du traitement par hémodialyse.
■ La monitorisation de l’urée
La dose normalisée de dialyse Kt/V est un index objectif permettant de quantifier l’efficacité de l’épuration pendant la
séance de dialyse. Cet index peut être calculé directement à partir de la valeur moyenne K durant la séance de la clairance de
l’urée (obtenue de plus en plus souvent par la mesure répétée en
temps réel de la dialysance ionique), de la durée t de la séance et
du volume de distribution à l’équilibre V de l’urée qui est égal à
l’eau totale du patient. Il peut également être estimé indirectement à partir de l’observation de la variation de la concentration
Néphrologie Vol. 24 n° 2 2003, pp. 75-78
de l’urée dans le sang ou dans le dialysat durant la séance en utilisant une modélisation cinétique de l’urée. La monitorisation en
ligne de la concentration de l’urée dans le dialysat efférent a été la
première méthode permettant la détermination de la dose normalisée de dialyse Kt/V en temps réel lors d’une séance de dialyse.1
Bernard Canaud a montré que la modélisation cinétique de
l’urée pendant la séance de dialyse permet d’estimer des paramètres autres que la simple dose normalisée de dialyse Kt/V : 2
elle peut être également utile pour évaluer la perméabilité intracorporelle de l’urée, facteur limitant de l’efficacité de l’épuration.3 L’avènement de la dialyse à haute efficacité a fait réaliser
que le comportement cinétique de l’urée pendant la séance de
dialyse ne peut pas être décrit de manière suffisamment précise
par un modèle unicompartimental. En effet, un compartiment
étant défini en modélisation comme un volume dont la composition (dans le cas présent, la concentration de l’urée) est homogène, un modèle à un seul compartiment ne peut être valable
que si tous les secteurs liquidiens de l’organisme sont épurés
avec la même efficacité, ce qui n’est pas le cas. Il existe au moins
deux compartiments, c’est-à-dire au moins deux secteurs liquidiens épurés à des vitesses différentes : un compartiment d’épuration rapide et un compartiment d’épuration lente.4 La perméabilité intracorporelle de l’urée désigne le paramètre exprimant la
plus ou moins grande facilité des échanges d’urée entre ces deux
compartiments.
Un modèle bicompartimental suffit pour expliquer le rebond
de la concentration de l’urée observé immédiatement après la fin
de la séance de dialyse.5 A l’inverse, l’observation du rebond permet d’estimer la valeur de la perméabilité intracorporelle de l’urée.
Les variations de la concentration de l’urée pendant la séance
de dialyse étant difficiles à observer en temps réel directement
dans le sang du patient, il est habituel d’observer cette variation
soit dans le dialysat efférent en sortie du dialyseur, soit dans l’ultrafiltrat plasmatique. Dans le second cas, l’ultrafiltrat peut être
recueilli en temps réel pendant la séance de dialyse soit sous
forme d’un échantillon (système Mimésis) soit en totalité en utilisant une technique appropriée de dialyse dénommée « Paired Filtration Dialysis » (PFD). Dans cette dernière technique développée
par les laboratoires Bellco, une cartouche d’uréase est placée sur
la tubulure d’ultrafiltrat et dégrade l’urée (substance électriquement neutre) en ions (ammonium et bicarbonate) provoquant
ainsi une augmentation de la conductivité de l’ultrafiltrat lors du
passage dans la cartouche.6 Deux électrodes de conductivité placées en amont et en aval de la cartouche d’uréase permettent de
mesurer la différence de conductivité entre l’entrée et la sortie :
cette différence dépend de la quantité d’ions formés et donc de la
quantité d’urée présente dans l’ultrafiltrat. Cette méthode permet
ainsi, à condition d’un étalonnage approprié, d’observer en temps
réel la variation de la concentration de l’urée dans l’ultrafiltrat.
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éditorial
Association pour l’utilisation du rein artificiel (AURA) et Laboratoire de biophysique, CHU Pitié-Salpétrière, Paris ;
Service de dialyse et néphrologie, Centre hospitalier René Dubos, Pontoise
L’étude du rebond peut être effectuée lorsque les échanges à
travers la membrane du dialyseur sont stoppés du fait d’un arrêt
du débit de dialysat, qu’il s’agisse de la fin de la séance ou d’un
arrêt volontaire et transitoire d’environ 15 minutes en cours de
séance. La valeur de la perméabilité intracorporelle qui permet de
superposer la courbe prédite par la modélisation et la courbe expérimentalement observée est alors déterminée par le calcul.
Chez douze patients, la valeur moyenne de la perméabilité
intracorporelle de l’urée est en moyenne légèrement supérieure
à 900 ml/min, mais il existe une très grande variation interindividuelle (de moins de 400 à plus de 1200 ml/min) : les mesures ont
ainsi permis de mettre en évidence un groupe de patients présentant un rebond important de l’urée en fin de séance, qui peut
être expliqué par une faible perméabilité intracorporelle. Chez
ces patients, l’estimation de l’index Kt/V à partir d’un modèle
unicompartimental est largement surestimée et présente donc le
risque d’une insuffisance de prescription de dialyse.
Par ailleurs un même patient peut présenter une variation
importante de la perméabilité intracorporelle de l’urée d’une
séance à l’autre. Plusieurs facteurs peuvent être évoqués pour expliquer cette variation intra-individuelle, en particulier les facteurs
thermiques ou hémodynamiques qui peuvent influencer la répartition du débit de perfusion entre différents secteurs de l’organisme.
■ La monitorisation des échanges
thermiques
éditorial
L’amélioration de la stabilité hémodynamique, observée
durant la séance de dialyse lorsque la température du dialysat est
abaissée, est classiquement rapportée à la vasoconstriction systémique provoquée au niveau de certains territoires par le froid.7
Cependant, une étude récente de la variation du débit cardiaque,
tel qu’il peut être enregistré durant la séance par une méthode
ultrasonique non invasive, a montré que l’abaissement de la
température du dialysat est également un facteur de maintien
du débit cardiaque8 par le biais probable d’une amélioration de
la contractilité myocardique.9 Le module BTM (Blood Temperature Monitor) dont peuvent être équipés certains générateurs
Fresenius permet le contrôle des échanges thermiques pendant
la séance de dialyse à partir de l’enregistrement en ligne de la
température du sang à l’entrée et à la sortie du dialyseur.10
Thierry Hannedouche a précisé l’impact de la monitorisation en
ligne des échanges thermiques pendant la séance de dialyse sur
la compréhension du rôle essentiel du contrôle de la température corporelle sur la stabilité hémodynamique :
• La meilleure tolérance de l’ultrafiltration isolée et de l’hémofiltration comparées à l’hémodialyse conventionnelle semble être
principalement en rapport avec une augmentation plus importante de la température corporelle centrale au cours de l’hémodialyse conventionnelle. Il faudrait en effet augmenter la température du liquide de réinjection jusqu’à 39°C au cours de
l’hémofiltration pour reproduire le bilan thermique et les modifications de température d’une hémodialyse à 37,5°C.11 De
manière analogue, la meilleure tolérance de l’hémodiafiltration
(2,5 l/h de réinjection à la température de la salle) par rapport à
l’hémodialyse avec un dialysat à 37,5°C est liée à la différence
des échanges thermiques et peut être reproduite en hémodialyse
conventionnelle si la température du dialysat est abaissée à
35,5°C.12 Enfin pour obtenir le même bilan thermique en hémo-
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dialyse conventionnelle et en ultrafiltration isolée, il faut que la
température du dialysat soit en moyenne inférieure à 35°C.13
• Les échanges thermiques dans l’hémodialyseur dépendent du
gradient de température entre le sang et le dialysat, et donc de la
température corporelle centrale dont la température du sang
dans la ligne artérielle est un reflet.14 La conséquence en est que
les patients qui ont une température plus faible devraient être
dialysés avec un dialysat plus froid.
• L’augmentation de la température corporelle du patient en
hémodialyse conventionnelle augmente avec la perte de poids.15
Le mécanisme probable en est que l’hypovolémie induite par l’ultrafiltration provoque une vasoconstriction qui diminue la perte
de chaleur de l’organisme vers l’environnement. Les patients qui
ont à perdre beaucoup de poids devraient donc être probablement dialysés avec un dialysat plus froid de manière à éviter la
rétention dans l’organisme de la production de chaleur associée
à l’ultrafiltration.16
Dans tous les cas, l’augmentation de la température corporelle est susceptible de contrecarrer la vasoconstriction, voire de
provoquer une vasodilatation, ce qui a pour effet de diminuer la
tolérance hémodynamique à la déplétion. Ces arguments justifient une adaptation de la température du dialysat afin d’éviter
une augmentation de la température corporelle.17 Cette adaptation personnalisée peut être réalisée de manière simple à partir
d’un asservissement de la température du dialysat sur la mesure
en temps réel des échanges thermiques dans le dialyseur. On
pourrait cependant craindre que la redistribution du débit sanguin en rapport avec la vasoconstriction provoquée par l’abaissement de la température du dialysat favorise la compartimentalisation de l’urée et diminue ainsi l’efficacité de la dialyse. Cette
diminution d’efficacité, en termes de Kt/V, n’est pas observée,18
probablement parce que les effets de la vasoconstriction sont
compensés par une amélioration de l’hémodynamique (meilleure
stabilité du débit cardiaque et de la pression artérielle).
■ La monitorisation
de l’hémoconcentration
L’ultrafiltration habituellement nécessaire lors d’une séance
de dialyse est à l’origine d’une réduction du volume plasmatique
et donc d’une hémoconcentration. Un nombre sans cesse croissant de moniteurs d’hémodialyse fournissent une estimation en
temps réel de la variation du volume sanguin. Cette estimation
est effectuée en calculant la variation de l’hématocrite, de l’hémoglobinémie ou de la protidémie à partir d’une mesure de densité,
de viscosité, d’impédance, de vitesse de conduction des ultrasons ou plus souvent de densité optique.19
Bien qu’il existe en général une corrélation significative entre
la réduction du volume sanguin et la perte de poids, Bruno Perrone a cependant rapporté que, dans son expérience, cette corrélation n’existe pas chez environ un quart des patients. Le problème est compliqué par le fait que, sur une période donnée,
certains patients peuvent passer d’un groupe à l’autre (c’est-à-dire
de l’existence à l’absence de corrélation ou inversement), en particulier lors de modifications de l’état d’hydratation extracellulaire.
Ce phénomène semble pouvoir trouver une explication si
l’on considère le fait que les échanges liquidiens entre le secteur
interstitiel et le secteur plasmatique à l’origine de la recharge
Néphrologie Vol. 24 n° 2 2003
Néphrologie Vol. 24 n° 2 2003
■ Monitorisation: outil utile ou gadget
futile?
Il semble bien d’après ce qui précède que la monitorisation
en ligne de la séance de dialyse soit un véritable outil plus qu’un
simple gadget. Dans son exposé conclusif, Thierry Petitclerc a
insisté sur le fait que la mise en œuvre de la monitorisation en
ligne dans la pratique clinique quotidienne doit cependant être
appréciée à la lumière des réponses aux interrogations suivantes :
• Pourquoi : quel est le but recherché ?
• Pour qui : à quel type de patients ces nouvelles techniques
s’appliquent-elles ?
• Quand : est-il possible ou nécessaire de rendre ces techniques
opérationnelles durant la totalité des séances ?
• Comment : ces techniques nécessitent ou justifient-elles un
mécanisme de rétrocontrôle (biofeedback)? Les différentes techniques proposées peuvent ou doivent-elles être associées ?
Ainsi par exemple, la surveillance en temps réel de l’efficacité
de l’épuration semble devoir devenir un outil de routine car de
nombreux facteurs imprévisibles d’une séance à l’autre, et même
lors d’une séance, sont susceptibles de l’altérer: inadéquation du
débit de sang ou de dialysat dans le dialyseur, inadéquation de l’anticoagulation, du sens de passage du dialysat dans le dialyseur ou
de la position des aiguilles, dysfonctionnement de l’abord vasculaire, etc. En raison des contraintes économiques qui pèsent actuellement sur l’ensemble du système de santé, une telle surveillance
ne sera possible qu’à la condition de ne pas entraîner de surcoût
important en matériels consommables ou en moyens humains. Cet
objectif est respecté lorsque l’estimation de la dose de dialyse est
obtenue au moyen de la valeur de la dialysance ionique calculée à
partir de l’enregistrement de la conductivité du dialysat en entrée
et en sortie du dialyseur.25,26 Par contre, les méthodes reposant sur
la mesure dans l’ultrafiltrat ou dans le dialysat de la concentration
en urée ne semblent pas applicables de manière systématique lors
de chaque séance, parce que leur mise en œuvre demande plus de
temps humain et parce que le coût du consommable (en particulier
l’uréase) n’est pas négligeable. La monitorisation en ligne de l’urée
reste cependant utile en pratique clinique, parce qu’elle permet de
calculer des index nutritionnels qui revêtent une importance fondamentale sur le plan de la morbi-mortalité, mais qui ne nécessitent
pas d’être surveillés et donc mesurés lors de chaque séance de dialyse. De plus la monitorisation de l’urée peut être un outil utile en
recherche clinique, pour mieux comprendre les échanges intracorporels d’urée (cf précédemment).
La monitorisation en ligne des paramètres de dialyse peut permettre d’autant plus facilement une action corrective immédiate
que celle-ci sera automatiquement décidée par le système, faisant
ainsi gagner un temps précieux. On peut imaginer par exemple
une prolongation automatique de la durée de séance tant que la
dose de dialyse délivrée ou la perte de poids n’ont pas atteint le
niveau prescrit. Les systèmes d’asservissement du profil d’ultrafiltration sur l’hémoconcentration (cf précédemment) ou du profil
de concentration sodée du dialysat sur la valeur de la conductivité
plasmatique27 effectuent un ajustement automatique en vue d’obtenir une meilleure tolérance au traitement par dialyse. Il est bien
évident que de tels systèmes ne seront réellement profitables
qu’aux patients présentant des signes d’intolérance au traitement.
Les systèmes de rétrocontrôle nécessitent que leur soit précisément indiquée la consigne à respecter (chenal de la réduction
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éditorial
plasmatique (refilling-rate) compensent plus ou moins totalement la réduction du volume sanguin liée à l’ultrafiltration. L’intensité de ces échanges dépend à la fois de l’état d’hydratation
extracellulaire lié à la surcharge hydrosodée et de la perméabilité
hydraulique de l’interface (paroi capillaire) entre le compartiment
plasmatique et le compartiment interstitiel qui traduit la plus ou
moins grande facilité de ces échanges. Parce que la perméabilité
hydraulique semble, comme la perméabilité intracorporelle de
l’urée, dépendre de nombreux facteurs en particulier thermiques
ou hémodynamiques, elle est, elle aussi, très variable d’un
patient à l’autre et, chez un même patient, d’une séance à
l’autre. Ainsi peut-on probablement expliquer la grande variabilité inter- et intra-individuelle de la réduction du volume sanguin
observée lors de la dialyse20 et le fait que chez un patient donné
la corrélation entre l’hémoconcentration et la perte de poids
peut ou non être observée. Une faible réduction du volume sanguin durant la séance témoigne d’une facilité à la déplétion
extracellulaire et doit inciter à réduire la surcharge hydrosodée
par une augmentation de l’ultrafiltration, ce qui justifie le développement de systèmes d’adaptation du taux d’ultrafiltration à la
variation du volume sanguin mesurée en temps réel.
Ces systèmes de rétrocontrôle ont pour objectif de déterminer un profil d’ultrafiltration permettant de maintenir la réduction du volume sanguin à l’intérieur de limites prédéterminées
qui doivent évidemment leur être indiquées. On profite ainsi d’une
faible réduction du volume sanguin pour augmenter l’ultrafiltration et diminuer la surcharge hydrosodée tout en évitant une
hypovolémie trop importante à l’origine d’une instabilité hémodynamique. La notion de poids sec prédéfini est donc relativisée
puisque l’on tentera d’obtenir, en fin de séance, le poids minimal
accessible sans instabilité hémodynamique, poids qui peut donc
être variable d’une séance à l’autre en fonction de la tolérance
hémodynamique à l’ultrafiltration. En ce qui concerne l’hypovolémie, les limites de tolérance sont malheureusement très
variables d’un patient à l’autre et souvent, pour un même
patient, d’une séance à l’autre, ce que traduit l’absence de corrélation, au moins chez certains patients, entre la réduction du
volume sanguin et la survenue d’une hypotension symptomatique.21 Cette absence de corrélation est probablement en rapport avec l’efficacité des mécanismes régulateurs de la pression
artérielle en réponse à l’hypovolémie et confirme le caractère
multifactoriel de l’hypotension et plus généralement des symptômes liés à l’hypovolémie observés pendant la dialyse. C’est dire
la nécessité mais aussi la difficulté d’un étalonnage préalable du
patient (phase d’apprentissage) visant à déterminer la valeur
maximale de réduction du volume plasmatique qui ne devra pas
être dépassée au cours de la séance.
Le logiciel Hemocontrol (Hospal) cherche à maintenir la
réduction du volume sanguin dans le chenal prédéterminé individuellement pour chaque patient. L’utilisation de ce logiciel chez
les patients sujets à l’hypotension conduit à une meilleure stabilité hémodynamique durant la séance : le nombre d’épisodes
d’hypotension orthostatique a en effet diminué en moyenne de
quatre par séance chez douze patients (de 1 à 18 épisodes avant
l’utilisation de l’Hemocontrol contre 0 à 4 épisodes avec l’utilisation de l’Hemocontrol). Ces résultats sont en accord avec ceux
concernant ce même logiciel et publiés dans la littérature.22,23
L’amélioration de la stabilité hémodynamique obtenue avec l’Hemocontrol est par ailleurs à l’origine d’une amélioration de l’efficacité de l’épuration en termes de Kt/V : 24 cette amélioration est
liée à une diminution du rebond de l’urée en fin de séance probablement due à une diminution de la compartimentalisation de
l’urée en rapport avec une meilleure perfusion de l’organisme.
du volume sanguin, conductivité plasmatique à atteindre en fin
de séance). Cette consigne semble devoir être personnalisée en
fonction de chaque cas individuel, requérant ainsi un étalonnage
préalable du patient. Cette étape est encore fortement consommatrice de temps humain (d’autant plus que les modalités d’étalonnage ne sont pas clairement précisées dans la littérature
scientifique ni dans les guides d’utilisation) et reste actuellement
un facteur limitant important en ce qui concerne la généralisation de ces systèmes à l’ensemble des centres de dialyse.
En conclusion, la monitorisation en ligne de la séance de dialyse désigne le recueil en temps réel de paramètres en vue de
leur exploitation immédiate ou différée. Elle peut être utile sur le
plan de la recherche clinique mais aussi en pratique quotidienne.
Cependant il ne faut pas perdre de vue, en cette époque de
pénurie angoissante de personnel dans les unités de traitement
par dialyse, que le seul avenir en pratique quotidienne de la
monitorisation en ligne est de permettre plus d’économie de
temps humain qu’elle ne nécessite d’efforts, ce qui rend indispensable une automatisation complète des phases de recueil et
d’exploitation des données. L’automatisation du recueil nécessite
à la fois l’automatisation de la mesure grâce à une méthode
adaptée et celle de l’archivage (requis au minimum pour des raisons médicolégales) grâce à un dossier informatisé. L’automatisation de l’exploitation justifie le développement de systèmes
d’analyse des données, de surveillance et d’alarmes ou mieux
d’autocorrection par rétrocontrôle.
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Adresse de correspondance :
Pr Thierry Petitclerc
Service de néphrologie
Groupe hospitalier Pitié-Salpétrière
83, Boulevard de l’Hôpital
F-75651 Paris Cedex 13
E-mail : [email protected]
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Date de soumission : juin 2002
Date d’acceptation : juin 2002
Néphrologie Vol. 24 n° 2 2003