Monitoring Respiratoire

EIUA 2011

David Kahn

Plan du cours

• Pulse oxymétrie

• Capnographie

• NIRS

1/ Pulse oxymétrie

Rappel physiologiqueL'oxygène dans le sang est

- sous forme dissoute (PaO2)- sous forme combinée à l'hémoglobine (HbO2)

Le contenu artériel en oxygène (CaO2) est la somme des deux:

CaO2 = (0,003.PaO2) + (Hb.1,39.SaO2)

La quantité d'O2 délivré aux tissus par minute est le transport en O2 (TO2)TaO2 = Qc x CaO2

Si on néglige l'O2 dissout,TO2 = Qc x concentration de l'hémoglobine [Hb] x SaO2

Appareil de mesure de la fraction oxygénée de l'hémoglobine, par oxymétrie de transmission couplée à une photo-pléthysmographie.

C Koi un pulse oxymètre ?

Deux principes

• La plethysmographie qui utilise les variations des ondes lumineuses pour reproduire les ondes pulsatiles artérielles.

• La spectrophotométrie qui mesure l’absorption des lumières à travers les substances.

PLETHYSMOGRAPHIE

Lois physiques

Loi de Beer: l’intensité de la lumière transmise diminue de manière inversementproportionelle à la présence de la matière absorbante.August Beer, (1825-1863)

Loi de Lambert: plus la distance parcourue au travers d’une substance absorbante estgrande, au moins l’intensité de la lumière transmise sera importante.Johann Lambert, (1728-1777).

La loi de Beer-Lambert décrit l’absorption d’une lumière monochromatique à travers la substance qu’elle traverse.

plethysmographie

Pendant la systole le photodétecteurreçoit moins de lumière par:-augmentation du volume sanguin artériel-augmentation du volume du doigt-diminution de l’absorption

courbe du plethysmographe

Spectrophotométrie:spectre d’absorption de l’Hb

Hb reduite (deoxy Hb) absorbe le rouge (650-750 nm)

Hb oxygénée (oxy Hb) absorbe dans l’IR (900-1000nm)

Deux diodes qui émettent rouge et infrarouge plusieurs fois par seconde

Mesure de l’absorption de ces deux longueurs d’ondeAlgorythme du fabriquant

transformation de ce ratio en valeur absolue de saturation (%)

Conversion du rapport R/IR en spO2

J Clin Monit. 1988 Oct;4(4):290-301.Wukitsch MW, et Al

Pulse Pulse oximetryoximetry: analysis of theory, technology, and practice.: analysis of theory, technology, and practice.

Limites de fiabilitLimites de fiabilitéé de l'oxymde l'oxyméétrie pulstrie pulsééee- L'oxymétrie de pouls ne différencie pas O2Hb et COHb (Certains vernis à ongles ont le même effet.)

-L'oxymétrie ne détecte ni les hypoxémies modérées (qui maintiennent le point artériel sur le plateau de la courbe

d'affinité,) ni les hyperoxémies,

-L'oxymétrie de pouls ne permet pas de faire la différence entre une désaturation liée à une hypoxémie et celle liée à une MetHb,

-L'oxymétrie de pouls a tendance à donner des valeurs faussement élevées pour une SaO2 in vitro inférieure à 85 %

-Une SpO2 lue inférieure à 65% n'est pas fiable,

-La SpO2 n'est pas influencée par HbF, mais SpO2 serait non fiable en présence d'HbS

-L'oxymétrie de pouls n'est pas fiable si l'amplitude de l'onde pulsatile au site du capteur est médiocre.

Limites de fiabilitLimites de fiabilitéé de l'oxymde l'oxyméétrie pulstrie pulsééee

Peu de précision si - spO2 <80%- si Hb < 5g/dl

Besoin d’un signal pulsatile

Artefacts et erreurs de mesures, mouvements

Taille du capteur (pédiatrie) position (PDA)

En 1947 cette étude montre que47% des praticiens ne découvraient une hypoxémie que lorsque la saturation était inférieure à 80%.Pire un quart des médecins ne la décelait que lorsqu’elle était comprise entre 71 et 75%!!!!

La spO2 est-elle utile?La spO2 est-elle utile?

Internet Journal of Medical Update, Vol. 1, No. 2, Jul-Dec 2006

Nouveau rôle pour la pulse-oxymétrie?

Signals derived from overnight oximetry recording provide a novel potential tool for CV risk classification. Prospective studies are warranted to establish the value of the ASI algorithm for prediction of outcome in CV disease.

Oximeter-Based Autonomic State Indicator Algorithm for Cardiovascular Risk Assessment Chest February 2011 139:2 253-259

Vers plus de précision:

• Masimo Rainbow® technology, Travaille sur 7 longueurs d’ondes. Permet un signal plus fiable, analyse

plus rapide, moins sensible aux artéfacts de lumière ou mouvements.

En plus FC et spO2, peut donner le contenu en oxygène, la met et la carboxyHb, l’hémoglobine, la fréquence respiratoire l’index de perfusion et un index de remplissage (PVI).

•

Renseigne sur la vasomotricité périphériqueRenseigne sur la vasomotricité périphérique

Renseigne sur le remplissageRenseigne sur le remplissage

GoalGoal--Directed Fluid Management Based on the Pulse Directed Fluid Management Based on the Pulse OximeterOximeter––Derived Derived PlethPleth Variability Index Reduces Lactate Variability Index Reduces Lactate

Levels and Improves Fluid ManagementLevels and Improves Fluid Management

Forget et Al. Anesth Analg October 2010 111:910-914

RESULTS: Intraoperative crystalloids and total volume infused were significantly lower in the goal-directed PVI group. Lactate levels were significantly lower in the PVI group during surgery and 48 hours after surgery (P < 0.05).

CONCLUSIONS: PVI-based goal-directed fluid management reduced the volume of intraoperative fluid infused and reduced intraoperative and postoperative lactate levels.

•SpO2 ng is more accurate and more reliable than SpO2 og for SaO2 monitoring in the postoperative period following pediatric cardiac surgery in cyanotic children.

Sauver des vies?Sauver des vies?

The Cochrane CollaborationCochrane database library

Pedersen T, Hovhannisyan K, Møller AM

Comparaison spo2 vs no-spo2 en per et post-opératoire

-6 RCT-Détection des hypoxémies-Moins d’ischémie myocardique per-opératoire

-Pas de différence dans l’outcome.

Cochrane database library

Pedersen T, Hovhannisyan K, Møller AM

Comparaison spo2 vs no-spo2 en per et post-opératoire

-6 RCT-Détection des hypoxémies-Moins d’ischémie myocardique per-opératoire

-Pas de différence dans l’outcome.

2/ Capnographie

Le CO2

• Produit par le métabolisme

• Transporté dans le sang

• Eliminé par les poumons

• Produit par le métabolisme

• Transporté dans le sang

• Eliminé par les poumons

PhysiologieLa mesure du CO2 dans l'air expiré donne 2 types de renseignements:

- L'élimination du CO2 par les poumons,-Les changements de la production du CO2 au niveau tissulaire et son transport vers les poumons par le système circulatoire.

Reflet du DEBIT CARDIAQUE

•La capnographie permet de monitorer la production de CO2, la perfusion pulmonaire et la ventilation alvéolaire.

Mode de fonctionnementMode de fonctionnementDeux principes physiques:

Les lois de Beer-Lambert ainsi que les propriétés des infra-rouges

La quantité d’IR absorbée est proportionelle à la quantitéde substance « absorbante »

Pour l’analyseur de gazs, plus il y aura de CO2 présent plus les IR seront absorbés.

Deux types de capnographesSidestream

Une partie des gaz est aspirée en continu et envoyée vers un analyseur.Léger mais risque de problème sur la ligne de prélèvement (coudée, condensation).Il existe un petit décalage (qq secondes) entre la mesure et l’affichage de la courbe.Il permet d’analyser différents gaz.

Sidestream

Une partie des gaz est aspirée en continu et envoyée vers un analyseur.Léger mais risque de problème sur la ligne de prélèvement (coudée, condensation).Il existe un petit décalage (qq secondes) entre la mesure et l’affichage de la courbe.Il permet d’analyser différents gaz.

Deux types de capnographesMainstream

L’analyseur est directement connecté au circuit respiratoire.Précis même si FR élevéePas de problème si les gaz sont activements humidifiésRapide qq msec de délai.

Lourd, risque de brûlures, besoin de le désinfecter à chaque fois.

Mainstream

L’analyseur est directement connecté au circuit respiratoire.Précis même si FR élevéePas de problème si les gaz sont activements humidifiésRapide qq msec de délai.

Lourd, risque de brûlures, besoin de le désinfecter à chaque fois.

SIDESTREAM MAINSTREAM

Phase 0 : inspiration de gaz frais ou insufflation lors de la ventilation artificielle et chute rapide du CO2

Phase 1 : début de l'expiration et passage des gaz de l'espace mort ne participant pas aux échanges et donc absence de CO2 = ESPACE MORT ANATOMIQUE

Phase 2 : le CO2 éliminé augmente rapidement correspondant à la vidange des alvéoles les mieux ventilés (et donc avec un moindre taux de CO2) et au mélange avec les gaz de l'espace mort = MELANGE ALVEOLAIRE + ESPACE MORT ANATOMIQUE

Phase 3 : plateau alvéolaire. Le CO2 augmente plus lentement correspondant à la vidange des alvéoles les moins bien ventilés (et donc avec un taux de CO2 plus élevé), maximum : ETCO2 = End Tidal CO2 = CO2 de fin d'expiration.

Angle alpha : reflète le statut du rapport de ventilation sur perfusion (V/Q) du poumon. Il augmente si la pente de la phase 3 augmente.

Angle bêta : se modifie en cas de réhinhalation.

ETCO2ETCO2End Tidal CO2, CO2 de fin d'expiration

•ETCO2 reflète la concentration de CO2 des alvéoles se vidant en dernier : les valeurs 32 - 37 mm Hg.

Il existe un gradient entre ETCO2 et la PaCO2 (pression sanguine artérielle de CO2)- de 1 à 2 mm Hg chez le sujet sain- de 5 mm Hg chez le sujet anesthésié en ventilation contrôlée- chez le sujet avec pathologie pulmonaire, le gradient peut varier de 5 à 20

mm Hg.

•La mesure de PETCO2 permet d'estimer la PaCO2 des patients avec poumons sains.

•Sinon besoin d’une PaCo2 de’ réfertence à la gazométrie

Modification du gradient

Augmentation

• Hypovolémie• Bas débit cardiaque• Age élevé• Embolie pulmonaire• Emphysème

• Mismatch V/Q

diminution

• Enfants• Parturientes• Post-exercice• Post-CEC

MODIFICATION ETCO2MODIFICATION ETCO2Augmentation

• Métabolique-hyperthermie (maligne)-lâchage de garrot-déclampage vasculaire-HTA• Exogène-injection de bicarbonates-rebreathing-laparoscopie• Respiratoire-hypoventilation-obstruction partielle du tube

diminution• Métabolique-hypothermie-hyTA-bas débit• Respiratoire-augmentation espace mort: EP-hyperventilation

Double courbe -fuite sur le tube de prélèvement

-Intubation endobronchique

- transplantation pulmonairecompliance différente des 2poumonsvidange décalée

Monitoring respiratoire

• Spirométrie vue lors du cours sur la physiologie respiratoire.

Il existe de nouveaux joujoux

NICO®Respironics Cardiopulmonary Management System

Première loi de Fick :En présence d ’un gradient de concentration (c(x)), il apparaîtun flux de matière (J) tendant à équilibrer cette concentrationDeuxième loi de Fick :La variation dans le temps du gradient de concentrationentraîne une diminution du flux de matière

• The NICO® monitor, measures cardiac output based on changes in respiratory CO2 concentrationcaused by a brief period of rebreathing.

• A technique known as Fick partial rebreathing is applied to calculate cardiac output.

Partial CO2 rebreathing cardiac output--operating principles of the NICO system.Jaffe MB. J Clin Monit Comput. 1999 Aug;15(6):387-401.

Partial CO2 rebreathing indirect Fick technique for non-invasive measurement of cardiac output.Haryadi Dg et Al. J Clin Monit Comput. 2000;16(5-6):361-74.

• The NICO® monitor, measures cardiac output based on changes in respiratory CO2 concentrationcaused by a brief period of rebreathing.

• A technique known as Fick partial rebreathing is applied to calculate cardiac output.

Partial CO2 rebreathing cardiac output--operating principles of the NICO system.Jaffe MB. J Clin Monit Comput. 1999 Aug;15(6):387-401.

Partial CO2 rebreathing indirect Fick technique for non-invasive measurement of cardiac output.Haryadi Dg et Al. J Clin Monit Comput. 2000;16(5-6):361-74.

Capnographie Volumétrique

Capnographie aux lunettes• omnistream®, microstream®, capnocheck®, ….-petite cellule d’échantillonnage-pas besoin de calibration

capnocheck®MainstreamCompactPas besoin de calibrationUtile pour iot hors bloc/réaLors RCP

- IOT ok- efficacité MCE- reprise de circulation

Alaris smart system®

PCA couplée à un capno+spo2 Intravenous Infusion Safety Initiative: Collaboration,Evidence-Based Best Practices, and “Smart” TechnologyHelp Avert High-Risk Adverse Drug Events and ImprovePatient OutcomesRay R. Maddox,et Al..*

+ pour les patients+ pour l’hôpital+ pour la société

Dangers of Postoperative OpioidsAnesthesia Patient Safety FoundationNEWSLETTERAPSF Workshop and White Paper Address Prevention of Postoperative Respiratory Complicationsby Matthew B. Weinger, MD

Continuous monitoring using available technologies could still prevent a significant number of cases of patient harm.

Saturation et CO2 transcutané

Inspectra®: mesure directede la saturation dans les tissus.Rôle clinique?

Sentec ®noninvasive and continuous monitoring of transcutaneouscarbon dioxide partial pressure (PcCO2), oxygen saturation(SpO2), and pulse rate (PR).

NIRSNIRS

• Near Infrared spectroscopy

- Spectroscopy is the study of the interaction between matterandradiated energy.

- It uses the near-infrared region of the electromagnetic spectrum (from about 800 nm to 2500 nm)

NON invasifInformations locales

émission de photon en « near »IR.

Valeur fonction:

-PaO2-PaCO2-Hb-CMRO2-CBF

FORE-SIGHT®émetteur laser

Donne valeur absolueSNC,muscle sque. ped 5-50Kgpénètre moins profondément

INVOS®émetteur LED

Donne des trendsPermet mesure cérébrale, Musculaires, viscérales.

Episode de TV pendant la miseen place d’un pacemaker

Merci pour votre attention,Des questions?