Jérôme CUNY. S.A.M.U. Régional de Lille Pôle de l Urgence CHRU de LILLE

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1 Jérôme CUNY S.A.M.U. Régional de Lille Pôle de l Urgence CHRU de LILLE 2010

2 INTRODUCTION 1943 : 1 ère mesure infrarouge du CO 2 (Luft) 1978 : Utilisation courante lors d anesthésie générale (Pays-Bas) Mesure du CO 2 dans l air expiré Indicateur - direct des échanges pulmonaires, - indirect de la production tissulaire de CO 2 Technique non invasive, reflète : La production de CO 2, La perfusion pulmonaire, La ventilation alvéolaire, Le mode ventilatoire, La surveillance des circuits de ventilation.

3 Capnographe : appareil de mesure enregistrant la forme de l onde Capnomètre : Mesure des concentrations expirées de CO 2 Capnogramme : représentation graphique Pa CO 2 : pression partielle artérielle en CO 2 PA CO 2 : Pression partielle alvéolaire en CO 2 PET CO 2 : pression télé expiratoire en CO 2 FE CO 2 : fraction expiratoire de CO 2

4 Anesthesiology 1989 Utilisation de capnographie + SpO 2 : prévention de 93% des incidents Anesth Intensive Care 1993 Analyse de 2000 incidents : 52% détectés par capnographie + SpO 2 Capnography.com morbi-mortalité

5 En pré hospitalier, 2002 : 53 % des SMUR équipés d un capnographe 32 % des polytraumatisés FREYSZ, le traumatisé grave, actualités en réanimation, p GDS fait aux urgences, patient intubé ventilé = hypercapnie Par mauvais réglage du ventilateur Pathologies pulmonaires JEUR, 2001,14,

6 Asthme et ET CO 2 Capteur nasal Surveillance possible de l évolution de la crise : amélioration avec le traitement Pente de la Phase III Angle α Identique aux données du DEP réalisés aux urgences Int J Emerg Med feb 24;2(2):83-9 Détresse respiratoire et ET CO 2 Capteur nasal Détresse respiratorie tout venant, quelque soit l étiologie Différence significative entre la Pa CO 2 et ETCO 2 Gradient de 8 à 12 mmhg Pas de reflet de la Pa CO 2 Am J Emerg Med. 2009nov;27(9):1056-9

7 Polytraumatisés et Et CO 2 Utilisation prudente Polytraumatisés graves intubés ventilés Etco 2 entre 35 et 40 30% des patients : Pa CO 2 > 50 mmhg 80 % des patients : Pa CO 2 > 40 mmhg J Trauma Jan;66(1):26-31

8 PHYSIOPATHOLOGIE CO 2 air ambiant = 0,03 % PaCO 2 ~ 0 Production du CO 2 par le métabolisme aérobie :consommation d oxygène = 200 L / j (adulte) Transport sous 3 formes : Transformation hépatique et rénale Bicarbonates = 60 à 70 % Liaisons protidiques (carbamino-hémoglobine) = 20 à 30 % Libre dans le plasma (veineux, Pv CO 2 ) = 5 à 10 % Élimination pulmonaire élimination par ventilation Équilibre RAPIDE au niveau pulmonaire entre Pressions alvéolaires (PA CO 2 ) et pressions artérielle (Pa CO 2 ) Pa CO 2 reflète la ventilation alvéolaire

9 Apex pulmonaire Ventilation > Perfusion Base pulmonaire Perfusion > Ventilation Capnography.com

10 GRADIENT P (a et) CO 2 = Gradient artério-alvéolaire Si poumon homogène : pas de differnece entre Pa et PA Gaz expiré = Gaz alvéolaire Mais les rapports V / Q sont inhomogènes Variations de l espace mort alvéolaires de 10% à 30% Provenant d alvéoles ventilées, perfusées et ventilées non perfusées PET CO 2 < PA CO 2 des alvéoles perfusées < Pa CO 2

11 ET CO 2 = 35 à 37 mmhg (ou 5 %) A poumons sains : (sauf enfant et grossesse) le gradient Pa CO 2 et PET CO 2 = 2 à 6 mmhg en VS Pa CO 2 ~ PA CO 2 ESPACE MORT = DETERMINANT PRINCIPAL DU GRADIENT (a ET) CO 2

12 PHYSIOPATHOLOGIE PET CO 2 ne reflète l espace mort alvéolaire que dans les conditions normales hors pathologie cardiaque ou respiratoire sous-jacente Disparité de V/Q dans le poumon (a - PET CO 2 ) de l espace mort Inadaptation du rapport V/q Capnography.com Dc influence la PET CO 2 Dc meilleur perfusion des alvéoles PET CO 2

13 Les variations de la PET CO 2 ne sont pas proportionnelles à celles de la Pa CO 2 Neurochirurgie : dans 26 % des cas, Pa CO2 et PET CO 2 varient en sens opposé Grenier, Anesth Analg 1999 :88 PHYSIOPATHOLOGIE DE L AUGMENTATION L DU GRADIENT Anomalie du rapport ventilation / perfusion et espace mort Embolie Pulmonaire, hypovolémie, Absence de vidange alvéolaire complète dans certain mode ventilatoire Utilisation de la Jet ventilation à haute fréquence Erreur technique défaut de calibrage, fuite du circuit

14 PET CO 2 non substituable à la Pa CO 2 PET CO 2 = alerte précoce PET CO 2 : pression télé-expiratoire en CO 2 déterminée par : Production métabolique de CO 2 Transport vers le poumon Élimination par la ventilation = ventilation alvéolaire (en l absence de trouble de la diffusion pulmonaire)

15 EN PRE HOSPITALIER : Pause et al, Resuscitation 1997 Adaptation difficile de la ventilation sur la Pet CO 2 Insuffisance circulatoire, EP, asthme, insuffisance respiratoire Si insuffisance cardiaque ou insuffisance respiratoire : le gradient moyen = 17 mm Hg [ e = 1 à 30 ] Pas d évaluation de la Pa CO 2 par la Pet CO 2 INTERFERENCES : H 2 O : présence de piège à eau N 2 O CO : quantifié comme du CO 2 Variations de température : 0,3% par C Pression atmosphérique : utilisation de la fraction de CO 2 Variation du gradient avec l âge : augmentation de 1,5 mmhg par 10 ans

16 CAPNOGRAMME Capnogramme de temps et capnogramme de volume Volume : pas de segment inspiratoire Temps : Permet surveillance de patients non ventilés Surveillance de l inspi- et expiration Faible évaluation de l état de V / Q Difficulté d évaluer l espace mort

17 B C 2 SEGMENTS : A D A Expiratoire (3 phases) Inspiratoire 2 ANGLES PHASE I (espace D-A) D Fin de l inspirationl CO 2 des voies aériennesa Vidange de l espace l mort anatomique Espace mort absolu [ CO 2 ] = 0

18 B C POINT A : Expiration initiale de gaz ne participant pas aux échanges A D A POINT C : PET CO 2 (~ PA CO 2 ) PHASE II (espace A-B) A Apparition du CO 2 dans les gaz Mélange des gaz de l espace l mort au gaz alvéolaire Ascension lente si poumon inhomogène ne

19 ANGLE α A B D C A Normal à 105 Reflète la spasticité Varie avec la pente Corrélé au DEP Indication indirecte de l état de V/Q PHASE III (espace B-C B C ) Plateau alvéolaire = Expiration du CO 2 des alvéoles Pente ascendante car : élimination du CO 2 est régulir gulière vidange tardives des alvéoles distales = rapport V/Q petit asynchronisme de vidange perfusion et ventilation pente si poumon inhomogène ne

20 B C ANGLE ß A D A Angle droit Etat de réinhalation PHASE 0 (espace C-D) C Inspiration Inhalation de gaz dépourvu d de CO 2 Chute rapide de [ CO 2 ] vers 0

21 CO 2 PaCO 2 ( GDS ) ESPACE MORT ALVEOLAIRE PET CO 2 Espace Mort anatomique ESPACE MORT PHYSIOLOGIQUE VENTILATION ALVEOLAIRE EFFICACE VOLUME EXPIRE

22 VARIATION BRUTALE DE PET CO 2 = SITUATION CRITIQUE ANOMALIES Production de CO 2 Transport = débit cardiaque Ventilation alvéolaire

23 4 méthodes m : Spectrométrie trie de masse : méthode de référencer rence Sépare les gaz en fonction de leur poids moléculaires Analyse de plusieurs gaz simultanément ment Bloc Techniques Impossible en médecine m d urgenced Spectrométrie trie Raman : Rayon laser argon haute intensité Analyse multi gaz Pas en France Capnography.com

24 Méthode colorimétrique : Semi quantitative Papier filtre Marginale Pourpre < 0,5 % Jaune > 2 % Spectrophotométrie trie d absorption d infrarouge : La plus employée Faisceau IR traversant les gaz Comparaison avec échantillon référencerence Rapide

25 CO 2 absorbe fortement les Infrarouges (λ = 4,3 µm) + - Comparaison de la différence d absorption entre le mélange gazeux et un mélange de référence à concentration connue TYPE ASPIRATIF : (sidestream) Echantillonnage LATERAL Permet une étude multi gaz, cellule dans la machine, comparaison à échantillon de référence secrétions = obstruction, fuite, distorsion du signal + - NON ASPIRATIF : (meanstream) Echantillonnage CENTRAL lecture directe, rapide, sans distorsion, augmente l espace mort, fragilité Précision de 0,2 % Mesure faussée si O 2 ou protoxyde d azote mais correction automatique

26 MESURE NASALE Surveillance d un patient en ventilation spontanée MAIS : Mélange du CO 2 expiré avec O 2 inhalé Ventilation par la bouche Débit O 2 > 4 L / min Hypoventilation PET CO 2 Surveillance de la variation de la valeur

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29 ABSENCE DE CAPNO Intubation oesophagienne : La SpO 2 peut rester normale pendant plusieurs dizaines de secondes Arrêt cardiaque: Spiromètrie conservée Bronchospasme : Élévation des pressions dans le circuit Déconnexion du circuit: spirométrie nulle Dysfonctionnement du capnomètre, obstruction de la sonde, fuites

30 PET CO 2 Hypothermie Anesthésie : consommation d O 2, production de CO 2 Baisse progressive de la ventilation alvéolaire, Bronchospasme, encombrement Chute du débit cardiaque : perfusion pulmonaire espace mort alvéolaire Hypovolémie, EP, AC

31 Production de CO 2 Ventilation alvéolaire Hypothermie Perfusion pulmonaire PET CO 2 Hyperventilation (Vt, fr) Apnée Obstruction VA Extubation Dc Collapsus Hypovolémie EP ACR Fuites Débranchement Anomalies du ventilateur Problèmes techniques

32 PET CO 2 Hyperthermie maligne Reperfusion après clampage Apport exogène de CO 2 Injection de bicarbonates Diminution de la ventilation alvéolaire

33 Production de CO 2 Fièvre Hyperthermie maligne Bicarbonates Ventilation alvéolaire PET CO 2 Hypoventilation (Vt, fr) Obstruction VA Perfusion pulmonaire Dc HTA Problèmes techniques Fuites Anomalies de valves Anomalies du ventilateur

34 PRONOSTIC : Cantineau et al. Crit Care Med 1996 ; 24 : Asplin et al. Ann Emerg Med 1995 ; 25 : Callaham et al. Crit Care Med 1990 ; 18 : Valeur pronostique (AC avec activité électrique!) : Levine et al. N Engl J Med 1997;337 : PET CO 2 > 10 mmhg au cours des 20 premières res min. de réa r Probabilité de RACS PET CO 2 initiale > 15 mmhg 91% de RACS

35 PET CO 2 10 mmhg après s 20 min de réa r 100% décèsd ATTENTION : ADRENALINE : PET CO 2 (50% 1 min après s IVD) BICARBONATES : PET CO 2 Ne JAMAIS HYPERVENTILER un patient après s un AC : Pa CO2 2 entraine une de D de perfusion coronaire et cérébralc

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37 B.P.C.O. 40 Augmentation de la pente du plateau expiratoire 20 Attention à ne pas vouloir obtenir une ET CO 2 normale, mais celle de base Courbe normale

38 BRONCHOSPASME 40 Augmentation des résistances Expiratoires 20 Phase II : prolongée, progressive Phase III : pente Courbe normale

39 EMPHYSEME Inversion de la pente Courbe normale Destruction du système capillaire alvéolaire

40 REPRISE DE VENTILATION SPONTANEE Encoche lors du plateau = cleft Douleur -Insuffisance de sédation -Hypercapnie -Hoquet Courbe normale

41 ASYNCHRONISME VENTILATOIRE DES DEUX POUMONS Plateau biphasique Courbe normale Compression pulmonaire extrinsèque Embolie pulmonaire

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43 Fistule Broncho-pleurale 40 Plateau biphasique + chute ET CO Désaturation -Fuite -Drain thoracique bulle a nouveau Courbe normale

44 Cycle de ventilation mécanique m pendant une ventilation spontanée Courbe normale 40 20

45 Bronchospasme avec auto-pep Courbe normale Angle alpha augmenté -Chute de la pression artérielle -Pas de retour à la ligne de base = auto pep

46 Sonde d intubation d mobile Courbe normale Plateau bosselé - orifice de la sonde au dessus des cordes vocales -Transmission de l ecg

47 AVENIR EVALUATION DU DEBIT CARDIAQUE : Technique de réinhalation, mesure non-invasive Mesure de l espace mort par réinhalation de CO 2 Estimation du shunt par SpO 2 et FiO 2 Déduction par Equation de Fick du débit cardiaque Monitoring du Débit cardiaque DIAGNOSTIC D EMBOLIE PULMONAIRE : Calcul de surface sous la courbe Évaluation de l espace mort alvéolaire : équation de Bohr Calcul d un ratio, CHOPIN, CCM 1990 Spécificité : 100 %, sensibilité : 48 % EVALUATION DU BRONCHOSPASME : Mesure de la pente du plateau alvéolaire Ajustement de la PeeP Guider l intubation à l aveugle Surveillance d un patient en VS.