Particularités physiologiques cardio-respiratoires ... · Déterminants de la fréquence cardiaque...

Particularités physiologiques cardio-respiratoires:

applications en anesthésie pédiatrique

Particularités physiologiques cardio-respiratoires:

applications en anesthésie pédiatrique

Docteur Caroline DURACHER-

GOUTDépartement d’

Anesthésie Réanimation Chirurgicale

Professeur CARLI

Hôpital Necker -

Enfants Malades

DIU Maintien des connaissances et des compétences en anesthésie pédiatrique

2009

Docteur Caroline DURACHER-

GOUTDépartement d’

Anesthésie Réanimation Chirurgicale

Professeur CARLI

Hôpital Necker -

Enfants Malades

DIU Maintien des connaissances et des compétences en anesthésie pédiatrique

2009

Système cardio-vasculaireSystème cardio-vasculaire

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/82/Coeur-et-poumons.jpg

Système cardio-vasculaireSystème cardio-vasculaire

FonctionsFonctions

Permettre le transport en O2

du capillaire pulmonaire à la cellule et du CO2

de la cellule au capillaire pulmonaire

Assurer un débit et une pression de perfusionDéfaillance du système = état de choc

Permettre le transport en O2

du capillaire pulmonaire à la cellule et du CO2

de la cellule au capillaire pulmonaire

Assurer un débit et une pression de perfusionDéfaillance du système = état de choc

Hb

PréchargeSa O2

Contractilité

myocardiquePa O2

Postcharge

Volume FréquenceSystolique cardiaque

Contenu Artériel en O2 Débit Résistance

cardiaque vasculaire

Transport Pressiond’oxygène artérielle

Transport d’oxygène et pression artérielle

Transport d’oxygène et pression artérielle

Qc

= Fc

x VES

( VES= Vtd

–

Vts)

Qc

= volume de sang éjecté

du cœur par unité

de temps

X 3 adulte (180-240 ml/kg)

Adaptation VO2

Index cardiaque l/min/m2

Débit cardiaque Qc définition hémodynamique


Le volume de sang éjecté

dépend de la

précharge, de la contractilité myocardique et de la postcharge

(résistance)

Chaque organe en reçoit une fraction selon ses besoins (sauf le poumon)

Qc = Fc x VESQc = Fc x VES

Le volume de sang éjecté

dépend de la

précharge, de la contractilité myocardique et de la postcharge

(résistance)

Chaque organe reçoit une fraction selon ses besoins (sauf le poumon)

Qc = Fc x VESQc = Fc x VES

Quels sont les déterminants du VES ? Quels sont les déterminants du VES ?

PostchargePrécharge

Contractilité

Précharge

•

Proportionnelle au volume de sang contenu dans le ventricule et à

l’étirement des fibres

myocardiques en fin de diastole (Loi de Starling)

•

déterminants de la précharge

ventriculaire: retour veineux, compliance ventriculaire

PréchargePrécharge

Volume VG0 50 100 150

Pression

OMFM

OA

FA

relaxisovol

PTS

PTD

CYCLE PRESSION-VOLUME

VES

remplissagediastolique

éjection

contrisovol

VTS VTD

W = P.V

POSTCHARGE

PRECHARGE

Courbe Pression/Volume Courbe Pression/Volume

A

B

C

D

Précharge

•

Proportionnelle au volume de sang contenu dans le ventricule et à

l’étirement des fibres

myocardiques en fin de diastole (Loi de Starling)

•

Déterminants de la précharge

ventriculaire: retour veineux, compliance ventriculaire

•

Evaluation -soit par la PTD ou par les pressions en

amont (PVC, PAPO)-soit par le VTD à

l’écho ou par

le rapport E/A

PréchargePrécharge

La force développée lors de la contraction myocardique croît avec l’étirement initial jusqu’à une valeur optimale

Cœur entier : la force d’étirement est la PRECHARGE VENTRICULAIRE DÉFINIE

PAR LES CONDITIONS DE REMPLISSAGE

Li Li optimale

Longueur (Volume)

Tension(Pression)

Ca++

ß1Fmax

Courbe active

Courbe passive

Loi de Franck-StarlingLoi de Franck-Starling

Volume VG0 50 100 150ml

Pression

VES = 70 ml

VES = 100 ml

VES = 130 ml

PRECHARGE

PRECHARGE

VES

VES

Effets de la variation de la préchargeEffets de la variation de la précharge

Concept de précharge

dépendance Concept de précharge

dépendance

Volume d’éjection systolique

précharge-dépendance

précharge-independance

Précharge ventriculaire

Post-charge

•

Dépendant de la performance systolique (inotropisme, contractilité)–

Propriété

inhérente du myocarde à

se contracter

–

Génération d’une force augmentant vitesse et amplitude du raccourcissement des fibres myocardiques

•

Dépendant de la fonction diastolique (lusitropie)–

Propriété

inhérente du myocarde à

se relaxer

•

Régulation complexe

Fonction de pompe Fonction de pompe

Diminution de la contractilité

PRESSION

VES2VOLUME

VES1

2

1

Diminution contractilité

myocardiqueDiminution contractilité

myocardique

Développer une faible pression télésystolique

pour un volume ventriculaire télésystolique

élevé

Effet inotrope négatif

Post-charge

•

Total des forces qui s’oppose à

l’éjection ventriculaire = travail ventriculaire à

effectuer

•

Déterminants:résistances vasculaires périphériquesélasticité

du lit vasculaire

viscosité

du sangpressions intrathoraciques

•

Evaluation par le rapport PA systolique/ VES

Post-charge Post-charge

ETAT INTERMEDIAIRE

PRESSION

VOLUMEVES2

VES1

VOLUME

VES3

VES1

ADAPTATION

Augmentation isolée de la post-charge

Augmentation isolée de la post-charge

Volume VG

0 50 100 150 200ml

Pression

POST-CHARGE

VES = 100 ml

VES = 120 ml

VES

Baisse isolée de la post-chargeBaisse isolée de la post-charge

Qc

= Fc

x VES

( VES= Vtd

–

Vts)

Qc

= volume de sang éjecté

du cœur par unité

de temps

Index cardiaque l/min/m2



Qc, facteurs de variation

•

Contrôle nerveux–

Tonus sympathique accélérateur

–

Tonus parasympathique modérateur•

Prédominant chez l’enfant

–

Boucle de régulation•

Récepteurs (baro-, chemo-, métabo-récepteurs)

•

Centres: corticaux, sous-corticaux, bulbaires, médullaires•

Action: sur centres nodaux cardiaques

•

Contrôle humoral–

Catécholamines circulantes accélératrices

•

Contrôle mécanique–

Barorécepteurs carotidiens, aortiques et cardiaques

Déterminants de la fréquence cardiaque Déterminants de la fréquence cardiaque

Qc, facteurs de variationDéterminants de la fréquence cardiaque Déterminants de la fréquence cardiaque

Qc, facteurs de variation

•

Contrôle nerveux–

Tonus sympathique accélérateur

–

Tonus parasympathique modérateur•

Prédominant chez l’enfant

–

Boucle de régulation•

Récepteurs (baro-, chemo-, métabo-récepteurs)

•

Centres: corticaux, sous-corticaux, bulbaires, médullaires•

Action: sur centres nodaux cardiaques

•

Contrôle humoral–

Catécholamines circulantes accélératrices

•

Contrôle mécanique–

Barorécepteurs carotidiens, aortiques et cardiaques

Déterminants de la fréquence cardiaque Déterminants de la fréquence cardiaque

Particularités de l’enfant

Adaptation du système cardiovasculaire:QC = VES x FC

principal moyen d’adaptation à

une baisse de la précharge, rapidement dépassé

si tachycardie excessive: raccourcissement de la diastole � diminution du remplissage

ventriculaire et du QC

Particularités de l’enfant Particularités de l’enfant

PA = QC x RVS

Variable hémodynamique +++

Pression artérielle Pression artérielle

PA = QC x RVSPA = QC x RVS

Pression

des voies

aériennes

Pression

artérielle

120 mmHg

0 mmHg

30 cmH2O

PAS

PAD

PAM

PP

PA = QC x RVS

PAS

PAD dépend physiologiquement de la compliance artérielle, durée diastole et tonus des artères périphériques

Intérêt clinique: reflet tonus vasculaire

Pression artérielle Pression artérielle

PAM = PAD + [ (PAS -

PAD) /3 ]

= POD + (RVS X VES X FC)

Pression artérielle moyenne Pression artérielle moyenne

Fournie renseignements physiologiquesReflet pression de perfusion des organes (sauf myocarde)

Synthèse des paramètres du système circulatoireValeur régulée

ou

Pertes sanguinesSignes cliniques < 20 % 25 % 40 %

Cardio-vasculaires pouls filanttachycardie

pouls filanttachycardie

hypotension tachy/bradycardie

Cutanés peau froideTRC 2-3 s

extrémités froidescyanose

pâlefroid

Rénaux oligurie modérée oligurie nette anurie

Neuropsychiques Irritableagressif

confusionléthargie

coma

Hypotension chez l’enfant = signe tardifHypotension chez l’enfant = signe tardif

Rasmussen G et coll. Int Anesthesiol Clin 1994 ; 32 : 79-101

Réponses hémodynamiques à l’hémorragie chez l’enfant

Réponses hémodynamiques à l’hémorragie chez l’enfant

Chamaides L. Pediatric ALS, 1990

Débit cardiaquePression artérielle

140

100

60

20

0 25 50 75 Spoliation sanguine (%)

Variation (%)

40 %

Résistance vasculaire

Transport et utilisation de l’O2

•

Préserver une oxygénation tissulaire•

Demande tissulaire appréciée par la Sv O2

•

Dépend du système cardiorespiratoire•

Hypoxie = déséquilibre quantité

d’

O2 / demande

en O2 :

↓

de la quantité

d’

O2 transportée (↓CaO2 , ↓Qc)↑

de la demande mal compensée

défaut d’utilisation de l’

O2

TO2 = SaO2 x Hb

x Qc°

°

Transport et utilisation de l’oxygèneTransport et utilisation de l’oxygène

Courbe de dissociation HbCourbe de dissociation Hb

Nouveau-né

: HbF

majoritaire

forte affinité pour l’O2

Diminution oxygène tissulaire disponible

Circulation de type fœtale puis transitionnelle

VDVD

ODOD OGOG

VGVG

AlvAlvééoleole

Particularités du nouveau-néParticularités du nouveau-né

•

Arrêt de la circulation ombilicale

–

Diminution des pressions droites (�du retour veineux)

–

Augmentation des pressions gauches (� des résistances systémiques)

•

Expansion pulmonaire

–

Diminution des résistances vasculaires pulmonaires

–

Augmentation du débit sanguin pulmonaire

–

Augmentation du retour veineux dans l’OG

= Inversion du régime de pression



•

Pressions gauches > pressions droites–

Fermeture du foramen ovale

–

Diminution du shunt du canal artériel et fermeture fonctionnelle en quelques jours voire quelques semaines (O2

et PG)

Phase transitionnelle

Inversion régime de pressionInversion régime de pression

Phase transitionnelle

Hypoxie -

acidose -

hypovolémie

-

hypothermieaugmentent les résistances vasculaires pulmonaires

Réouverture des shuntsRetour à

la circulation foetale

Hypoxie réfractaire

Adaptation cardio-vasculaireAdaptation cardio-vasculaire

Particularités du NN

••

Myocarde immature (peu dMyocarde immature (peu d’é’éllééments contractiles) ments contractiles) mais croissance masse myocardique rapide X 3 en mais croissance masse myocardique rapide X 3 en 3 semaines 3 semaines

••

DDééfaut de compliance du VGfaut de compliance du VG

défaut de maturation des fibres contractiles

Particularités néonatales du système cardio-circulatoire


Particularités du NN

••

VariabilitVariabilitéé

de la volde la voléémie initialemie initiale

(Accouchement, clampage)

•

Débit cardiaque élevé, fréquence dépendant++++

•

Système nerveux sympathique immature et tonus parasympathique élevé



Bradycardie = baisse du débit cardiaque

•

FC < 80 battements par minute = arrêt cardiaque

•

Variations de conditions de charge, quantification des apports hydro-électrolytiques en période peri-opératoire

•

Préparation systématique d’atropine

•

Titration

des agents anesthésiques

•

Rétarder

une chirurgie différable

Implications en anesthésieImplications en anesthésie

Quelques repères Quelques repères

PAS =[70+(âge en années X2)] (limite inférieure 5eme percentile)

PAD =(PAS X 0,66)

PAM =semaines post-conception jusqu’à

50 semaines

Nouveau-né 1 an Adulte

Fréquence cardiaque (b/min)

140 100 60

Système respiratoireSystème respiratoire

1. Croissance et maturation pulmonaire jusqu’à

2 ans

Particularités � avec l’âge, adulte = 8 ans

Particularités physiologiquesParticularités physiologiques

Comparaison valeurs normales de la fonction pulmonaire chez le nouveau-

né

et l’adulte

Comparaison valeurs normales de la fonction pulmonaire chez le nouveau-

né

et l’adulteNouveau-né Adulte Accroissement

Poids Poumons (g)

50 800 15

Nombre alvéoles 24 X 106 300 X 106 12

Diamètres alvéoles (µ)

50 200-

300 4-6

Surface pulmonaire (m2)

2-8 65-75 30

VO2 (ml/kg/min) 6-6,5 3,5 0,5

Paroi thoracique : Compliance élevée

Majoration de l’effort inspiratoire pour créer négativation pression pleurale impliquant

muscles intercostaux


Poumon : Compliance basse



A l’équilibre :-

diminution de la CRF

-

fermeture des

petites voies aériennes Volume de fermeture > CRF



A l’équilibre :-


-

fermeture des


Activité diaphragmatiquepost-inspiratoire

1. Empêche expiration complète (conserver une pression positive intra-pulmonaire télé-

expiratoire)



A l’équilibre :-


-

fermeture des


Activité diaphragmatiquepost-inspiratoire

2.Limitation du diamètre laryngé

(expiration)

Mécanique ventilatoireMécanique ventilatoire

Nouveau-né/Nourrisson Adulte

Compliance pulmonaire (V/P)

ml/cmH2 O

5/8 140-200

Résistances pulmonaires

cmH2 O/l/s

30 3

Constante de temps 3T pour expirer 95% du VT (Ti=3T)

Croissance et maturation pulmonaireCroissance et maturation pulmonaire jusqu’à

2 ansParticularités � avec l’âge, adulte = 8 ans

MMéécanique ventilatoire: canique ventilatoire: Compliance thoracique élevée/ Compliance

pulmonaire réduiteRésistances pulmonaires totales élevées (petit calibre

des VA)

Diaphragme:Diaphragme: résistance à

la fatigue limitée


Volumes pulmonaires et débits pulmonaires

Volumes pulmonaires et débits pulmonaires

Nouveau-né Adulte

ml ml/kg ml ml/kg

VT 20 7-9 450 6-7

VD 7 2,5 150 2

VT /VD 0,3 0,3

CRF 90 30 2400 34

Vmin 650 200 7000 100

VA 400 140 4200 60

VA/CRF 5 1,4

FR 35-40 12-16

Croissance et maturation pulmonaireCroissance et maturation pulmonaire jusqu’à

2 ansParticularités � avec l’âge, adulte = 8 ans

MMéécanique ventilatoire: canique ventilatoire: Compliance thoracique élevée/ Compliance pulmonaire réduiteRésistances pulmonaires totales élevées (petit calibre des VAS)

Diaphragme:Diaphragme: résistance à

la fatigue limitée

Rapport VA/CRF Rapport VA/CRF éélevlevéé (Ventilation alvéolaire élevée en réponse à

une consommation en O2

augmentée)•

Adulte: 1,4

•

Nourrisson: 5



14-2016-2218-2420-2422-3024-38FR

> 1410 à147 à94 à61à3< 1Age

14-2016-2218-2420-2422-3024-38FR

> 1410 à147 à94 à61à3< 1Age

Faible réserve en oxygèneFréquence respiratoire élevée

pour assurer VA

•

Centres de contrôle:

tronc cérébral

•

Effecteurs:

–

Muscle respiratoire

–

Assure ventilation

•

Récepteurs: recueillent

l’information

–

Chémorécepteur

–

Barorécepteur

Contrôle central de la ventilationContrôle central de la ventilation

Immaturité centres respiratoires

Modifications réponse à l’hypoxie et l’hypercapnie

Application en anesthésie pédiatrique

Rapidité

de survenue des désaturationsRapidité

de survenue des désaturations

•

Faible réserve oxygène: CRF «

réduite

», volume de fermeture plus élevé

Aggravation en décubitus dorsal et sous AG

Groupe 0-

6 mois

Groupe 7-

23 mois

Groupe 2-

5ans

Groupe

6-10

ans

Groupe

11-18

ans

Durée apnée

en secondes

(passage

SPO2 de 99%

à 90%)

Patel R CJA

1996

96.5s 160.4s 382.4s

Dupeyrat

AA1994

70-90s

Durée apnée en fonction de l’âgeDurée apnée en fonction de l’âge

Morrison JE. Paediatr Anaesth 1998

FiO2 1 (6 L/min) => FEO2 0,9 (non atteint chez 6 enfants)

Durée de pré-oxygénationDurée de pré-oxygénation

Particularités des voies aériennes

supérieures

Particularités des voies aériennes

supérieures

Respiration nasale jusqu’à

l’âge de 5 mois

LangueGrosse par rapportÀ

la cavité

buccale

ÉpiglotteÉtroite, plus courte,

en USe projetant au dessus du larynx

LarynxSitué

plus haut (C3-C4)

Angulé

et plus antérieur

CricoïdeÉtroit et conique

TrachéeDéviée vers le bas

et l’arrière

Comparaison larynx adulte/enfantComparaison larynx adulte/enfant

Comparaison larynx adulte/enfantComparaison larynx adulte/enfant

Axes oraux (O), pharyngés (P) et trachéaux (T) et position de la tête chez l'enfant

Position normale :les 3 axes divergent

Surélévation de la tête: T et P s'alignent

Sniffing position :les 3 axes s'alignent

Axes oraux (O), pharyngés (P) et trachéaux (T) et position de la tête chez l’enfant

Axes oraux (O), pharyngés (P) et trachéaux (T) et position de la tête chez l’enfant

Différence chez le nourrissonDifférence chez le nourrisson

MASQUES FACIAUX

T1Nouveau-né

15 mm

T2Nourrisson

15 mm

T3Jeune enfant

22 mm

T4Enfant

Adolescent22 mm

Importance matériel adaptéImportance matériel adapté

0PrématuréNouveau né

1= 1an

21 à 6 ans

MILLER MACINTOSH

1= 1an

2= 6 ans

3= 6 ans

Longtemps proscrites, attitude modifiée récemment

Validé

en anesthésie, réanimation pédiatrique

Deakers TW. J Pediatr 1994

Khine HH. Anesthesiology 1997

Orliaguet G. Paed Anaesth 2001

Sonde à

ballonnet ?Sonde à

ballonnet ?

488 nouveau-nés et enfants < 8 ans intubés après randomisation avec une sonde avec ou sans ballonnet

Taux de complications: 1,5% dans les deux groupes

0

5

10

15

20

25

% réintubation


23%

1%

Sonde sans ballonnet

Sonde avec ballonnet

Taille sonde :

sans ballonnet: DI mm = [(âge en années / 4) + 4avec ballonnet: DI (mm) chez l’enfant > 1 an

=

[(âge en années / 4) + 3, 5]

Ou Poids/10 + 3

Distance arcades dentaires ou narine:

Repère sonde bouche: DI X 3 + 1 cm ou âge/2+12cm

Repère sonde narine: âge/2 + 15 cm


Duracher C. Paed Anaesth 2008

Quelques formules utiles…Quelques formules utiles…

•

Respiration paradoxale dés l’induction

•

Obstruction des voies aériennes

•

Atélectasies (intérêt application PEP)

•

Captage et élimination des agents anesthésiques plus rapides chez le jeune enfant

•

Risque d'apnées centrales, obstructives ou mixtes (surveillance prolongée)

Autres implications cliniques

Implications dans pratique de l’anesthésie pédiatrique

Conclusion

Particularités physiologiques marquées chez le nouveau-né

et le nourrisson

Particularités physiologiques marquées chez le nouveau-né

et le nourrisson

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