Volume 22-04
15 février 1996

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Lutte contre l'infection

RAPPORT PRÉLIMINAIRE : ANALYSE DE LA BIOSÉCURITÉ DES SOUPAPES UNIDIRECTIONNELLES DE NON-RETOUR POUR L'ADMINISTRATION DE SOLUTIONS DE CONTRASTE INTRAVEINEUSES À FAIBLE OSMOLARITÉ À PLUS D'UN PATIENT

Les solutions de contraste intraveineuses à faible osmolarité sont couramment utilisées dans les hôpitaux pour les études radiodiagnostiques, telles que la tomodensitométrie de la tête, du cou, du thorax et de l'abdomen de même que l'angiographie et la phlébographie. En raison du coût élevé des solutions intraveineuses et des volumes relativement importants nécessaires, il a été proposé d'injecter à plusieurs patients une solution de contraste provenant d'une seule poche à perfusion. Faisant face à des compressions budgétaires et à une demande accrue d'études radiologiques et angiographiques, de nombreux établissements ont adopté cette pratique dans leur service de radiologie.

Un des problèmes potentiels associés à l'injection d'une solution à plusieurs patients à partir d'une seule poche à perfusion est le risque d'exposition au sang et à des pathogènes à diffusion hématogène, comme le virus de l'hépatite B ou de l'hépatite C, le virus de l'immunodéficience humaine et d'autres agents viraux transmis d'un patient à l'autre durant les études diagnostiques (1,2) . Pour prévenir le refoulement du sang et éviter la transmission possible de pathogènes à diffusion hématogène, certains établissements ont eu recours à des soupapes unidirectionnelles de non-retour pour l'administration de doses de solutions à plusieurs patients. Toutefois, rares sont les études publiées qui attestent qu'une soupape unidirectionnelle de non-retour peut prévenir la contamination de la solution de contraste injectée à plus d'un patient. Une mise en garde publiée en août 1994 par le Comité national de direction sur l'élaboration des lignes directrices pour la lutte contre les infections, du Laboratoire de lutte contre la maladie, Santé Canada, décourageait l'administration d'une solution de contraste intraveineuse à plus d'un patient (3) .

Dans ce contexte, nous avons conçu une étude multidisciplinaire à trois volets pour évaluer dans quelle mesure les soupapes unidirectionnelles permettaient de prévenir le refoulement de solutions potentiellement contaminées par du sang ou des liquides organiques dans une solution de contraste intraveineuse stérile à usages multiples injectée durant des études radiologiques et angiographiques.

Méthodologie

Plusieurs soupapes unidirectionnelles visant à préserver l'intégrité des systèmes de perfusion sont vendues au Canada. En général, il s'agit de soupapes de retenue qui permettent aux liquides de circuler dans une direction sans possibilité d'inversion de l'écoulement. Nous nous sommes procurés pour les essais des soupapes de non-retour de Medex Inc. (Hilliard, Ohio, é.-U.), de Merit Medical System (Salt Lake City, Utah, é.-U.) et de Namic (Namic Contrast Saving Delivery System, Glenn Falls, New York, é.-U.). Nous avons utilisé les soupapes de différents lots afin d'évaluer la variabilité dans la production de lot à lot.

Une série d'essais ont été effectués pour évaluer les caractéristiques structurales, fonctionnelles et biologiques des soupapes. Le service de génie biomédical du Toronto Hospital a élaboré un protocole en trois étapes qui comportait un essai des caractéristiques nominales de la soupape, un essai de contre-pression statique et une épreuve de simulation clinique (voir figure la 1). En quelques mots, l'essai de caractérisation des soupapes consistait à déterminer leurs caractéristiques d'ouverture. Les données relatives à la pression obtenues lors de cette épreuve et des essais subséquents ont été enregistrées à l'aide de manomètres DPM III de Biotek (Winooski, Vermont, é.-U.). Les données analogiques produites ont été envoyées dans un ordinateur personnel pour y être mémorisées et être par la suite analysées. L'épreuve de contre-pression statique visait à évaluer les caractéristiques de performance de la soupape après l'application de différents niveaux de pression. Nous avons utilisé une pompe à seringues pour exercer une pression de courte durée pendant 15 secondes, ce qui s'apparentait à une situation réelle, et avons évalué la durabilité sur une longue période, en l'occurrence 60 minutes. Nous avons choisi pour ce test une pression supraphysiologique de 60 livres par pouce carré (lbs/po 2 ) équivalant à environ 3 000 mmHg. Nous avons vérifié les changements dans le profil de pression de chaque côté de la soupape durant toute la période où la pression a été exercée. L'essai de simulation clinique a porté sur le dispositif d'injection standard (Liebel-Flarsheim Company, Cincinnati, Ohio) utilisé dans les essais de pression effectués par notre Service de radiologie pour valider la présence d'un radionucléide actif tout au long de ces expériences.

Pour l'évaluation biologique des soupapes, nous avons utilisé un bactériophage staphylococcique (Groupe II, phage 55) comme marqueur de substitution de virus humains. Nous avons obtenu ce bactériophage ainsi que la souche de Staphylococcus aureus (souche-étalon de prolifération de bactériophage 3C) du Laboratoire de bactériologie, de la Direction des services de laboratoire, du ministère de la Santé de l'Ontario, Toronto (Ontario) (grâce à l'aimable concours d'A. Borczyk). Ce bactériophage est une particule virale de taille moyenne utilisée à la place de virus pathogènes pour les humains tels que les membres de la famille des herpèsvirus ou le virus de l'immunodéficience humaine de type 1 (HIV-1), qui peuvent être transmis par le sang ou des liquides organiques lorsqu'on administre des solutions intraveineuses à plusieurs patients. Le bactériophage a été préparé selon la méthode de culture en bouillon conformément à la méthodologie suivie par la Direction des services de laboratoire du ministère de la Santé de l'Ontario (A. Borczyk : communication personnelle, 1995). Nous avons ensuite injecté le bactériophage, dont le titre final s'établissait à 8,0 ´ 10 10 unités formatrice de plages/mL, dans une poche d'un litre de soluté physiologique devant servir aux expériences sur les soupapes unidirectionnelles.

Le même plan expérimental décrit pour les expériences relatives au radionucléide a été utilisé pour le bactériophage. Nous avons prélevé des aliquots de 1 mL au niveau du robinet d'arrêt à trois voies juste en amont de la soupape unidirectionnelle après chacune des trois épreuves de pression d'une durée d'une minute, comme il a été décrit précédemment. Nous avons également prélevé des échantillons témoins positifs avant et après les expériences de résistance à la pression afin de garantir la viabilité du bactériophage tout au long de la période d'évaluation. Des aliquots de 20 mL provenant des échantillons de 1 mL de liquide ont été déposés dans un milieu de propagation contenant la souche fraîche de S. aureus (gélose trypticase soja); la lecture de la lyse sur les plaques a été faite après une incubation à 36o C durant toute une nuit.

Résultats

Trois soupapes Medex provenant de chacun de 10 lots de numéros différents et trois soupapes Merit de 2 lots de numéros différents ont été évaluées dans le cadre de la série complète d'épreuves structurales, fonctionnelles et biologiques. Une soupape Namic n'a été soumise qu'à l'essai structural.

Essais structuraux

L'analyse des caractéristiques des soupapes a révélé que les soupapes Medex doivent subir une pression importante (3,4 +/- 0,9 lb/po 2 ; moyen +/- écart-type) pour s'ouvrir dans le sens de l'écoulement et ont donc été considérées comme des soupapes de type «à ressort». Les soupapes Merit et la soupape Namic étaient du type «sans ressort» vu que la pression requise pour les ouvrir était inférieure à 0,1 lb/po 2 . La présence d'un ressort représente une pression statique au repos qui doit être surpassée pour que la membrane de la soupape s'ouvre dans la direction de l'écoulement. Nous avons observé des changements dans le profil de pression de l'une de 10 soupapes Medex durant l'essai de contre-pression sur une courte période à une pression de 15 lbs/po 2 (750 mmHg). Aucun changement dans le profil de pression n'a cependant été enregistré dans le cas des soupapes Medex lors de l'essai de contre-pression sur une longue période (60 lbs/po 2 pendant 1 heure). En revanche, nous avons décelé des changements importants dans le profil de pression des soupapes Merit lors des épreuves de courte et de longue durée. Une des deux soupapes évaluées a présenté une grave défaillance durant l'épreuve de courte durée. L'autre soupape, qui a réussi à passer le test de courte durée, a échoué à l'épreuve de longue durée. Dans le cas de la soupape Namic, nous n'avons relevé aucun changement de pression durant l'épreuve de courte durée, mais des changements de pression et une fuite étaient décelables après l'application prolongée d'une contre-pression. Les épreuves de simulation clinique ont montré que les soupapes fonctionnaient comme prévu sans laisser passer de liquide lorsqu'une contre-pression était exercée et sans écoulement lorsque la pression positive dépassait la pression statique au repos.

Épreuves fonctionnelles

Nous avons prélevé 50 échantillons, avant et après l'étude. Pour chaque échantillon, nous avons compté un aliquot de 5,0 mL pendant une minute (cpm) après l'intervention. Les coups par minute enregistrés ont été corrigés pour tenir compte de la radioactivité ambiante. On n'observait aucune différence significative dans les cpm pour les échantillons prélevés avant l'étude (1,86 ´ 10 6 ) et après l'étude (1,88 ´ 10 6 ), ce qui reflète l'absence de décroissance de l'activité du radionucléide durant les expériences. Le premier échantillon a été prélevé sans qu'une pression ne soit exercée sur la soupape. Aucune radioactivité n'a été décelée dans les échantillons lorsque les soupapes Medex étaient utilisées. Lors des tests portant sur l'une des deux soupapes Merit, les trois échantillons contenaient en moyenne 1,8 ´ 10 6 cpm, preuve d'une grave défaillance de la soupape aux épreuves de pression. Le bleu de méthylène a permis d'observer visuellement le mauvais fonctionnement de cette soupape.

Essais biologiques

Une lyse était observable dans les échantillons témoins prélevés avant et après les études expérimentales, ce qui témoigne de la persistance de l'activité bactériophage tout au long des expériences. Plus de 50 échantillons ont été prélevés, dont un sans aucune pression et trois autres après qu'on ait exercé pendant une minute une pression de 300 mmHg (6 lbs/po 2 ) contre la soupape. Aucun signe de lyse n'était visible dans les échantillons lorsque les soupapes Medex étaient utilisées. Lors des tests portant sur l'une des deux soupapes Merit, les trois échantillons contenaient de grandes quantités de bactériophage déterminées par la présence d'une lyse importante de la souche S. aureus (marqueur). La soupape défectueuse provenait du lot de même numéro que la soupape qui avait échoué à l'épreuve fonctionnelle décrite ci-dessus.

Analyse

Nos expériences ont porté sur deux types différents de soupapes : à ressort et sans ressort. Aucune des soupapes à ressort n'étaient défectueuses aux pressions normalement observées en milieu clinique après plusieurs épreuves faisant appel à des marqueurs de substitution très sensibles, notamment des mesures de pression, un radionucléide et un bactériophage. Pour accroître la sensibilité du plan expérimental, nous avons utilisé de fortes concentrations du radionucléide et du bactériophage. Dans plus de 50 expériences portant sur ces soupapes sans ressort, seulement une a produit des résultats sous-optimaux. Celle-ci présentait un changement important dans le profil pression-temps trois secondes après le début de l'épreuve de contre-pression de courte durée (15 secondes à 60 lbs/po 2 ). Elle a fait défaut à une pression d'environ 15 lbs/po 2 (équivalant à environ 750 mmHg), ce qui dépasse grandement toute pression de retour observable en clinique. Toutes les autres soupapes à ressort ont survécu à des pressions de 60 lbs/po 2 sans défectuosité, ce qui semble indiquer une variation à l'intérieur des lots durant le processus de fabrication.

Bien que nous ayons évalué un nombre plus restreint de soupapes sans ressort (2 lots distincts de soupapes Merit pour chaque épreuve et une soupape Namic pour l'épreuve structurale), la défaillance répétée d'une de ces soupapes sans ressort (Merit) lors des essais menés à des pressions que l'on retrouve facilement en clinique remet quelque peu en question leur utilité comme dispositifs de prévention des refoulements de sang ou de liquides organiques dans les appareils d'injection d'agents de contraste à plusieurs patients. Comme nos expériences n'ont porté que sur un petit nombre de soupapes sans ressort de l'autre type (Namic), nos commentaires ne peuvent avoir qu'une portée limitée. Les raccords de cette soupape fuyaient après l'épreuve de contre-pression de courte durée, ce qui nous a empêché d'effectuer des essais plus approfondis. Partant des principes physiques de base, si l'on calcule le débit par rapport à l'orifice pour différentes valeurs constantes du ressort, on voit que dans le cas d'une soupape à ressort, il y a écoulement dès l'ouverture de la soupape, ce qui prévient efficacement tout refoulement. Ce principe de conception, des soupapes de non-retour permettrait, dans l'application qui est prévue, de prévenir toute contamination croisée par des pathogènes transmissibles par le sang.

Les résultats de l'évaluation de ces échantillons, et notamment les principes physiques fondamentaux exposés précédemment, semblent indiquer que les soupapes de retenue unidirectionnelles à ressort peuvent être utilisées en toute sécurité pour prévenir le refoulement de liquides potentiellement contaminés par du sang ou des liquides organiques dans le cas d'un appareil servant à l'administration par voie intraveineuse d'un agent de contraste à plusieurs patients. Il peut être souhaitable de disposer d'une soupape de secours en cas de défaillance imprévue de la première soupape. Des études plus approfondies doivent être effectuées par d'autres chercheurs, mais les résultats de nos analyses permettent de croire que l'installation de soupapes de non-retour à ressort devrait garantir une bonne marge de sécurité dans l'utilisation d'appareil d'administration à plus d'un patient de colorants à faible osmolarité, et comme ces colorants coûtent cher, on pourrait ainsi abaisser grandement les coûts en réduisant le gaspillage.

Figure 1 Appareil pour évaluer l'intégrité des soupapes unidirectionnelles

Références

1. Heller RM, Horev G, Kirchner SG et coll. AIDS awareness in the conduct of radiologic procedures: guidelines to safe practice. Radiology 1988;166:563-67.

2. CDC. Patient exposures to HIV during nuclear medicine procedures. MMWR 1992;41:575-79.

3. Paton S, Nicolle L. Mise en garde : Systèmes de perfusion utilisant des colorants à faible osmolarité. RMTC 1994;20:144.

Source :

M Garcia, BScN, RN, S Woodward, MRT(N), R Reilly, MSc, PhM, K Anderson, RN, D Gretzinger, BEng, J Cafazzo, MHSc, PEng, J Ratner, PhD, A Easty, PhD, PEng, H Dedier, RT, J Yao, MD, W Wobeser, MD, J Conly, MD, Departments of Microbiology, Nuclear Medicine, Radiology and Medical Engineering, The Toronto Hospital, University of Toronto, Toronto (Ontario).

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