Digital simulation of venous and lymphatic edema, of the effects of compression
Simulation numérique de l'œdème veinolymphatique et des effets de la compression
Résumé
Objective. — Compression therapy for venous and lymphatic edema of the lower limbs raises a major challenge concerning the optimal pressure ensuring both efficacy and patient compliance. We present a mathematical model of tissue fluid transfers which is aimed at determining the lowest pressure required to prevent edema. Methods. — The model is based on a set of equations, derived from published experimental data, which describe the fluid and solute transfers between blood, interstitium and lymphatics, and the mechanical properties of interstitial compartment. It enables us to compute the changes in tissue volume, at the ankle level, resulting from increases of capillary pressure in case of venous insufficiency, and from an impairment of lymph drainage; as well as the effect of various external pressures upon this volume.
Results. — An increase of capillary pressure to 40 and 50 mmHg results in an ankle edema which is completely prevented by an external pressure of 10 mmHg. This result is in keeping with the observation by Partsch that vesperal leg swelling is reduced by low compression stockings. The dose effect reported in this study is also found by simulation. The complete blockade of lymphatic return leads to an edema, the prevention of which requires a counterpressure of at least 30 mmHg. When an increase of venous pressure to 60 mmHg, and a reduction by 2/3 of lymphatic drainage are combined, simulating chronic venous insufficiency, the resulting edema is prevented by a 25 mmHg counterpressure.
Conclusion. — These first results of simulation are in reasonable agreement with clinical experience. As nearly every combination of disturbances may be simulated, the computer model could help to understand and treat edemas, as long as their cause can be identified.
Objectif. — Une difficulté du traitement compressif des œdèmes veineux et lymphatiques des membres inférieurs est le choix de la pression qui assurera l'efficacité tout en préservant le confort d'utilisation. Nous présentons un modèle mathématique des transferts liquidiens tissulaires qui a pour vocation d'aider au choix de cette pression minimale efficace.
Méthodes. — La modélisation repose sur les équations, issues des données expérimentales publiées, décrivant les transferts liquidiens entre compartiments sanguin, interstitiel et lymphatique, et les propriétés mécaniques du compartiment interstitiel. Elle permet de simuler les variations de volume tissulaire engendrées, au niveau de la cheville, par les élévations de pression capillaire dues à l'insuffisance veineuse, et par une réduction du drainage lymphatique, ainsi que l'effet d'une pression externe sur ces variations de volume.
Résultats. — La simulation aboutit, pour des élévations de pression capillaire à 40 et à 50 mmHg, à un œdème de la cheville qui est totalement supprimé par une pression extrinsèque de 10 mmHg. Ce résultat est en accord avec les constatations de Partsch sur l’œdème vespéral. L'effet dose rapporté dans cette publication est retrouvé pour l'essentiel par la simulation. Le blocage complet du retour lymphatique engendre Communication orale présentée au congrès de l'International Compression Club, Brighton, 26 mars 2010. Ce travail a bénéficié du soutien des laboratoires Innothera. M. Chauveau et al. un œdème, dont la suppression requiert une contre-pression d'au moins 30 mmHg. L'association d'une élévation de pression veineuse à 60 mmHg et d'une réduction des deux tiers du drainage lymphatique, simulant une insuffisance veineuse chronique, engendre un œdème qui est supprimé par une contre-pression de 25 mmHg.
Conclusion. — Ces premiers résultats de simulation sont cohérents avec les observations cliniques. La souplesse du paramétrage et la multiplicité des cas de figure simulables font de la modélisation un précieux outil pour mieux comprendre et traiter les œdèmes.
