Indice de variabilité de la pleth (PVI) : Une mesure dynamique pour aider à évaluer la physiologie et la réponse au remplissage vasculaire

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1 Bulletin Technique Indice de variabilité de la pleth (PVI) : Une mesure dynamique pour aider à évaluer la physiologie et la réponse au remplissage vasculaire Résumé PVI, un indice disponible avec l'oxymétrie de pouls Masimo SET, est la première et unique méthode facile d'utilisation, continue et non invasive permettant d'aider les cliniciens à gérer la réponse au remplissage vasculaire chez des patients sédatés soumis à une ventilation en pression positive. D'autres utilisations cliniques ont également été développées avec le PVI, y compris pour aider les cliniciens à évaluer les effets de la pression positive en fin d'expiration sur l'index cardiaque et à identifier les patients présentant un risque d'hypotension pendant l'induction de l'anesthésie. Le PVI, conjointement avec les autres technologies de surveillance non invasive innovantes disponibles avec la plateforme Masimo rainbow SET (SpHb, SpCO, SpMet, RRa ), a aidé les cliniciens à obtenir de meilleurs résultats tout en diminuant le coût des soins. Introduction De nombreuses technologies d'oxymétrie de pouls affichent une représentation traitée et filtrée de la courbe photopléthysmographique. Chaque fabricant utilise des algorithmes propriétaires uniques afin de calculer la courbe affichée sur l'oxymètre de pouls. Masimo a extrait et traité des informations de la courbe afin de créer deux indices physiologiques : l'indice de perfusion (PI) et l indice de variabilité de la pleth (PVI). Le PI est calculé en indexant le signal pulsatile infrarouge (IR) sur le signal non pulsatile, et en exprimant ce résultat en pourcentage. Le PI de Masimo SET s'est avéré utile pour mesurer la gravité des maladies chez les nouveau-nés 1, 2 pour évaluer l'efficacité de l'anesthésie péridurale 3, 4 pour indiquer l'efficacité d'un blocage nerveux interscalène chez des patients conscients 5 et pour quantifier la perfusion périphérique en vue d'un diagnostic de cardiopathie congénitale chez des nouveau-nés. 6 Le PVI est la première et la seule mesure disponible sur le marché qui calcule automatiquement et en continu les variations respiratoires sur la courbe photopléthysmographique. Cet article étudiera pour quelle raison la courbe photopléthysmographique reflète les modifications qui se produisent au cours du cycle respiratoire et de quelle manière la surveillance de ces modifications peut être utilisée pour aider des cliniciens à évaluer l'état physiologique des patients, y compris la réponse au remplissage vasculaire. Nous préciserons également les limites du PVI. La courbe pléthysmographique de l'oxymètre de pouls reflète des modifications qui se produisent lors du cycle respiratoire L oxymétrie de pouls standard utilise deux longueurs d'onde lumineuse dans le spectre rouge et infrarouge. Contrairement à la longueur d'onde rouge, l'absorbance du signal infrarouge (IR) est relativement insensible aux modifications au niveau de la saturation du sang artériel en oxygène. En revanche, l'absorbance du signal IR évolue en fonction des pulsations associées au volume sanguin dans le réseau vasculaire périphérique sur le site du capteur. À chaque contraction, le ventricule pousse du sang vers la périphérie, augmentant la pression dans les artères et artérioles, et accroissant ainsi le volume de sang sous le capteur durant la systole. A l'inverse, une baisse de pression et de volume sanguin au niveau périphérique, se produit lors de la diastole.

2 Indice de variabilité de la pleth La courbe photopléthysmographique qui s'affiche sur certains oxymètres de pouls représente la composante pulsatile, fortement traitée et filtrée, du signal IR en fonction du temps et fournit, par conséquent, une mesure indirecte du volume sanguin ou de la force pulsatile au niveau du capteur. Initialement, la courbe photopléthysmographique était utilisée en tant que simple indicateur de l'intégrité du signal de l'oxymètre de pouls et des modifications de la perfusion. Depuis, les cliniciens ont utilisé la courbe affichée de différentes manières afin d'en tirer des informations sur l'état physiologique de leurs patients. Les cliniciens ont observé, par exemple, que les variations d'origine respiratoire, de l'amplitude de l'onde (désignées par POP) ressemblent aux modifications cycliques de la pression pulsée et du volume pulsé qui se produisent pendant le cycle respiratoire, observées sur les mesures effectuées grâce à un cathéter artériel (Figure 1). Cela est dû au fait que l'action de pompage du cœur est directement influencée par les changements relatifs de la pression des voies aériennes (intrapleurale) et de la pression artérielle/du volume sanguin. 7 Au cours d'une inspiration spontanée normale, l'augmentation de la pression intrathoracique négative entraîne un accroissement du retour veineux qui se traduit par une diminution du volume d'éjection systolique du ventricule gauche conduisant à une chute de la pression artérielle systolique. Afin de s'adapter à l'accroissement du retour veineux, les ventricules s'étirent, c'est ce que l'on appelle la précharge cardiaque. Du fait que la précharge est liée au débit cardiaque, l'accroissement de la pression intrathoracique négative finit par augmenter le débit cardiaque. Inversement, en cours d'expiration normale, on note un accroissement de la pression intrathoracique positive conduisant à une diminution du retour veineux, une augmentation de la pression artérielle et une baisse du débit cardiaque. Lors d'une respiration calme et normale, l'effet des variations respiratoires sur la pression artérielle/le volume sanguin est minime et cela se reflète par de légers changements au niveau de l'amplitude de la courbe de pleth. Plusieurs états pathologiques ou physiologiques amplifient néanmoins l'effet des variations respiratoires sur la pression artérielle/le volume sanguin. 8 L'asthme entraîne des pressions très élevées dans les voies aériennes qui se traduisent par des changements prononcés de la pression artérielle/ du volume sanguin. L'importance de ces changements est liée à la gravité de l'obstruction des voies aériennes. 9 Lors de la ventilation mécanique en pression positive, les changements au niveau de la pression sanguine sont fortement augmentés, tout particulièrement chez les patients hypovolémiques. = 1 mv PA PPmax PPmin 0.0 Pression artérielle PLETH POPmax POPmin Pléthysmographie de l oxymétrie de pouls RESP Figure 1. Relation entre les variations respiratoires de l'amplitude de la courbe photopléthysmographique d'oxymétrie de pouls et la pression artérielle pulsée chez les patients ventilés. Adapté de Cannesson et al., La courbe photopléthysmographique dans la surveillance hémodynamique fonctionnelle en ventilation mécanique Afin d'améliorer l'apport en oxygène et la fonction hémodynamique dans son ensemble, le remplissage vasculaire est souvent utilisé pendant et après une chirurgie afin de corriger les déficits hydriques créés par le jeûne préopératoire, la perte sanguine chirurgicale et l'excrétion urinaire ainsi que chez les patients présentant une infection ou gravement malades. Néanmoins, des études ont montré que jusqu'à 72 % des patients gravement malades ne répondent pas au remplissage vasculaire par une augmentation du volume d'éjection systolique ou du débit cardiaque. 11 Chez ces patients, le remplissage vasculaire est soit inefficace, soit délétère, réduisant l'apport en oxygène, induisant un œdème pulmonaire et systémique voire une insuffisance cardiaque. En conséquence, il est nécessaire, avant de procéder à l'administration de fluides, de déterminer quels patients vont répondre à un remplissage vasculaire. Des indices cardiopulmonaires statiques et dynamiques ont été utilisés pour prévoir la réponse au remplissage vasculaire. Il a été démontré que des mesures statiques telles que la pression veineuse centrale (PVC), la pression systolique, la pression diastolique, la pression pulsée, la pression artérielle pulmonaire et la pression d'occlusion artérielle pulmonaire (pression capillaire pulmonaire bloquée) ont une faible valeur prédictive (Tableau 1).

3 Bulletin Technique Tableau 1. Valeur prédictive des mesures statiques et dynamiques de la réponse au remplissage vasculaire. Mesures utilisées pour prédire la réponse au remplissage vasculaire Mesures statiques Pression veineuse centrale (PVC) Indicateur prédictif médiocre 13 Pression de l'artère pulmonaire occlusive (PAPO) Indicateur prédictif médiocre 11 Aire télédiastole du ventriculaire gauche (LVEDA) Indicateur prédictif médiocre 16 Pression systolique artérielle (PAS) Indicateur prédictif médiocre 17 Index cardiaque (IC) Indicateur prédictif médiocre 19 Mesures dynamiques Variation de pression pulsée (VPP) Bon indicateur prédictif 15 Variation de pression systolique (VPS) Bon indicateur prédictif 15 Variation du volume d'éjection systolique (VVE) Bon indicateur prédictif 15 Variations respiratoires de l'amplitude de la courbe photopléthysmographique ( POP) Bon indicateur prédictif 18 Indice de variabilité de la pleth (PVI) Bon indicateur prédictif 19 Cela est dû au fait que dans un cœur normal, la relation entre le changement de précharge et le changement de volume d'éjection systolique (courbe de Frank-Starling) est curviligne ; la relation entre la précharge et le volume d'éjection systolique est quasi linéaire (sensible à la précharge) dans la partie ascendante de la courbe, puis intervient une insensibilité à la précharge lorsque la courbe se stabilise (Figure 2). Ventricule normal Volume d'éjection systolique P P VES Ventricule défaillant Précharge Figure 2. Courbe de Frank-Starling montrant la relation entre le volume d'éjection systolique et la précharge pour un cœur normal et un cœur malade. Les mesures statiques telles que la PVC et la pression capillaire pulmonaire bloquée ne permettent pas de savoir si le patient est dans la partie pentue (sensible à la précharge et par conséquent répondant au remplissage vasculaire) ou la partie stable 20, 21 (insensible à la précharge et par conséquent ne répondant pas au remplissage vasculaire) de la courbe de Frank-Starling. Il a été démontré que les mesures dynamiques telles que la variation de pression pulsée (VPP ou PP), de pression systolique (VPS) et du volume d'éjection (VVE) sont plus précises pour la prédiction de la réponse au remplissage vasculaire, plus particulièrement chez les patients ventilés mécaniquement. 15 Les anesthésistes savent depuis longtemps que chez les patients ventilés mécaniquement, les cycles du respirateur induisent une fluctuation de la pression sanguine et que cet effet est plus prononcé chez les patients présentant une hypovolémie. De plus, l administration de fluides va diminuer l'effet du respirateur sur la variation de pression sanguine. Cela est dû au fait que la ventilation mécanique exerce une pression positive sur le thorax pour faciliter la vidange ventriculaire. Cela entraîne un accroissement de la pression systolique pendant l'inspiration, freine le retour veineux vers le cœur et diminue le débit cardiaque. Chez les patients souffrant d'une déplétion du volume liquidien, la pression veineuse est plus faible, ce qui accroît encore la variabilité de la pression artérielle systolique pendant le cycle respiratoire. Rick et Burke furent les premiers à suggérer que la VPS pourrait être utilisée pour évaluer le statut du volume chez les patients ventilés, 22. Cependant, la mesure de VPS pouvant être techniquement difficile et prendre beaucoup de temps, peu de cliniciens l'utilisent dans la gestion des fluides. 23 La pression artérielle pulsée (la différence entre les pressions systolique et diastolique) est plus étroitement liée au volume d'éjection systolique que la VPS, c'est pourquoi la VPP pendant le cycle respiratoire est un meilleur indicateur prévisionnel de la réponse au remplissage vasculaire. Cela a été démontré dans des études comparant la capacité de ces deux paramètres à prévoir quel sujet réagirait ou non parmi des patients présentant une infection 24 et des patients ayant subi une chirurgie cardiaque 25, 26 entre autres. Bien que la

4 Indice de variabilité de la pleth VPP ait été utile pour la prédiction de la réponse au remplissage vasculaire dans un environnement de recherche, Rinehart et al. 27 ont démontré que l'estimation visuelle de la variation de pression pulsée à partir de la courbe de pression artérielle n'était pas un indicateur fiable dans la pratique clinique. Bien que l'estimation visuelle soit la méthode la plus fréquemment utilisée pour évaluer la VPP, 28 la concordance entre la vraie VPP et la VPP estimée était inférieure à 5 %. Du fait que la VPP est étroitement liée aux variations respiratoires observées sur la courbe POP, et qu'il a été établi que ces deux valeurs sont étroitement liées au degré d'hypovolémie chez les patients ventilés, il n'est pas surprenant que la POP ait été utilisée pour prédire la réponse au remplissage vasculaire de manière très précise Par rapport à d'autres méthodes statiques et dynamiques de prédiction de la réponse au remplissage vasculaire, la POP présente l'avantage d'être non invasive et disponible dès que l'oxymétrie de pouls est utilisée. La POP n'est cependant pas pratique à utiliser dans un environnement clinique car elle est difficile à calculer à partir de l'affichage d'un oxymètre de pouls. De la même manière qu'avec la VPP, l'estimation visuelle des variations respiratoires sur la courbe n'est pas fiable en raison du post-traitement de la courbe par des oxymètres de pouls commerciaux. La courbe non traitée, non filtrée, qui est nécessaire à l'obtention d'informations suffisamment fiables concernant les variations respiratoires, n'est pas facile à extraire des oxymètres de pouls commerciaux et requiert des logiciels et outils spécifiques qui ne sont pas largement disponibles. En bref, pour calculer la POP, les courbes pléthysmographiques de l'oxymètre de pouls sont enregistrées sur un ordinateur à l'aide de logiciels spécialisés, en maintenant le gain constant. Ensuite, la distance verticale entre le pic et le pic suivant de la courbe de pleth pendant un cycle respiratoire est calculée puis une moyenne est établie entre les mesures relevées sur plusieurs cycles respiratoires consécutifs 19 (Équation 1). POP = (POPmax POPmin)/[(POPmax + POPmin)/2] Équation 1 Indice de variabilité de la pleth Le PVI, une mesure disponible uniquement avec l'oxymétrie de pouls Masimo SET, est le premier indice disponible dans le commerce qui calcule automatiquement et en continu les variations respiratoires du photopléthysmogramme à partir de données collectées de manière non invasive via un capteur d'oxymétrie de pouls. Visuellement, le PVI est lié à la POP 34 mais c'est un algorithme différent qui est utilisé pour calculer la valeur de PVI. Le PVI est une mesure des changements dynamiques de l indice de perfusion (PI) qui se produisent pendant un ou plusieurs cycles respiratoires complets. Le PI reflète l'amplitude de la courbe de l'oxymètre de pouls et est calculé via le signal infrarouge pulsatile (AC ou composante variable), indexé sur le signal infrarouge non pulsatile (DC ou composante constante) (Figure 3 et équation 2). Le signal infrarouge est utilisé parce qu'il est moins sensible que le signal rouge aux modifications au niveau de la saturation artérielle. PI = AC DC x 100 % Équation 2 Amplitude DC AC 0 t Figure 3. Représentation graphique du signal infrarouge brut traité en interne par les oxymètres de pouls, où AC représente l'absorption variable de la lumière infrarouge due au flux artériel pulsatile et DC représente l'absorption constante de la lumière infrarouge due à la peau et autres tissus. À partir du PI, le PVI est calculé en fonction de l'équation 3. PVI = PI Max PI Min X 100% PI Max Équation 3 Le PVI est affiché sous forme de pourcentage (valeur numérique) et d'un graphique de tendance (figure 4). Plus la valeur de PVI est basse, plus la variabilité du PI sur un cycle respiratoire est faible. Plus la variabilité est élevée, plus le patient est susceptible de répondre à la perfusion de fluides par une augmentation du débit cardiaque (figure 5).

5 Bulletin Technique Figure 4. Capture d'écran d'un affichage d'oxymètre de pouls présentant la valeur numérique PVI et un graphique de tendance. Figure 5. PVI et PI pendant un remplissage vasculaire chez des sujets répondant et d'autres ne répondant pas à l'administration de fluides. 19 Le PVI permet aux cliniciens de prévoir la réponse au remplissage chez les patients ventilés mécaniquement Cannesson et ses collaborateurs de l'hôpital Louis Pradel ont été les premiers à étudier la relation entre PVI et POP dans un environnement clinique. 34 Afin de tester l'éventuelle relation entre PVI et POP chez des patients anesthésiés ventilés mécaniquement, ils ont enregistré des paramètres hémodynamiques, dont les valeurs PP, POP et PVI lors de changements de la position du corps chez 27 patients ayant subi un pontage coronarien. Les patients ont été étudiés en décubitus dorsal, en position anti-trendelenberg et en position de Trendelenberg, après induction de l'anesthésie et avant chirurgie. Les effets de la position de Trendelenberg (tête en bas à 30 ) reproduisent certains aspects du remplissage vasculaire car elle génère un accroissement du remplissage du cœur, ce qui accroît la pression sanguine, la pression veineuse et le volume d'éjection systolique. De même, la position anti-trendelenberg (tête en haut à 30 ) reproduit certains aspects de l'hypovolémie en cela que la pression systolique artérielle et la pression artérielle moyenne diminuent, ainsi que le volume d'éjection systolique. L'étude a démontré une étroite relation entre PVI et POP dans chaque position du corps. Lors du passage des patients du décubitus dorsal à la position anti-trendelenberg, on a noté des augmentations nettes des valeurs VPP, POP et PVI sans modification flagrante du PI. Lors du passage des patients de la position anti-trendelenberg à la position Trendelenberg, on a constaté des diminutions nettes des valeurs VPP et POP. Cette étude a démontré que les modifications du PVI répondent aux changements de la position du corps et sont étroitement liées à des variations d'origine respiratoire de la courbe pléthysmographique. Faisant suite à leur précédent travail, Cannesson et al. ont testé la capacité du PVI à prévoir la réponse au remplissage vasculaire en salle d'opération. Au cours de cette étude, les valeurs VPP, POP et PVI, ainsi que d'autres paramètres hémodynamiques invasifs, ont été enregistrés avant et après le remplissage vasculaire chez 25 patients anesthésiés et ventilés mécaniquement lors d'un pontage coronarien. Comme prévu, le remplissage vasculaire a entraîné des augmentations de la pression artérielle moyenne et de la pression veineuse centrale. Le remplissage vasculaire a également généré des diminutions nettes des valeurs VPP, POP et PVI, sans modification flagrante du PI. Il y avait une relation significative entre les valeurs POP et PVI avant et après le remplissage vasculaire (r = 0,65 ; P <0,01). Une valeur PVI >14 % avant remplissage vasculaire a permis de différencier les sujets répondant et ceux ne répondant pas, avec une sensibilité de 81 % et une spécificité de 100 %. Il s'agissait de la première étude démontrant directement la capacité du PVI à prévoir la réponse au remplissage vasculaire chez des patients ventilés mécaniquement sous anesthésie générale. L'étude est également importante en cela qu'elle a prouvé le faible pouvoir de prévision de mesures statiques telles que la PVC et l'index cardiaque (IC) dans les mêmes conditions cliniques (mêmes patients) alors que des mesures dynamiques telles que le PVI y parvenaient (figure 6a).

6 Indice de variabilité de la pleth A. B. Détection de réponse au remplissage vasculaire Sensibilité (%) Sensibilité (%) Indice de variabilité de la pleth (PVI) 100 Variation de la pression artérielle pulsée (VPP) 80 Index cardiaque (IC) 60 Pression capillaire pulmonaire bloquée (PCPB) Pression 40 veineuse centrale (PVC) % Spécificité % DC VPP PVI Spécificité (%) Détection de non réponse au remplissage vasculaire Indice de variabilité de la pleth (PVI) Variation de la pression artérielle pulsée (VPP) Index cardiaque (IC) Pression capillaire pulmonaire bloquée (PCPB) Pression veineuse centrale (PVC) Figure 6. Courbes ROC illustrant que par rapport à des mesures statiques, des indices dynamiques ont une spécificité et une sensibilité élevées permettant de prévoir la réponse au remplissage vasculaire ; A) PVI et VPP en comparaison de PVC, PCPB et IC. (Adapté de Cannesson et al., 2008) et B) PVI et VPP en comparaison du débit cardiaque (DC). 35, cificité (%) nse au remplissage vasculaire Depuis la publication de ces études initiales, de nombreuses autres études cliniques indépendantes ont démontré l'utilité du PVI dans l'évaluation de la réponse au remplissage vasculaire chez des patients adultes, sous ventilation mécanique, en soins intensifs ou au bloc opératoire. Il a été démontré que le PVI a une efficacité similaire à celles de technologies d'évaluation dynamique des fluides plus invasives et coûteuses pendant une chirurgie cardiaque, 36 une résection de tumeur, 37 une chirurgie colo-rectale, 38 une chirurgie abdominale 39, 40 chez des patients gravement malades en unité de soins intensifs, 35 et des sujets gravement blessés au combat. 41 Par exemple, l'étude de 40 patients ventilés mécaniquement, en soins intensifs et présentant une insuffisance circulatoire a permis à Loupec et al. 35 de démontrer qu'une valeur seuil du PVI de 17 % permettait une discrimination entre les patients répondeurs et non répondeurs à une épreuve de remplissage, avec une sensibilité de 95 % (intervalle de confiance de 95 % [IC], 74 % à 100 %) et une spécificité de 91 % (IC 95 %, 70 % à 99 %). Des mesures statiques de pression artérielle systolique, de pression artérielle moyenne, de pression artérielle diastolique, de fréquence cardiaque et de débit cardiaque n'ont pas permis d'établir une discrimination entre les sujets répondeurs et non répondeurs, alors que la mesure dynamique de la PP le permettait, avec une sensibilité de 100 % (IC 95 %, 82 % à 100 %) et une spécificité de 95 % (IC 95 %, 76 % à 100 %) lorsqu'une valeur seuil de 10 % était utilisée (Figure 6b). Dans une étude similaire, Zimmermann et son équipe 39 ont évalué la capacité des valeurs PVI, PVC et VVE à prédire la réponse au remplissage vasculaire chez 20 patients ayant subi une chirurgie abdominale. Le seuil optimal pour la prévision de la réponse au remplissage vasculaire était de 9,5 % pour le PVI, ce qui correspondait à une aire sous la courbe ROC (ASC) de 0,973, et de 11 % pour VVE, soit une ASC de 0,993. L'ASC pour PVC était de 0,553, indiquant une faible valeur prédictive. Une méta-analyse de 6 études évaluant la précision du PVI à prédire la réponse au remplissage vasculaire chez des patients adultes ventilés mécaniquement recevant des perfusions de colloïdes a montré une sensibilité et une spécificité combinées de 84 % et 81 % respectivement 42 avec une étude illustrant une sensibilité et une spécificité élevées de 93 % et 100 % 39 (TABLEAU 2).

7 Bulletin Technique Tableau 2. Études évaluant la capacité du PVI à prédire la réponse au remplissage vasculaire chez les adultes et les enfants ventilés mécaniquement Étude Patients (n) ASC (95 % IC) Seuil (%) Sensibilité (%) Spécificité (%) Haas et al., Chirurgie cardiaque (18) 0,95 (nr) Fu et al., Chirurgie tumorale (51) 0.79 ( ) Monnet et al., 2012# 43 Unité de soins intensifs (42) 0,68 (nr) Hoiseth et al., Chirurgie laparoscopique (20) 0.71 ( ) IC 15 nr nr Hood et al., Chirurgie colo-rectale (25) 0.96 ( ) Broch et al., 2011* 45 CABG (81) 0.60 ( ) Loupec et al., Unité de soins intensifs (45) 0.88 ( ) Biais et al., Unité de soins intensifs (67) 0.80± Desgranges et al., Chirurgie cardiaque (28) 0.84 ( ) Cai et al., Chirurgie générale (25) 0.93 ( ) Zimmermann et al., Chirurgie générale (20) 0.97 ( ) IVS 9, Cannesson et al., Pontages coronariens (25) 0.93 ( ) Nouveau-nés et enfants Bagci et al., Nouveau-nés nr nr Renner et al., Bébés, cardiopathie congénitale (27) 0.78 ( ) Byon et al., Neurochirurgie (33) 0.77 ( ) >11 % Pereira de Souza Neto et al., Enfants 6-14 a (11) neurochirurgie Enfants 6-14 a (11) neurochirurgie 0.63 ( ) 10 n/a n/a 0.54 ( ) 15 n/a n/a nr = non rapporté ; *Aucun fluide administré. Les patients ont été testés via des levers de jambes passifs ; #L'étude a testé des patients recevant de la noradrénaline. PVI pour contribuer à guider des décisions thérapeutiques De nombreuses études mettent en avant une amélioration des résultats lorsque les patients bénéficient d'une optimisation des fluides guidée par des paramètres dynamiques en cours de chirurgie et durant le séjour en soins intensifs. Une étude plus ancienne avait permis à Gan et al. de démontrer qu'une optimisation de l'administration des fluides peropératoire guidée par des mesures des flux systoliques obtenues par grâce à un Doppler œsophagien permet une reprise plus rapide du transit intestinal, une incidence moindre des nausées et vomissements postopératoires et une réduction de la durée du séjour à l'hôpital après l'opération. 53 Lopes et son équipe ont démontré que la surveillance de la PP pour optimiser le remplissage pendant une chirurgie à haut risque améliore les résultats postopératoires et réduit la durée du séjour à l'hôpital. 54 D'autres études ont démontré que le patient obtient de meilleurs résultats lorsque la gestion des fluides est guidée par des paramètres dynamiques de la fonction hémodynamique (tels que VPP et VVE) dans le cadre d'une chirurgie gastrointestinale, 55 du traitement d'une fracture de la hanche, 56 et autres types de chirurgie lourde. 57 Les données démontrant que le PVI peut aider les cliniciens à prévoir la réponse au remplissage vasculaire de la même manière qu'avec des paramètres dynamiques invasifs nous amènent à penser qu'il peut être utile dans une gestion thérapeutique comme cela a été démontré pour les valeurs VPP et VVE. Forget et ses collaborateurs 40 ont été les premiers à démontrer que la fluidothérapie dirigée par PVI obtenait de meilleurs résultats. Un essai randomisé et contrôlé sur 82 patients appelés à subir une importante chirurgie abdominale a démontré que la gestion des fluides guidée par PVI réduit le volume de fluides peropératoires perfusés ainsi que les taux de lactate peropératoires et postopératoires (signe d'une hypoperfusion tissulaire et d'une hypoxie de tissu microcirculatoire) en comparaison des résultats obtenus sur le groupe en soins traditionnels (figure 7). D'autres études ont montré que le PVI a été intégré avec succès dans les 58, 59 protocoles hospitaliers afin d'améliorer la gestion des fluides et les résultats des patients.

8 Indice de variabilité de la pleth 2.5 Lactatémie (mmol L -1 ) * * * Groupe PVI Groupe témoin 0 Périopératoire (max.) À 24 h À 48 h Figure 7. Taux de lactate pendant et après l'intervention dans le groupe guidé par le PVI et le groupe témoin. 40 En 2012, le NTAC (National Health Service Technology Adoption Centre) au Royaume-Uni a recommandé aux hôpitaux d'utiliser des technologies peropératoires de gestion des fluides, dont le PVI, afin d'améliorer les résultats des patients et de réduire le coût des soins. Aucune technologie d'oxymétrie de pouls autre que le PVI de Masimo n'a été incluse. Le NTAC identifie et soutient la mise en place de technologies nouvelles et innovantes qui présentent des avantages visibles pour les patients et les hôpitaux. En , le NTAC a classé parmi ses priorités l'augmentation de l'adoption de la gestion peropératoires des fluides ; les principaux avantages de cette adoption étant une diminution des complications pour les patients; en soins intensifs, une réduction du nombre de patients ou de leurs durées de séjours, un raccourcissement des séjours à l'hôpital et une amélioration des résultats cliniques. Les hôpitaux utilisant l'oxymétrie de pouls Masimo SET peuvent utiliser le PVI sur n'importe quel patient pour lequel un cathéter intra-artériel invasif ou d'autres technologies de surveillance plus complexes ou plus onéreuses ne sont pas justifiés. Optimisation des réglages du respirateur Au-delà de son utilisation en tant qu'outil de prévision de la réponse au remplissage vasculaire, les cliniciens ont trouvé de nombreuses autres manières d'utiliser PVI dans la surveillance des maladies ou des conditions physiologiques affectant la relation pression des voies aériennes/volume sanguin. Par exemple, Desebbe et ses collaborateurs 60 ont testé si le PVI pourrait prévoir les effets de la pression positive en fin d'expiration (PEEP) sur l'index cardiaque chez 21 patients sédatés et ventilés mécaniquement, en soins intensifs, suite à un pontage aorto-coronarien. La PEEP, un réglage du respirateur pouvant altérer le débit cardiaque, peut être bénéfique si elle améliore l'oxygénation artérielle et l'apport en oxygène, mais dangereuse si elle diminue l'écoulement sanguin vers les tissus. Il serait donc très intéressant pour les cliniciens de pouvoir prévoir si l'ajout de PEEP va avoir des effets hémodynamiques positifs ou négatifs sur les patients. Les chercheurs ont découvert que des augmentations séquentielles des volumes respiratoires de 8 à 10 ml/kg entraînent des augmentations nettement plus élevées du PVI chez les patients hémodynamiquement instables en comparaison des patients stables. Par conséquent, le PVI a pu prévoir les effets de la PEEP sur l'index cardiaque, ce qui, à son tour, a contribué à permettre aux cliniciens d'optimiser la délivrance de l'oxygène et son apport au niveau tissulaire chez des patients gravement malades. Risque d'hypotension Dans une autre étude, Tsuchiya et ses collaborateurs 61 ont cherché à savoir si le PVI pouvait identifier des patients présentant un risque d'hypotension lors de l'induction de l'anesthésie en vue d'une chirurgie. L'hypotension peut priver les tissus du volume adéquat d'oxygène et, dans des cas graves, provoquer des dommages au cerveau, au cœur et aux organes. L'hypotension est cependant un phénomène courant en cours d'induction anesthésique. Ainsi, si le personnel soignant était en mesure d'identifier correctement les patients à risque, il pourrait se préparer à mettre en place des mesures préventives telles que l'apport d'oxygène inspiré, pour réduire les risques pour les patients. Les chercheurs ont découvert que le PVI avant anesthésie était étroitement lié (r = -0,73) à une diminution de la pression artérielle moyenne et qu'une valeur PVI avant anesthésie >15 % prévoyait avec succès une diminution de la pression artérielle moyenne >25 mmhg avec une sensibilité de 79 % et une spécificité de 71 %. L'étude a conclu que le PVI est une «méthode simple à mettre en œuvre, non invasive et peu onéreuse permettant de prévoir quels patients sont susceptibles de développer une forme grave d'hypotension». Dans une étude similaire, Yoshioka et al. 62 ont démontré que le PVI pourrait prévoir l'hypotension induite par la rachianesthésie lors des césariennes chez 19 patientes.

9 Bulletin Technique Autres études D'autres études préliminaires chez les nouveau-nés ont démontré l'utilité du PVI dans la détection des changements de pression intrathoracique chez un nouveau-né présentant une hernie diaphragmatique gauche congénitale, 63 et dans la surveillance de changements respiratoires postnataux précoces chez des nouveau-nés en vue de dépister des anomalies cardiorespiratoires. 64 Du fait que les cliniciens étudient les nombreuses utilisations possibles du PVI dans la fourniture d'informations concernant des changements dans l'équilibre entre le volume de liquide intravasculaire et la pression intrathoracique des voies aériennes, on s'attend à ce que de nouvelles utilisations du PVI soient développées. Limitations du PVI Toutes les modalités de mesures cliniques sont limitées dans leur utilisation, y compris le PVI. Le PVI est soumis aux mêmes limitations que d'autres paramètres hémodynamiques fonctionnels tels que VVE et VPP, y compris une diminution de la fiabilité en présence d'arythmies, d'insuffisance du cœur droit, d'activité respiratoire spontanée et de volume courant faible (<8 ml/kg). Bien que le PVI soit utile pour prédire la réponse au remplissage vasculaire chez la plupart des patients en unité de soins intensifs et au bloc opératoire, dans certains scénarios cliniques, il n'est pas recommandé, ou pas possible d'utiliser le PVI. En général, le PVI fournit une prédiction précise de la réponse au remplissage vasculaire chez les patients adultes ventilés mécaniquement sous anesthésie générale en rythme sinusal. Le PVI est moins précis, et par conséquent n'est pas recommandé, pour les patients en ventilation spontanée. 65, 66 En effet, les interactions cœur/poumon et le tonus vasomoteur ne sont plus réguliers, de même chez les patients présentant une arythmie cardiaque 36, 67 pour les mêmes raisons. Il en va de même pour les patients dont le PI est extrêmement bas, par exemple certains patients en unité de soins intensifs traités avec des vasopresseurs. 43, 45, 46 Le PVI n'est pas non plus recommandé pour les patients subissant une opération à cœur ouvert 67 ou une chirurgie laparoscopique. 44 Enfin, il peut s'avérer inutile d'utiliser le PVI chez les patients ayant besoin d'un cathéter intra-artériel pour diverses raisons, un moniteur de VVE ou de VVP pouvant être utilisé. Le PVI présente également quelques limitations qui sont spécifiques à sa technologie. Le calcul du PVI se base sur un photopléthysmogramme ayant satisfait à des critères stricts permettant de filtrer des signaux parasites tels que des artéfacts de mouvement. Certains des critères de l'algorithme incluent, mais sans s'y limiter, des contraintes liées à la fréquence cardiaque et la forme de la courbe. Une fréquence cardiaque rapide (>70 battements par minute), des accidents dicrotiques anormalement larges (figure 8a), une forme d'onde anormale (figure 8b) ou un photopléthysmogramme corrompu par un mouvement du patient (figure 8c) peuvent entraîner un rejet du photopléthysmogramme battement par battement et empêcher le calcul du PI et, par conséquent, l'estimation du PVI. Dans ces cas de figure, le PVI va «décrocher» et ne s'affichera pas sur le moniteur. Des études ont présenté des résultats incohérents au niveau de la précision du PVI en termes de prévision de la réponse au remplissage vasculaire chez les enfants. L'étude de Renner et al. réalisé chez 27 bébés âgés en moyenne de 17 mois a montré qu'un PVI 13 % pourrait prévoir une réponse au remplissage vasculaire avec une sensibilité de 84 % et une spécificité de 64 % alors que la PVC ne le pourrait pas. Conformément à ces constatations, l'étude de Chandler et al. réalisé sur 29 enfants ventilés mécaniquement et âgés en moyenne de 18 mois a montré que le PVI était étroitement lié à la variation de pression pulsée (r = 0,7049) et à la variation pléthysmographique (r = 0,715). Cette étude n'a cependant pas testé directement la prédiction de réponse au remplissage vasculaire. Une étude menée par Byon et ses collègues sur 33 enfants (âge moyen 74 mois) subissant une neurochirurgie a permis de découvrir qu'une valeur de PVI de 11 % prévoyait la réponse au remplissage vasculaire avec une sensibilité de 73 % et une spécificité de 87 %. 51 En revanche, Pereira de Souza Neto et al. 52 a étudié la prédiction de la réponse au remplissage vasculaire dans deux tranches d'âges, lors de neurochirurgie : 0 à 6 ans (n = 19) et 6 à 14 ans (n = 11). Ils n'ont identifié aucune différence flagrante en termes de PVI, de pression artérielle pulsée, de variation de la pression pulsée et d'amplitude de la courbe photopléthysmographique entre les sujets répondant et ceux ne répondant pas au remplissage vasculaire. La variation du volume d'éjection systolique évaluée à l'aide de l'échocardiographie a néanmoins pu établir une distinction entre les sujets répondeurs et non répondeurs, dans les deux tranches d'âges. La somme de ces résultats a permis d'élaborer une hypothèse selon laquelle si la variation du volume d'éjection systolique peut prévoir la réponse au remplissage vasculaire chez les enfants, en revanche le PVI, la variation de pression pulsée et l'amplitude de la courbe photopléthysmographique ne le peuvent pas. Cela peut être dû à une compliance vasculaire ou à une compliance thorax/poumon plus élevée en comparaison des adultes. 68 D'autres études sont nécessaires pour déterminer de manière définitive si, et comment, le PVI peut être utilisé avec succès pour la prédiction de la réponse au remplissage vasculaire chez les enfants.

10 Indice de variabilité de la pleth A. Photopléthysmogramme avec accidents dicrotiques anormalement larges. B. Photopléthysmogramme de forme anormale. C. Photopléthysmogramme corrompu par un mouvement. Figure 8. Limitations du PVI : Exemple de photopléthysmogramme présentant A) des accidents dicrotiques anormalement larges, B) une forme anormale et C) une corruption due à un mouvement du patient, tous ces éléments pouvant empêcher le calcul du PI et l'estimation du PVI. Conclusion Le PVI, un indice hémodynamique disponible avec l'oxymétrie de pouls Masimo SET, permet l'estimation continue, non invasive et automatique des variations respiratoires chez des patients sous surveillance. De nombreuses études démontrent que le PVI est capable de prédire la réponse au remplissage vasculaire suite à une perfusion chez des patients adultes sédatés soumis à une ventilation en pression positive. Le PVI représente le premier indice facile d'utilisation, largement disponible, continu et non-invasif pouvant être utilisé pour prédire la réponse au remplissage vasculaire chez ces patients. Du fait que le PVI fournit des informations utiles concernant des changements dans l'équilibre entre le volume intravasculaire et la pression intrathoracique des voies aérienne, d'autres utilisations cliniques ont également été développées, y compris pour évaluer les effets de PEEP sur l'index cardiaque et pour identifier les patients présentant un risque d'hypotension pendant une induction d'anesthésie.

11 Bulletin Technique Références 1 De Felice C, Goldstein MR, Parrini S, Verrotti A, Criscuolo M, Latini G. Early dynamic changes in pulse oximetry signals in preterm newborns with histologic chorioamnionitis. Pediatr Crit Care Med. 2006;7: De Felice C, Latini G, Vacca P, Kopotic RJ. The pulse oximeter perfusion index as a predictor for high illness severity in neonates. Eur J Pediatr. 2002;161: Kakazu CZ CB, Swan WF. Masimo SET technology using perfusion index as a sensitive indicator for epidural onset. Anesthesiology. 2005;103:A Uemura A, Yagihara M, Miyabe M. Pulse Oxymeter Perfusion Index as a Predictor for the Effect of Pediatric Epidural Block Sebastiani A, Philippi L, Boehme S, et al. Perfusion index and plethysmographic variability index in patients with interscalene nerve catheters. Can J Anaesth. 2012;59(12): de-wahl Granelli A, Ostman-Smith I. 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