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
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
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
Débit cardiaque Qc définition hémodynamique
Débit cardiaque Qc définition hémodynamique
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
Circulation de type fœtale puis transitionnelle
Circulation de type fœtale puis transitionnelle
•
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
Circulation de type fœtale puis transitionnelle
Circulation de type fœtale puis transitionnelle
•
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 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
Particularités néonatales du système cardio-circulatoire
Particularités néonatales du système cardio-circulatoire
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
Paroi thoracique : Compliance élevée
Poumon : Compliance basse
Paroi thoracique : Compliance élevée
Poumon : Compliance basse
A l’équilibre :-
diminution de la CRF
-
fermeture des
petites voies aériennes Volume de fermeture > CRF
Paroi thoracique : Compliance élevée
Poumon : Compliance basse
A l’équilibre :-
diminution de la CRF
-
fermeture des
petites voies aériennes Volume de fermeture > CRF
Activité diaphragmatiquepost-inspiratoire
1. Empêche expiration complète (conserver une pression positive intra-pulmonaire télé-
expiratoire)
Paroi thoracique : Compliance élevée
Poumon : Compliance basse
A l’équilibre :-
diminution de la CRF
-
fermeture des
petites voies aériennes Volume de fermeture > CRF
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
Particularités physiologiquesParticularités physiologiques
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
Particularités physiologiquesParticularités physiologiques
Particularités physiologiquesParticularités physiologiques
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
Khine HH. Anesthesiology 1997
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
Khine HH. Anesthesiology 1997
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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