DES - DESC Ile de France Paris – Jeudi 02 mars 2006 Mesures et interprétation des pressions intravasculaires et de la SvO2 par le cathétérisme artériel pulmonaire Alain Cariou Réanimation Médicale Cochin - Université Paris 5

Le cathéter artériel pulmonaire standard lumière distale (AP) thermistance lumière proximale (OD) lumière du ballonnet veine cave (voie proximale) voie ventriculaire droite (pressions, pacing)

Paramètres fournis par le CAP HJC Swan Pressions Débit Cardiaque PvCO2, PvO2 & SvO2 W Ganz

Cheminement du cathéter Pressions pression veineuse centrale (PVC) pression auriculaire droite (POD) pression ventriculaire droite (PVD) pression artérielle pulmonaire (PAP) pression artérielle pulmonaire d’occlusion (PAPO) pression distale bloquée (PDP) pression capillaire pulmonaire (PCP)

Pression de l’Oreillette Droite (POD) a : systole auriculaire z : relâchement auriculaire (fermeture tricuspide) c : bombement des valves dans l’OD lors de la contraction ventriculaire isovolumétrique x : attraction des valvules tricuspides vers la pointe v : correspondant à l’afflux de sang veineux dans l’oreillette ECG : PVD a POD c v z y x temps

variations respiratoires Pression Artérielle Pulmonaire d’Occlusion gonflage du gonflage du ballonnet ballonnet pression (mmHg) variations respiratoires PAP PAP de la PAPO PAPO PAPO "transitoire" de pression dégonflage du ballonnet temps

PAPO Pression Artérielle Pulmonaire d’Occlusion CAP flux sanguin OG veine pulmonaire de gros calibre gonflage du ballonnet interruption du flux dans un secteur dépendant d’une artère pulmonaire de gros calibre PAPO flux sanguin

a : systole auriculaire La PAPO est une pression veineuse pulmonaire, reflétant la POG de façon amortie et retardée donc non superposable à l’OD : a : systole auriculaire z : relâchement auriculaire (fermeture tricuspide) c : bombement des valves dans l’OD lors de la contraction ventriculaire isovolumétrique x : attraction des valvules tricuspides vers la pointe v : correspondant à l’afflux de sang veineux dans l ’OD ( ou de sang veineux pulmonaire l’OG) a v PAPO v a c POD z x y ECG

Les indices statiques de précharge Les pressions de remplissage : PVC et PAPO - mesure en téléexpiratoire - en cas de PEP ou auto-PEP, approcher une valeur transmurale - si insuffisance mitrale mesurée la valeur au pied de l’onde « V » PAPO V = 20 mmHg Teboul et al. Indicateurs du remplissage vasculaire au cours de l’insuffisance circulatoire Réanimation 2004; 13: 255-63

Mesure de la PAPO : Conditions de validité Technique rigoureuse Mesures réalisées sur enregistrement papier Limitation des phénomène de suramortissement Compliance basse (tubulures courtes et rigides) Absence de bulle d’air Pas d’obstruction, même partielle (rinçage régulier) Absence de plicature ou de compression Colonne de sang ininterrompue

Continuité de la colonne sanguine artériolo-capillaro-veineuse Condition de validité de la mesure de la PAPO : Continuité de la colonne sanguine artériolo-capillaro-veineuse alvéole P Alv. > P a > P v capillaires P a > P Alv. > P v AP OG P a > P v > P Alv. = Zone III de West flux sanguin

Non-continuité de la colonne sanguine : Zone I de West physiologique Hypovolémie Hauts niveaux de PEP Vérification des conditions de Zone 3 de West : CAP au niveau ou en dessous de l’OG Radiographie de profil Courbe de PAPO avec ondes «a» et «v»  PAPO/  PAP < 1,5

A bedside index assessing the reliability of pulmonary artery occlusion pressure measurements during mechanical ventilation with PEEP OG AP capillaires flux sanguin alvéole PAPO / PAP = 1 Zone 3 PAPO / PAP = 2 Zone « non 3 » Teboul et al. J Crit Care 1992; 7: 22-9

« Airway pressure display is a simple, inexpensive method to facilitate the identification of end-expiration that can significantly improve interobserver agreement »

Attention à ne pas surestimer la PAPO en cas d ’HTAP sévère Overestimation of pulmonary artery occlusion pressure in pulmonary hypertension due to partial occlusion Attention à ne pas surestimer la PAPO en cas d ’HTAP sévère Leatherman & Shapiro. Crit Care Med 2003

23 IDE 18 médecins

A quoi sert la PAPO ? (et seulement du VG) 1- Estimation de la précharge VG (et seulement du VG) 2- Estimation de la pression microvasculaire pulmonaire (et donc du risque d’oedème pulmonaire)

Estimation de la précharge du VG par la PAPO Problème de la PEP POG Valvulopathies (IM, RM, IAo) PTDVG Problème de compliance et pressions extra-murales VTDVG  précharge VG

Estimating left ventricular filling pressure during positive end-expiratory pressure in humans Pinsky MR, Vincent JL, De Smet JM. A Rev Resp Dis 1991; 143: 25-31

Estimating cardiac filling pressure in MV patients with hyperinflation Teboul JL, Pinsky MR, Mercat A et al. Crit Care Med 2000; 28: 3631-3636 Palv  Palv 8 mmHg 11 19 mmHg PAP mmHg  PAPO 5 mmHg 19 14 PAPO  PAPO /  Palv = It 5 / 8 = 0.6 (60 %) PAPOt = PAPO - (PEEP x It) PAPOt = 14 - (11 x 0.6) = 7 mmHg

Predicting fluid responsiveness in ICU patients: a critical analysis of the evidence Michard & Teboul. Chest 2002, 121:2000-8 R / NR R (%) Calvin (Surgery 81) 20 / 8 71 % Schneider (Am Heart J 88) 13 / 5 72 % Reuse (Chest 90) 26 / 15 63 % Magder (J Crit Care 92) 17 / 16 52 % Diebel (Arch Surgery 92) 13 / 9 59 % Diebel (J Trauma 94) 26 / 39 40 % Wagner (Chest 98) 20 / 16 56 % Tavernier (Anesthesio 98) 21 / 14 60 % Magder (J Crit Care 99) 13 / 16 45 % Tousignant (A Analg 00) 16 / 24 40 % Michard (AJRCCM 00) 16 / 24 40 % Feissel (Chest 01) 10 / 9 53 % Mean 211 / 195 52 %

Les indices statiques de précharge Les pressions de remplissage : PVC et PAPO même si correctement mesurées, PVC et PAPO médiocres indices prédictifs de la réponse au RV en présence de valeurs (très) basses, une efficacité du RV peut être raisonnablement attendue PVC < 5 mmHg PAPO < 5 mmHg (accord fort) PAPO < 7 mmHg (accord faible) a contrario, pas de consensus pour définir une valeur sup de PVC et PAPO au-dessus desquelles l’inefficacité du RV est hautement prévisible Teboul et al. Indicateurs du remplissage vasculaire au cours de l’insuffisance circulatoire Réanimation 2004; 13: 255-63

PAPO et remplissage vasculaire Hors valeurs extrêmes (< 5 ou > 16 mmHg), la valeur de la PAPO ne prédit pas la réponse au RV Chez un sujet donné, son élévation (> 18 mmHg) au cours de l’EV peut faire envisager l’arrêt du remplissage afin de réduire les risques d’œdème pulmonaire

A quoi sert la PAPO ? (et seulement du VG) 1- Estimation de la précharge VG (et seulement du VG) 2- Estimation de la pression microvasculaire pulmonaire (et donc du risque d’oedème pulmonaire)

PAPO médiane > 18 mmHg : facteur prédictif de mortalité 50 40 30 % patients 20 10 <15 15- 18 19- 22 23- 26 > 26 Median PAOP mmHg PAPO médiane > 18 mmHg : facteur prédictif de mortalité 58/71 patients avec au moins une fois PAPO >18 mmHg

Valeur pronostique de l’eau pulmonaire extra-vasculaire en réanimation Sakka et al. Chest 2002, 122:2080

PAPO et estimation de la pression microvasculaire pulmonaire PAPO  pression capillaire pulmonaire (Pcp) Pcp Gradient de pression dépendant de : débit cardiaque PEP IM aiguë hématocrite inflation pulmonaire catécholamines cytokines, leucotriènes, prostaglandines, endotoxines etc… PAPO OG

PdB Pression Distale Bloquée veine pulmonaire de petit calibre CAP poussé ballonnet dégonflé OG veine pulmonaire de petit calibre PdB

Effects of catecholamines on the pulmonary venous bed in sheep Teboul JL et al. Crit Care Med 1998, 26:1569-75 Pdb PAPO Dopamine iv Pdb PAPO

Takala J. Intensive Care Med 2003; 29: 890-93

Analyse du transitoire de pression Takala J. Intensive Care Med 2003; 29: 890-93

Paramètres fournis par le CAP HJC Swan Pressions Débit Cardiaque PvCO2, PvO2 & SvO2 W Ganz

Mesure in vitro de la SvO2 Spectrophotométrie de transmission échantillon sanguin et automate Impératifs techniques : Ballonnet du CAP dégonflé CAP régulièrement purgé Aspiration lente dans une seringue de petit calibre Limites : Risque infectieux, spoliation (enfant) Acheminement du prélèvement Absence de monitorage réel

Mesure continue de la SvO2 Evolution du CAP connexion à un spectrophotomètre Mesure continue de la SvO2 fibres optiques lumière distale (AP) lumière proximale (OD) lumière du ballonnet distal

Mesure continue de SvO2 artère pulmonaire source lumineuse rouge et infrarouge hématies réfléchissant la lumière calculateur lumière émise lumière cathéter à fibres optiques réfléchie cellule photo-électrique Mesure continue in vivo / spectrophotométrie de réflexion cathéters modifiés (2 à 3 fibres optiques) calibration in vitro + recalibrations in vivo risque essentiel : mauvais positionnement

Surveillance continue de la SvO2: Deux sites La SvO2 du sang veineux mêlé : CAP + fibres optiques La SvO2 centrale ou ScvO2 :  cathéter (en territoire cave supérieur) + fibres optiques

PreSep™ Central Venous Oximetry Catheter

Reinhart et al. Intensive Care Med 2004 Comparison of central-venous to mixed-venous oxygen saturation during changes in oxygen supply/demand Pas d’équivalence numérique stricte : Évolution parallèle Surestimation de la SvO2 par la ScvO2 Significativité pathologique équivalente Reinhart et al. Chest 1989; 95: 1216-1221 Reinhart et al. Intensive Care Med 2004

Les variations de SvO2 détectent clairement les modifications de PvO2

SvO2 = reflet global de l’oxygénation tissulaire

Analogy For Mixed Venous Oxygen Saturation Oxygen Uptake LOADING STATION CaO2 = (Hb . 1,38 . SaO2) + (0,0031 . PaO2) O2 lié O2 dissous

Analogy For Mixed Venous Oxygen Saturation Oxygen Transport TaO2 = DC . CaO2 . 10

Analogy For Mixed Venous Oxygen Saturation Venous O2 Transport Arterial O2 Transport Tissue O2 Demand

Analogy For Mixed Venous Oxygen Saturation

A l’équilibre TaO2 = CO . CaO2 . 10 VO2 = CO . Hb . (SaO2 – SvO2) EO2 25% SaO2 100% SvO2 75% TaO2 = CO . CaO2 . 10 VO2 = CO . Hb . (SaO2 – SvO2) TaO2 1005 mL O2.min-1 VO2 230 mL O2.min-1 TvO2 = CO . CvO2 . 10 TvO2 775 mL O2.min-1

« Fondamentaux » SvO2 = proportion d'hémoglobine transportant de l’O2 mesurée sur le sang veineux mêlé Reflet de la quantité d'O2 non extraite par les tissus après satisfaction des besoins métaboliques de l'organisme Deux mécanismes adaptatifs pour assurer l'adéquation entre TaO2 et VO2 l'augmentation de TaO2 (qui repose essentiellement sur l'élévation du Qc) l'accroissement de EO2 (mécanisme tissulaire)

Fick… VO2 = (CaO2 - CvO2) . Q VO2 # (SaO2 - SvO2) . (Hb . 1,39 . Q) Considérant comme négligeable la quantité d'oxygène dissout dans le sang, l'équation de Fick peut être exprimée ainsi : VO2 SvO2 = SaO2 - IC x Hb x 1.34 Une variation de SvO2 provient nécessairement de la variation d’un ou de plusieurs de ces déterminants …

Facteurs susceptibles d’influencer la valeur de la SvO2

La SvO2 reste globalement stable grâce à la mise en jeu de mécanismes compensateurs La valeur de la SvO2 Rend compte de l'importance de la mise en jeu des phénomènes compensateurs Témoigne de leur capacité à assurer l'équilibre entre les besoins et les apports en O2, garant du maintien d'un métabolisme aérobie

La valeur de la SvO2 est une résultante …

Mécanismes compensateurs

Mécanismes adaptatifs au cours de l’anémie Augmentation du débit cardiaque Elévation du volume d’éjection systolique Diminution de la postcharge ventriculaire Augmentation de la précharge ventriculaire Augmentation de l’extraction tissulaire d’oxygène Recrutement capillaire Homogénéisation des débits et des hématocrites Diminution de l’affinité de l’oxygène pour Hb

Face à la baisse de l’Hb, l’adaptation déterminante est l’augmentation de DC

Human Cardiovascular and Metabolic Response to Acute, Severe Isovolemic Anemia Cardiac Index, L.min-1.m-2 68 70 72 74 40 60 80 100 120 140 Hemoglobin, g/L 76 SvO2, % 78 6 5 4 3 2 40 60 80 100 120 140 Hemoglobin, g/L Weiskopf et al. JAMA 1998

Imputabilité à un facteur isolé VO2 SvO2 = SaO2 - CI x Hb x 1.34 Quelques précautions préalables…

Inégalité de variabilité des 4 déterminants de la SvO2 L'étendue numérique des variations de chaque déterminants détermine la variation numérique de la SvO2 Dans un orde décroissant, VO2 ou IC (déterminants majeurs), puis Hb puis SaO2 (déterminants mineurs) La mesure continue de la SvO2 reflétera mieux les variations des déterminants « majeurs » : IC et VO2

SvO2 Index Cardiaque - VO2 : 110 mL/min/m2 - SaO2 : 95 % - Hb : 11 g/dl SvO2 (%) 90 80 83 5 6 57 70 2 3 40 1 7 Index Cardiaque (L/min/m2)

Covariations physiologiques Postulat = indépendance des déterminants de la SvO2 entre eux Réalités physiologiques un remplissage vasculaire dépourvu d'érythrocytes peut accroître IC, mais fait diminuer Hb il existe une liaison entre IC et SaO2 l'hypothermie diminue VO2 et la P50… Les variations isolées d'un seul des déterminants de SvO2 sont exceptionnelles voire inexistantes en clinique

Relation mathématique entre SvO2 et ses déterminants La recherche d'une corrélation linéaire entre SvO2 et IC est injustifiée…

Finalement, la SvO2 … N'est pas physiologiquement régulée Permet d’apprécier l'existence d'un déséquilibre entre les besoins et les apports en oxygène Est la seule méthode permettant d'évaluer de façon continue la finalité principale du DC la délivrance d'O2 aux tissus N’a pas de valeur « normale »  surveillance continue préférable

Crit Care Med 2005