Docteur A. Hébert et Professeur E.Collard Pulse masimo© PRESENTATION et interets dans le remplissage per-operatoire Staff ANESTHESIE Cliniques Universitaires Mont-Godinne 02/02/2009 C Docteur A. Hébert et Professeur E.Collard

Plan de l’exposé (1) Ière partie : présentation du Pulse Masimo© Pulse oxymètre : définition Historique du pulse oxymètre Oxymètre de pouls conventionnel – Pulse Masimo© et principe d’extraction du signal Pulse Masimo© Radical-7 et CO-oxymétrie de pouls Masimo Rainbow SET Paramètres disponibles {7} : - SpO2 - Battements cardiaques/minute - Méthémoglobine - Carboxyhémoglobine - SpHb - indice de perfusion (PI) - indice de variabilité de la pleth (PVI) -

Plan de l’exposé (2) IIème partie : intérêts du Pulse Masimo© dans le remplissage per-opératoire Notions de volémie Variables dynamiques dans la gestion du remplissage per-opératoire Conclusions Remerciements

Ière partie : présentation du Pulse Masimo© Pulse oxymètre (ou oxymètre de pouls) : définition L’oxymètre de pouls permet de mesurer de façon simple, fiable, non invasive et continue la saturation artérielle de l’hémoglobine. SaO2 = HbO2/Hb totale La valeur donnée par l’oxymètre de pouls est en réalité appelée « Saturation pulsée de l’hémoglobine en oxygène (SpO2) », pour la distinguer de la saturation artérielle de l’hémoglobine en O2, mesurée par les gaz du sang (SaO2). Fait partie du « monitoring de base » en anesthésie.

Illustrations Oxymètre de pouls Monitoring de base

Ière partie : présentation du Pulse Masimo© Historique du pulse oxymètre 1935 : Matthes développe le premier instrument pour la mesure de l’O2 à l’oreille, utilisant des lumières rouges et vertes. 1942 : Millikan propose une méthode de saturation de l’oxygène sanguin optique (pour les pilotes de l’US Air Force); le sang artérialisé par la chaleur dans l’oreille a donné lieu au terme « oxymètre ». 1964 : Shaw met au point le premier oxymètre d’oreille avec mesure de 8 longueurs d’onde (taille et coût +++). 1972 : oxymétrie de pouls en utilisant le rapport d’absorption des ondes lumineuses rouge et infrarouge des composants pulsatiles des sites de mesure. Cet appareil sera commercialisé en 1981. 1989-1996 : oxymétrie de pouls à extraction de signal en utilisant des filtres adaptatifs pour séparer le signal artériel du bruit non artériel. 2005 : développement de la CO-oxymétrie de pouls avec le Masimo Rainbow SET.

Oxymètre de Millikan (1942) Oxymètre de pouls par BIOX/Ohmeda (1981) Illustrations Oxymètre de Millikan (1942) Oxymètre de pouls par BIOX/Ohmeda (1981)

Ière partie : présentation du Pulse Masimo© Oxymètre de pouls conventionnel « rouge sur infrarouge » = différence de densité optique de lumière R et IR à travers des tissus vascularisés et calcul d’un ratio, une valeur de saturation artérielle en oxygène (SpO2). Ratio = l(r)/l(ir) en %

Ière partie : présentation du Pulse Masimo© Inconvénients : Altération du ratio par des portions de bruits et valeurs de saturations erronées en particulier lors des mouvements du patient ou en cas de perfusion basse « Bruit annihile le signal désiré »

Ière partie : présentation du Pulse Masimo© Pulse Masimo © et principe d’extraction du signal Principe : le sang veineux (pression relativement basse) est une source de bruit importante. 1. le sang veineux absorbe ++ la lumière et affecte la mesure de densité optique lors de mouvements. 2. la saturation veineuse est + faible que la saturation artérielle = SpO2 mesurée a tendance à chuter lors des mouvements (tremblements, balancements, tapotements,..)

Ière partie : présentation du Pulse Masimo© Solution : création d’un « correcteur de bruit » identifiant le bruit veineux de référence et le soustraire du signal physiologique mesuré. Transformée Discrète en saturation = algorithme DST

Ière partie : présentation du Pulse Masimo© Correction adaptative au bruit en considérant toutes les valeurs physiologiques d’un patient (SpO2 1 à 100%), Une famille de signaux de référence avec calcul du signal de référence pour chaque densité optique choisie, Mesure de la puissance du signal à la sortie du correcteur de bruit adaptatif, Identification du pic correspondant à la valeur de saturation artérielle en O2, Calcul de la saturation en oxygène sans avoir recours à la reconnaissance du pouls dans le signal et algorithme indépendant de celui du calcul de la fréquence de pouls. 2 pics de saturation sont calculés : le plus élevé étant celui de la saturation artériel en oxygène.

Ière partie : présentation du Pulse Masimo© Pulse Masimo© Radical-7 et CO-oxymétrie de pouls MasimoRainbow SET Surveillance non invasive de l’oxygénation en continu, Intérêt exposé dans les mouvements du patient et lors des périodes de perfusion basse, Plate-forme évolutive prévue pour accueillir de nouveaux paramètres. Courbe pléthysmographique avec indice de qualité de signal IQ.

Ière partie : présentation du Pulse Masimo© 7 paramètres disponibles SpO2 Battements cardiaques/minute Méthémoglobinémie (SpMet) : risque d’hypoxémie en cas de niveaux modérés à élevés. ↑ en cas d’utilisation d’AL (benzocaine,lidocaine), nitroglycérine, l’oxyde nitrique inhalé, certains traitements du HIV, au début du sepsis et présent dans l’eau de boisson riche en nitrates. Carboxyhémoglobinémie (SpCO) : intoxication au monoxyde de carbone. Hémoglobine totale (SpHb) : monitoring non invasif de l’hémoglobine (épargne LA et gazométries), intérêt dans le management de transfusion d’unités de GR.

Ière partie : présentation du Pulse Masimo© Index de perfusion (PI) : disponible sur de nombreux pulse oxymètres, Rapport entre signal infra-rouge pulsatile et signal infra-rouge non pulsatile (absorbé par la peau, les tissus, les flux sanguins non pulsatiles), exprimé en %.

Ière partie : présentation du Pulse Masimo© Index de variabilité de la Pleth (PVI) : mesure des changements dynamiques du PI durant le cycle respiratoire, variations cycliques de la courbe de pléthysmographie en corrélation avec changements de volume sanguin local. PVI = PImax – PImin / PI max x 100 % → Plus la valeur est faible, moins la variabilité du PI est importante Utilité dans le suivi de l’état d’hydratation en per-opératoire, de manière continue et non invasive : détection d’une hypovolémie en cas de PVI croissant Interactions entre P intra-thoraciques et fonction cardiaque : changement de capacité de pompage du cœur sous forme de variations des Psyst et Pdias. (Utilité dans la surveillance des crises d’asthme (P. intrathoracique ++, changements cycliques++), détresse respiratoire ou cardiaque)

Ière partie : présentation du Pulse Masimo© New Algorithm for automatic estimation of the respiratory variations in the pulse oxymeter waveform. Cannesson M., Delannoy B., Morand A., Bastien O., Lehot J.. Anesthesiology. 2007 But : trouver une méthode pour guider le management des fluides en per-opératoire et détection de l’hypovolémie (↓ précharge ventriculaire,↓ remplissage ventriculaire). Etude : patients en chirurgie vasculaire avec LA (mesure de MAP), VC (mesure de PVC) et Pulse Masimo (mesure de PVI). Corrélation significative entre les changements de PVI et les changements de pression pulsée artérielle, intérêt dans détection non invasive de l’hypovolémie. Effet détecté lors des changements de position anti-trend/trend, intérêt dans le monitoring de la réponse au remplissage. baseline Anti-trend Trend MAP 66mmHg+/- 11 60mmHg+/- 14 74mmHg+/- 11 PVI 13%+/-7 18%+/-7 10%+/-5

IIème partie : intérêts du Pulse Masimo© dans le remplissage per-opératoire Notions de volémie Volémie = volume sanguin total, entre 65 et 75 mL/kg. L'hypotension artérielle et la tachycardie = signes essentiels de l'hypovolémie, Hypovolémie lors d’une diminution du volume total et d’hypovolémie relative, lorsque cette diminution concerne le compartiment central. Précharge-dépendance si : ↑ précharge → ↑ Débit cardiaque.

IIème partie : intérêts du Pulse Masimo© dans le remplissage per-opératoire Pourquoi corriger une hypovolémie ? Améliorer le débit cardiaque. Corriger l’hypotension associée. Optimaliser l’apport en oxygène aux tissus. Eviter une acidose lactique (critère péjoratif). Eviter une détérioration de la fonction rénale (IRA). Ne pas trop remplir ! Surcharge pour la fonction cardiaque + développement œdème pulmonaire. Risque d’œdème au niveau interstitiel/création d’un IIIème secteur Troubles d’hémodilution + troubles ioniques associés Risque de refroidir le patient (NB. Utilisation réchauffeur liquide si nécessaire)

∆PP = 100 X (PPmax – PPmin)/ ((PPmax + PPmin)/2) IIème partie : intérêts du Pulse Masimo© dans le remplissage per-opératoire Le delta PP = mesure de la variation respiratoire de la pression pulsée sur un cycle respiratoire, détermination de la pression pulsée max (PPmax) et de la pression pulsée min (PPmin) par le calcul suivant : ∆PP = 100 X (PPmax – PPmin)/ ((PPmax + PPmin)/2) PPmax = Psysmax – Pdiasmax PPmin = Psysmin – Pdiasmin

« Goal Directed Therapy » IIème partie : intérêts du Pulse Masimo© dans le remplissage per-opératoire Individualisation du remplissage pour chaque patient « Goal Directed Therapy » Goal-directed fluid management based on pulse-pressure variation monitoring during high-risk surgery : a pilot randomized controlled trial Marcel Lopes, Marcos Oliveira, Vanessa Oliveira Pereira, Ivaneide Paula Lemos, Jose Otavio Auler Jr and Frederic Michard in Critical Care 2007, 11:R100

IIème partie : intérêts du Pulse Masimo© dans le remplissage per-opératoire Objectif : tester, au travers d’une étude randomisée et prospective, l’amélioration du devenir post-opératoire de patients en monitorant le remplisssage volémique par le ∆ PP au cours de chirurgie à haut risque. Minimiser les variations de pression pulsée artérielle induites par la ventilation mécanique. Méthode : un groupe contrôle (n=16) et un groupe avec intervention (n=17) et monitorage du ∆ PP (facteur prédictif de la réponse au remplissage) maintenu à 10% ou moins par un remplissage vasculaire. Si ∆ PP bas, portion aplatie de la courbe de Franck-Starling, un remplissage volémique ne résulte pas en une augmentation significative du volume d’éjection. Si ∆ PP élevé, portion croissante de la courbe de Franck-Starling, un remplissage volémique résulte en une augmentation significative du volume d’éjection.

IIème partie : intérêts du Pulse Masimo© dans le remplissage per-opératoire

IIème partie : intérêts du Pulse Masimo© dans le remplissage per-opératoire Complications post-opératoires : Comparaison entre les 2 groupes Complications infectieuses Complications respiratoires Complications cardio-vasculaires Complications abdominales Coagulopathies Complications rénales Remplissage groupe I par bolus d’hydroxyethylamidon à 6 % Statistiquement significatif si P<0.05

IIème partie : intérêts du Pulse Masimo© dans le remplissage per-opératoire Diminution de l’incidence des complications post-opératoires, de la durée de la ventilation mécanique, de la durée du séjour aux Soins Intensifs (heures ?) et du séjour hospitalier (jours ?) : à discuter sur les 3 derniers points, autres paramètres à envisager . Monitoring du ∆ PP = méthode simple et peu couteuse en comparaison aux technologies de monitoring du débit cardiaque et du transport d’oxygène. Limitations à l’étude M. Lopes : faible nombre de patients, nécessité d’une ventilation mécanique et populations exclues (chirurgie thoracique, patients obèses morbides, arythmies cardiaques).

IIème partie : intérêts du Pulse Masimo© dans le remplissage per-opératoire Le remplissage vasculaire est une des interventions les plus courantes de l’anesthésiste en per-opératoire, Des bénéfices existent tout comme des risques liés à d’éventuels excès de remplissages… Monitoring du ∆ PP en per-opératoire pour optimaliser la volémie, Shift d’une analyse statique ∆ PP (8 à 10 %) (« one-shot ») vers une analyse dynamique non-invasive PVI (10 à 13%) (« en continu »)

« Monitoring dynamique non-invasif de la volémie » IIème partie : intérêts du Pulse Masimo© dans le remplissage per-opératoire Variables dynamiques dans la gestion du remplissage per- opératoire « Monitoring dynamique non-invasif de la volémie » Pleth variability index to monitor the repiratory variations in the pulse oximeter plethysmographic waveform amplitude and predict fluid responsiveness in the operating theatre M.Cannesson, O.Desebbe,P.Rosamel, B.Delannoy, J.Robin, O.Bastien and J-J.Lehot in British Journal of Anaesthesia 101 (2) : 200-6 (2008)

IIème partie : intérêts du Pulse Masimo© dans le remplissage per-opératoire Objectifs : démontrer que le monitoring de la PVI (Pulse Masimo Radical 7) peut prédire la réponse au remplissage auprès de patients ventilés mécaniquement sous anesthésie générale. Mesures étudiées à partir des variations respiratoires de l’onde pléthysmographique du pulse oxymètre (∆ POP) placé au niveau de l’index. Méthode : - 25 patients, - données hémodynamiques (index cardiaque (CI), ∆ PP, ∆ POP et PVI) avant et après expansion volémique par 500 mL de colloides en > 10 min, - réponse au remplissage = ↑ 15 % de l’index cardiaque.

IIème partie : intérêts du Pulse Masimo© dans le remplissage per-opératoire

IIème partie : intérêts du Pulse Masimo© dans le remplissage per-opératoire Résultats Expansion volémique induit des changements : Index cardiaque : 2.0 à 2.5 L/min/M2 ∆ POP : 15 à 8 % PVI : 14 à 9 % avec statistiquement p <0,01. ∆ POP et PVI sont + élevés auprès répondeurs que des non-répondeurs. PVI > 14% avant expansion volémique différencie répondeurs et non-répondeurs. (Sensibilité 81% et Spécificité 100%)

IIème partie : intérêts du Pulse Masimo© dans le remplissage per-opératoire Bonne correlation entre ∆ POP et PVI (r=0.92 et p<0,01) avant et après expansion volémique. Expansion volémique induit une augmentation significative de l’index cardiaque, de la PAM, de la PVC et une diminution significative du ∆ PP, ∆ POP et de la PVI. Aucune modification significative du PI. Limitations de l’étude : étude réalisée avec des patients dans des conditions très stables (aucune stimulation), non reproductible auprès de patients en respiration spontanée (PVI variable dynamique), précautions vis-à-vis de la valeur limite de 14% pour la PVI (différences entre études et applications cliniques).

Conclusions Intérêt du Pulse Masimo© dans le monitoring de la SpO2 dans des conditions de perfusion basse et lors des mouvements (en considérant toutes les valeurs physiologiques), 7 paramètres disponibles dont la PVI utile dans le suivi de l’état d’hydratation en per-opératoire, de manière continue et non invasive (détection d’une hypovolémie en cas de PVI croissante), Méthode pour guider le management des fluides en per-opératoire avec diminution de l’incidence des complications post-opératoires, Rapport investissement/bénéfice encore à évaluer, avec accroissement du nombre d’études spécifiques (et du nombre de sujets inclus), Guidelines pour la valeur seuil de la PVI à déterminer.

Remerciements Le Professeur Collard et moi-même remercions pour leur aide précieuse dans la réalisation de cet exposé : Le Docteur M.Van Dyck, Cliniques Universitaires Saint-Luc, Bruxelles. Le Docteur P.Forget, Cliniques Universitaires Saint-Luc, Bruxelles. Monsieur De Dier, Délégué Pulse Masimo.

Questions et démonstration