EVALUATION HEMODYNAMIQUE PAR LE MONITEUR PICCO

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1 Hémodynamique et monitorage en réanimation 347 EVALUATION HEMODYNAMIQUE PAR LE MONITEUR PICCO F. Michard, C. Richard, J-L. Teboul. Réanimation Médicale, CHU de Bicêtre, 78 rue du Général Leclerc, Le Kremlin Bicêtre cedex. INTRODUCTION Le PiCCO (Figure 1) est un moniteur de surveillance hémodynamique commercialisé par la société Pulsion Medical Systems (Munich, Allemagne, et disponible sur le marché français depuis Les paramètres hémodynamiques disponibles à partir du PiCCO sont obtenus au moyen de deux techniques distinctes : la thermodilution transpulmonaire et la technique du contour de l onde de pouls. Figure 1 : Le moniteur hémodynamique PiCCO

2 348 MAPAR THERMODILUTION TRANSPULMONAIRE 1.1. MESURE DU DEBIT CARDIAQUE Le principe de mesure du débit cardiaque par thermodilution transpulmonaire est identique à celui de la thermodilution artérielle pulmonaire : l intégration de la courbe de dilution d un indicateur dans la circulation permet le calcul du débit circulant selon le principe de Stewart-Hamilton. La différence entre les deux techniques réside dans : 1. Le site d injection de l indicateur (bolus froid de sérum physiologique) qui est veineux central et non auriculaire droit. 2. Le site de recueil de la courbe de thermodilution qui est l aorte descendante et non l artère pulmonaire. Dans la mesure où le volume de dilution de l indicateur froid est bien plus grand qu avec la thermodilution artérielle pulmonaire, la courbe de thermodilution transpulmonaire est moins ample et plus prolongée. Le calcul du débit cardiaque à partir de l intégration de l aire sous la courbe de thermodilution est donc plus sensible à d éventuelles variations spontanées de la température sanguine (courbe moins ample). Cet inconvénient potentiel est facilement compensé par l injection d un volume d indicateur plus important (15 ml au lieu des 10 ml habituellement utilisés avec les cathéters artériels pulmonaires). La mesure du débit cardiaque par thermodilution transpulmonaire est par contre moins sensible aux variations respiratoires physiologiques du volume d éjection (courbe plus prolongée). De fait, la reproductibilité de la mesure du débit cardiaque est excellente, de l ordre de 5 %, et deux bolus suffisent (contre 3 à 5 bolus avec la thermodilution artérielle pulmonaire) [1]. La mesure du débit cardiaque par thermodilution transpulmonaire a été validée par plusieurs études cliniques en comparaison avec la thermodilution artérielle pulmonaire [1-5] ou la méthode de Fick [6] (Tableau I). Tableau I Principales études cliniques de validation de la mesure du débit cardiaque par la technique de thermodilution transpulmonaire. Auteur (Référence) Technique de référence Coefficient de corrélation Biais (± écart type) Godje [1] Thermodilution pulmonaire 0,96 0,16 Sakka [2] Thermodilution pulmonaire 0,97 0,68 (± 0,62) Goedje [3] Thermodilution pulmonaire 0,93 0,29 (± 1,31) Bindels [4] Thermodilution pulmonaire 0,95 0,49 Goedje [5] Thermodilution pulmonaire 0,98 0,35 Tibby [6] Méthode de Fick 0,99 0, MESURE DU VOLUME TELEDIASTOLIQUE GLOBAL ET DE L EAU EXTRA-VASCULAIRE PULMONAIRE Après injection par voie veineuse centrale, l indicateur froid se dilue successivement dans les cavités cardiaques droites, la circulation pulmonaire (± l interstitium pulmonaire), les cavités cardiaques gauches et l aorte descendante. En conséquence, l analyse mathématique de la courbe de thermodilution permet de recalculer les volumes de distribution de l indicateur froid, en particulier le volume télédiastolique global (quantité de sang contenue dans les 4 cavités cardiaques et l aorte descendante) et l eau extra-vasculaire pulmonaire (cf. principes de calcul au Tableau II).

3 Hémodynamique et monitorage en réanimation 349 Tableau II Principes de calcul du volume télédiastolique global et de l eau extra-vasculaire pulmonaire. L injection par voie veineuse centrale d un bolus (15 ml de sérum physiologique) froid (< 8 C) a pour conséquence la distribution de l indicateur froid dans un volume thermique intrathoracique (VTIT) composé du volume sanguin intrathoracique (VSIT) et de l eau extra-vasculaire pulmonaire (EEVP). Le VSIT est la somme des volumes télédiastoliques (VTDG Volume télédiastolique global) et du volume sanguin pulmonaire (VSP). Le moniteur PiCCO calcule le temps de transit moyen (MTt) et le temps de décroissance exponentielle (DSt) de la courbe de thermodilution. Le produit du débit cardiaque (DC) par le temps de transit moyen est égal au VTIT [22] : VTIT = MTt x DC = VTDG + VSP + EEVP Le produit du débit cardiaque par le temps de décroissance exponentielle est égal au volume thermique pulmonaire (VTP) [23], composé du VSP et de l EEVP : VTP = DSt x DC = VSP + EEVP Ainsi, le VTDG est égal à la différence entre le VTIT et le VTP : VTDG = VTIT - VTP Le VSIT est estimé par le moniteur PiCCO à partir du VTDG et de la régression linéaire qui existe entre ces deux paramètres [8]: (VSIT = 1,25 x VTDG). L EEVP est égale à la différence entre le VTIT et le VSIT. La mesure du volume télédiastolique global et de l eau extra-vasculaire pulmonaire par la technique de thermodilution transpulmonaire utilisée par le PiCCO (un indicateur froid) a été validée en comparaison avec la technique de double dilution (un indicateur froid, un indicateur colorimétrique = vert d indocyanine) [7, 8]. La mesure de l eau extra-vasculaire pulmonaire par la technique de double dilution transpulmonaire avait par ailleurs été validée en comparaison avec la gravimétrie, technique de référence. La mesure de l eau extra-vasculaire pulmonaire par le PiCCO a également été validée récemment chez l animal par la technique de gravimétrie [9]. En résumé, les paramètres hémodynamiques évalués par la thermodilution transpulmonaire sont le débit cardiaque, le volume télédiastolique global, et l eau extra-vasculaire pulmonaire. Le rapport du débit cardiaque et du volume télédiastolique global, appelé indice de fonction cardiaque, est un indicateur de la performance cardiaque (équivalent à une fraction d éjection cardiaque globale) [10] également affiché sur le moniteur (Tableau III). Tableau III Paramètres hémodynamiques évalués par le moniteur PiCCO Valeurs «normales» Thermodilution transpulmonaire - Index cardiaque > 3,5 L.min -1.m -2 - Volume télédiastolique global indexé * > 600 ml.m -2, < 1000 ml.m -2 - Eau extra-vasculaire pulmonaire indexée ** < 10 ml.kg -1 - Indice de fonction cardiaque > 4 Contours de l onde de pouls - Volume d éjection indexé * > 40 ml.m -2 - Variabilité du volume d éjection < 10 % * Valeur indexée à la surface corporelle, ** valeur indexée au poids.

4 350 MAPAR CONTOUR DE L ONDE DE POULS Cette technique de mesure battement à battement du volume d éjection ventriculaire gauche est basée sur la relation de proportionnalité qui existe entre la surface sous la partie systolique de la courbe de pression aortique et le volume d éjection ventriculaire gauche (Figure 2) [3] : Volume d éjection = Surface sous courbe x facteur de calibration A Figure 2 : Principe de calcul du volume d éjection par la technique du contour de l onde de pouls : la surface (A) sous la partie systolique de la courbe de pression aortique est proportionnelle au volume d éjection : Volume d éjection = A x facteur de calibration. Le facteur de calibration (qui dépend de l impédance aortique) est déterminé par une technique indépendante de mesure du volume d éjection : la thermodilution transpulmonaire. Dans la mesure où le facteur de calibration dépend des propriétés mécaniques du lit artériel, il varie d un patient à l autre, et chez un même patient, d un moment à l autre en cas de modifications importantes des propriétés mécaniques du lit artériel (expansion volémique, drogues vasoactives). Cette technique requiert donc une calibration par un moyen indépendant de mesure du volume d éjection, par exemple la thermodilution. Sur le moniteur PiCCO, la thermodilution transpulmonaire permet de calibrer automatiquement la technique du contour de l onde de pouls. Après calibration, cette technique permet une surveillance continue du volume d éjection et du débit cardiaque. La mesure du débit cardiaque en continu par la technique du contour de l onde de pouls utilisée par le PiCCO a été validée en comparaison avec la thermodilution artérielle pulmonaire et la thermodilution transpulmonaire [3, 11-13]. La mesure battement à battement du volume d éjection permet également une quantification automatique de la variabilité du volume d éjection sur une période flottante 5de 30 secondes [14-16]. 3. COMMENT UTILISER LE MONITEUR PICCO L utilisation du moniteur PiCCO nécessite un cathéter veineux central pour l injection du bolus froid et un cathéter artériel fémoral pour le recueil de la courbe de thermodilution et l analyse du signal de pression artérielle par la technique du contour de l onde de pouls. Un cathéter veineux central et un cathéter artériel sont habituellement utilisés chez les patients susceptibles de justifier d une exploration hémodynamique (cathéter veineux central pour administration des drogues inotropes et/ou vasoactives, cathéter artériel pour prélèvements sanguins itératifs et surveillance continue fiable de la pression artérielle). La nécessité d avoir à utiliser la voie artérielle fémorale peut être considérée comme un inconvénient si on se réfère à la mauvaise image de la voie veineuse fémorale par rapport à la voie veineuse sous-clavière. Cependant, il est important de souligner que :

5 Hémodynamique et monitorage en réanimation 351 La voie artérielle fémorale n est pas associée à un taux de complications plus important que la voie artérielle radiale. La longévité des cathéters artériels fémoraux est plus importante que celle des cathéters radiaux. La pression artérielle radiale sous-estime la pression aortique dans certaines situations cliniques comme la période postopératoire de chirurgie cardiaque ou le sepsis. Il a d ailleurs été démontré chez les patients septiques que l utilisation de la voie radiale conduisait à une sur-utilisation d amines vasoactives par rapport à la voie fémorale. Aussi, à la différence du cathétérisme artériel pulmonaire, l utilisation du moniteur PiCCO ne nécessite pas en soi un abord vasculaire invasif spécifique, mais la simple interposition d un moniteur entre le cathéter veineux central et le cathéter artériel habituellement utilisés pour la prise en charge des patients en état de choc. 4. INTERET CLINIQUE 4.1. MESURE ET SURVEILLANCE CONTINUE DU DEBIT CARDIAQUE La question de l intérêt de la mesure du débit cardiaque ne date pas d aujourd hui, et n est absolument pas propre au moniteur PiCCO. Il est vrai qu aucune étude n a démontré un bénéfice à la mesure du débit cardiaque chez les patients en état de choc. Mais il est également vrai que : La mesure du débit cardiaque permet de mieux comprendre les désordres physiopathologiques à l origine du choc et donc un choix raisonné des thérapeutiques. La multiplication actuelle des techniques de mesure du débit cardiaque témoigne de l intérêt que les réanimateurs portent à la mesure de ce paramètre. Une exploration hémodynamique, comprenant la mesure du débit cardiaque, est d ailleurs recommandée par différentes sociétés savantes pour la prise en charge des états de choc nécessitant l administration de fortes doses de catécholamines EVALUATION DE LA PRECHARGE CARDIAQUE PAR LE VOLUME TELE- DIASTOLIQUE GLOBAL (VTDG) Le VTDG est un indice volumétrique de précharge bi-ventriculaire. L intérêt des indices volumétriques par rapport aux pressions n est plus à démontrer. En effet, les pressions veineuse centrale, auriculaire droite et artérielle pulmonaire d occlusion reflètent mal la précharge ventriculaire, et ce pour au moins trois raisons : 1. Les pressions de remplissage ne sont pas toujours mesurées correctement. 2. Les pressions mesurées ne sont pas des pressions transmurales chez les patients ventilés avec une PEP externe ou ayant une PEP intrinsèque. 3. La pression artérielle pulmonaire d occlusion est très dépendante de la compliance ventriculaire gauche, souvent diminuée chez les patients de réanimation (ischémie myocardique, sepsis...). Aussi, dans de nombreuses situations cliniques, les pressions de remplissage cardiaque ne sont pas corrélées aux volumes ventriculaires. De fait, les variations (spontanées ou induites par une expansion volémique) des pressions de remplissage ne sont pas corrélées aux variations de volume d éjection ou de débit cardiaque. Plusieurs études cliniques ont montré que les variations de VTDG sont corrélées aux variations du volume d éjection [5, 17] ce qui souligne l intérêt du VTDG comme indice de précharge cardiaque.

6 Hémodynamique et monitorage en réanimation EVALUATION DE LA FONCTION CARDIAQUE PAR L INDICE DE FONC- TION CARDIAQUE (IFC) Le rapport débit cardiaque sur volume télédiastolique global, appelé IFC, peut être considéré comme un équivalent à l échelon du cœur entier de la fraction d éjection ventriculaire (qui n est autre que le rapport du volume d éjection sur le volume télédiastolique ventriculaire). Chez l animal soumis à des variations volémiques et à l administration de dobutamine, l IFC est étroitement corrélé avec le rapport dp/dt max, indice de référence de contractilité ventriculaire [10]. Chez les patients de réanimation sans dysfonction ventriculaire droite, l IFC est corrélé (r = 0,80, p < 0,0001) avec la fraction de raccourcissement de surface du ventricule gauche évaluée par échocardiographie [19]. Une valeur d IFC inférieure à 4 permet de prédire une fraction de raccourcissement de surface inférieure à 40 % avec une sensibilité de 77 % et une spécificité de 92 % [19]. Chez les patients septiques en bas débit, une réponse hémodynamique au remplissage vasculaire (définie par une augmentation d au moins 15 % du débit cardiaque) est très improbable chez les patients dont l IFC est < 3,5 et très probable chez les autres [20] (Figure 4) IFC < 3,5 IFC > 3,5 Figure 4 : Taux de réponse au remplissage vasculaire (défini par une augmentation du débit cardiaque d au moins 15 %) chez des patients septiques en bas débit en fonction de la valeur basale de l indice de fonction cardiaque (IFC) EVALUATION DE L EAU EXTRA-VASCULAIRE PULMONAIRE (EEVP) Chez 101 patients porteurs d un cathéter artériel pulmonaire, Mitchell et al. [21] ont conduit une étude prospective randomisée afin de comparer deux attitudes thérapeutiques différentes : l une basée sur la mesure de l EEVP, l autre sur la mesure de la pression artérielle pulmonaire d occlusion (PAPO). Dans le premier groupe (groupe EEVP), le choix des traitements à visée hémodynamique (diurétiques, expansion volémique, drogues vasoactives) était basé sur la mesure de la pression artérielle et de l EEVP, dans le deuxième groupe (groupe PAPO) sur la mesure de la pression artérielle et de la PAPO. Dans le groupe EEVP, le bilan entrée/sortie à la soixantième heure était de 142 ± ml contre 2239 ± 3695 ml (p = 0,001) dans le groupe PAPO. Dans le groupe EEVP, la durée de ventilation mécanique et la durée de séjour en réanimation étaient significativement plus courtes que dans le groupe PAPO (valeurs médianes = 9 vs 22 jours pour la durée de ventilation mécanique, 7 vs 16 jours pour la durée de séjour en réani-

7 354 MAPAR 2002 mation). Cette étude démontre donc qu une prise en charge hémodynamique basée sur la mesure de l EEVP est susceptible de diminuer la durée de ventilation mécanique et la durée de séjour en réanimation. Cette étude, dont les résultats sont pourtant très impressionnants, n a eu que peu de retentissement sur les pratiques des réanimateurs. Au moins deux explications peuvent être avancées : 1. La mesure de l EEVP était alors effectuée par la technique de double dilution transpulmonaire (un indicateur froid et un indicateur colorimétrique). Cette technique était complexe, coûteuse et non disponible en routine dans la plupart des unités de réanimation. 2. Cette étude a été publiée au début des années 90, c est-à-dire à une époque où il était considéré qu un bénéfice devait être tiré de l augmentation délibérée du transport artériel en oxygène chez les patients de réanimation. La mesure de l EEVP est maintenant possible par le moniteur PiCCO chez tout patient porteur d un cathéter veineux central et artériel et des études randomisées ont clairement démontré l absence de bénéfice à la maximalisation systématique du transport artériel en oxygène. Il est donc possible que l intégration du paramètre EEVP aux protocoles de prise en charge thérapeutique des patients de réanimation connaisse un regain d intérêt dans les années à venir. CONCLUSION Le moniteur PiCCO suscite un intérêt grandissant au sein de la communauté des anesthésistes-réanimateurs. Ce réel succès tient vraisemblablement au fait que : Son utilisation ne requiert rien de plus que ce qui doit être normalement utilisé chez un patient en état de choc (cathéter veineux central pour administration de drogues vasoactives, cathéter artériel pour surveillance continue et fiable de la pression artérielle). Le débit cardiaque est évalué par une technique qui a fait ses preuves : la thermodilution. Le moniteur PiCCO permet de surcroît une évaluation volumétrique de la précharge cardiaque (VTDG), une appréciation de la fonction cardiaque globale (IFC) et de la précharge «optimale» chez les patients ventilés (VVE), L utilisation du cathéter artériel pulmonaire est, actuellement, sérieusement remise en question par plusieurs études en raison de la sur-morbidité qui semble pouvoir être induite par cette technique. REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES [1] Goedje O, Peyerl M, Seebauer T, et al. Reproductibility of double-indicator dilution measurements of intrathoracic blood volume compartments, extravascular lung water, and liver function. Chest 1998;113: [2] Sakka SG, Reinhart K, Meier-Hellmann A. Comparison of pulmonary artery and arterial thermodilution cardiac output in critically ill patients. Intensive Care Med 1999;25: [3] Goedje O, Hoeke K, Lichtwarck-Aschoff M, et al. Continuous cardiac output by femoral arterial thermodilution calibrated pulse contour analysis: comparison with pulmonary arterial thermodilution. Crit Care Med 1999;27: [4] Bindels AJGH, van der Hoeven JG, Graafland AD, et al. Relationships between volume and pressure measurements and stroke volume in critically ill patients. Crit Care 2000;4:

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