Embed Size (px)
Citation preview
IRBM News 2014 ; 35 (4) © Elsevier Masson SAS. 1
IRB
M N
EW
S…
IRB
M N
EW
S…
IRB
M N
EW
S…
IRB
M N
EW
S…
IRB
M N
EW
S…
l e c a h i e r t e c h n i q u e
Monitorage du débit cardiaque par analyse de l’onde de poulse. salga (ingénieur bioMédical)a*, a.-l. gillier (ingénieur bioMédical)b
a Direction des équipements, hôpitaux universitaires Paris nord Val-de-Seine, hôpital Beaujon, 100, boulevard du Général-leclerc, 92118 clichy cedex, France
b clinique Jules Verne, 2-4, route de Paris, 44300 nantes, France
auteur correspondant. Mail : [email protected] (e. Salga), Mail : [email protected] (a.-l. Gillier)
IntroductIon : pourquoI surveIller le
débIt cardIaque ?Le monitorage hémodynamique, et plus particulièrement la surveillance du débit cardiaque, sont des techni-ques utilisées fréquemment en réani-mation et au bloc opératoire pour le suivi des patients présentant un risque d’instabilité. Il peut être également un indicateur pour le guidage du remplis-sage vasculaire. Une détection précoce de ces instabilités permet une réaction plus rapide du praticien et contribuera à diminuer les complications péri-opé-ratoires.L’objectif de cette surveillance est d’évaluer et de suivre la perfusion tis-sulaire en complément de la pression artérielle systémique (PA). En effet il a été montré que dans certains cas, le débit cardiaque peut diminuer malgré une fréquence cardiaque (FC) et une pression artérielle normales. Les infor-mations qui sont apportées sur l’apport en oxygène au niveau des tissus per-mettent de s’assurer de l’adéquation de l’apport et de la demande.
quelles méthodes pour la détermInatIon du
débIt cardIaque ?Les principales méthodes pour la déter-mination du débit cardiaque sont les suivantes :• l’échographie cardiaque permet la
mesure des structures et de la vitesse du sang dans les vaisseaux. Il s’agit
d’une méthode de mesure non inva-sive, ponctuelle et opérateur dépen-dante ;
• la mesure et le monitorage desparamètres hémodynamiques avec le cathéter de Swan–Ganz permet-tent la mesure du débit cardiaque par thermodilution « classique » en discontinu, de la SvO2 (saturation en oxygène du sang veineux mêlé), de la pression artérielle pulmonaire (PAP) et de la pression artérielle pulmonaire d’occlusion (PAPO) en continu. Il s’agit d’une méthode de mesure très précise, non opérateur dépendante, très invasive et très coûteuse ;
• le doppler œsophagien permet lamesure de la vélocité sanguine dans l’aorte descendante au moyen d’un transducteur. Il s’agit d’une méthode de mesure invasive, ponctuelle et opérateur dépendant ;
• la bio-impédance et la bioréactancepermettent une analyse du signal électrique du cœur entre les élec-trodes. Il s’agit d’une méthode non invasive, ponctuelle et non opéra-teur dépendante.
La mesure du débit cardiaque par ana-lyse de l’onde de pouls présente l’in-térêt d’être à la fois une méthode non invasive, continue et non opérateur dépendante.
prIncIpe généralL’objectif de la mesure du débit car-diaque est de s’assurer que l’apport
en oxygène au niveau des tissus est suffisant par rapport à la demande. La quantité d’oxygène transportée aux tissus dépend directement du contenu artériel en oxygène et du débit cardia-que (DC) (figure 1).La technique d’estimation du débit cardiaque par analyse du contour de l’onde de pouls repose sur le principe d’une relation entre la PA et le volume d’éjection systolique (VES).Le DC dépend de la fréquence cardia-que et du volume d’éjection systolique selon la formule DC = FC × VES.Le VES dépend du volume de remplis-sage du ventricule gauche lors de la diastole (précharge), de la contractilité ducœur,etdesrésistancesvasculairessystémiques (postcharge). Toutefois le système circulatoire est un système clos et toute modification d’un paramètre a des effets sur tous les autres et peut entraîner en retour une modification du paramètre initial (figure 2).L’aire sous la courbe de PA est pro-portionnelle au VES, en l’absence de variations importantes des résistan-ces périphériques. Selon la formule VES = k × Asc, avec Asc : aire sous la courbe d’onde de pouls et k : fac-teur entre débit et surface de Asc.Soit DC = FC × k × AscIl est donc nécessaire d’estimer l’aire sous la courbe et le facteur k. Pour cela, il faut connaître les caractéristi-ques physiques de l’arbre artériel. Le modèle retenu pour cette technique est celui de Windkessel à trois éléments :
2 IRBM News 2014 ; 35 (4) © Elsevier Masson SAS.
IRB
M N
EW
S…
IR
BM
NE
WS
… I
RB
M N
EW
S…
IR
BM
NE
WS
… I
RB
M N
EW
S…
l e c a h i e r t e c h n i q u e
compliance de la paroi ventriculaire assimilé à la précharge, résistance vasculaire systémique assimilée à la postcharge et impédance aortique. Ce modèle se base sur le principe que la quantité de sang entrant lors de la sys-tole et sortant lors de la systole reste la même, sauf ce qui est « absorbé » par la compliance.
la mesure du débIt cardIaque par analyse
de l’onde de pouls
Mesure invasive avec calibration par dilution transpulmonaire
calibrationLe facteur k entre VES et Asc représente les caractéristiques de l’impédance et des résistances périphériques propres à chaque patient. Pour obtenir un résultat fiable, il faut une estimation précise de ce facteur d’où la nécessité d’une calibration.Une calibration est effectuée par ther-modilution transpulmonaire. Pour cela, un bolus froid est injecté dans la veine cave supérieure. Le recueil de la mesure se fait par une thermistance
dans une artère périphérique afin de se libérer au maximum des variations dues au cycle ventilatoire. La calibra-tion est à effectuer toutes les 6 h envi-ron et à chaque changement de théra-peutique.Il existe une autre méthode de calibra-tion par dilution d’un indicateur chimi-que, non commercialisé en France : le moniteur Lidco [1].Lors de la calibration on obtient : les volumes de précharge à partir du temps de transit moyen et du temps de chute, le DC moyen/min par l’aire sous la courbe de thermodilution (équation de Stewart–Hamilton), le calcul de la postcharge à partir de la mesure du DC moyen et PA moyenne, une estimation du VES par la précharge et la contracti-lité (figure 3).
analyse de l’onde de poulsEn parallèle de la calibration sur le même cycle, une analyse de la courbe de l’onde de pouls donne l’aire sous la courbe. La corrélation entre les deux résultats du VES permet de déterminer la valeur du facteur de calibration k (figure 4).L’aire sous la courbe est donnée par l’équation de Stewart–Hamilton pour une température :DC = k × FC × ʃ (P(t)/RAS + C(t) dP/dt) dt, avec RAS : résistance arté-rielle systémique, C(t) : compliance artérielle globale, dP/d(t) pente de la courbe.Lors de l’analyse de l’aire, de la pente et du dichrotisme de la courbe, on obtient : le VES, le ∆VES, le ∆pression pulsée (∆PP), les résistances vasculaires systémiques (RVS), la contractilité, la compliance artérielle.Une mesure en continue est ensuite faite pour la surveillance des variations des éléments.
technologie picco – société pulsion [2]La technologie du moniteur Picco2 pro-posé par la société Pulsion repose sur le principe de la calibration par thermodilution transpulmonaire et l’analyse en continue de l’onde de pouls. Ce moniteur possède un écran tactile de 15 pouces et permet une
mémorisation de l’ensemble des para-mètres par patient, et une extraction des valeurs.Le moniteur s’utilise avec la tête de mesure de pression et le cathéter spé-cifique Picco incluant un capteur avec thermistance. Il permet d’obtenir les paramètres mesurés et calculés sui-vants : FC, PA, PA moyenne DC, index fonction cardiaque (IFC), VES, volume télédiastolique (VTD), volume sanguin total indexé (VSTI), ∆VS, ∆PP, fraction d’éjection globale (FEG), montée en pression artérielle (d(P)), performance cardiaque (PC), RVS, eau pulmonaire extravasculaire (EPEV), index de perméabilité vasculaire pulmonaire (IPVP).La sonde d’oxymétrie CeVOX de tech-nologie à fibre optique à poser sur un cathéter veineux central standard per-met d’avoir les paramètres suivants : ScvO2, apport en O2 (DO2), consomma-tion en O2 (VO2).Il est possible de mesurer la clairance plasmatique du vert d’indocyanine par le foie avec le capteur Lemon.La société a développé des modules de monitorage du débit cardiaque compatibles avec les moniteurs Philips, Dräger, Mindray et GE.
technologie volume view – société edwards [3]La technologie Volume View est intégrée dans la nouvelle plateforme EV1000 de la société Edwards.Comme le Picco2, elle est basée sur le principe de calibration par thermodi-lution transpulmonaire et l’analyse en continue de l’onde de pouls.Le moniteur possède un écran tactile de 10,4 pouces et propose des animations visuelles en temps réel représentant des mécanismes physiologiques. Le moni-teur s’utilise avec un cathéter artériel fémoral et un kit d’injection intravei-neuse composé d’un capteur de pres-sion associé à une thermistance. Ces consommables sont captifs de la tech-nologie Edwards. Le moniteur permet de mesurer ou calculer les paramètres suivants : DC, index cardiaque (IC), VES, RVS, VVE, EPEV, IPVP, volume télédiastolique du ventricule gauche (VTDG) et FEG.
Figure 1. Schéma pompe cardiaque.
Figure 2. Relation entre précharge, perfor-mance systolique et postcharge.
IRBM News 2014 ; 35 (4) © Elsevier Masson SAS. 3
IRB
M N
EW
S…
IRB
M N
EW
S…
IRB
M N
EW
S…
IRB
M N
EW
S…
IRB
M N
EW
S…
l e c a h i e r t e c h n i q u e
On peut également mesurer la ScvO2 à l’aide de cathéters d’oxymétrie spécifi-ques PreSep ou PediaSat.La plateforme EV1000 intègre égale-ment la technologie FloTrac de mesure invasive avec auto-calibration et la tech-nologie Nexfin de mesure non invasive avec auto-calibration, décrites ci-après. Début 2015, cette plateforme permet-tra également de faire de la mesure de débit cardiaque continue par thermo-dilution « classique » et utilisation de Swan–Ganz.À ce jour, la technologie Volume View n’est pas intégrée dans des modules de monitorage du débit cardiaque compa-tibles avec les moniteurs multiparamé-triques du marché.
Mesure invasive avec auto-calibration
principeCette méthode de mesure repose sur une analyse statistique des caractéris-tiques de la forme de l’onde de pouls. Un algorithme calcule le volume d’éjection systolique (VES) à partir
de la pulsatilité de la courbe de pres-sion artérielle (PA) et d’une variable k’ tenant compte des caractéristiques du patient.
DC = FC × dPA/dt × k’, dPA/dt : pulsa-tilité de la courbe de pression artérielle ; k’ : facteur de calibration.
La pulsatilité correspond à la déviation standard de l’onde de pression arté-rielle sur une dizaine de secondes.La variable k’ représente la compliance et les résistances du patient. Elle est don-née statistiquement à partir de l’analyse de la courbe de pression artérielle et d’abaques tenant compte de la taille, du poids, de l’âge et du sexe du patient.L’algorithme s’adapte en continu au tonus vasculaire évolutif du patient et ne nécessite pas d’étalonnage manuel.Une auto-calibration va être possible environ toutes les minutes.L’objectif de cette méthode de mesure invasive avec auto-calibration est d’ob-tenir une tendance de débit cardiaque.
technologie Flotrac – société edwardsLe moniteur Vigileo proposé par Edwards est un appareil compact pré-sentant un écran non tactile à bou-ton rotatif. Il s’utilise avec le capteur FloTrac, de technologie à fibre opti-que, que l’on connecte à un cathéter artériel existant (cathéter standard par voie fémorale ou radiale). Le moni-teur permet de mesurer ou calculer les paramètres suivants : DC, IC, VES,
VESI, VVE, RVS, RVSI. Il permet éga-lement de mesurer et d’afficher en continu la ScvO2 avec les cathéters d’oxymétrie PreSep ou PediaSat.Le signal est enregistré à 100 Hz. La calibration se fait automatiquement, par algorithme.Notons que le capteur Flotrac est égale-ment compatible avec l’EV1000.
technologie pro-aqt – société pulsionLa technologie Pro-AQT est déve-loppée sur le nouveau moniteur PulsioFlex. Cet appareil est évolutif et peut aussi accueillir un module Picco. C’est un moniteur avec écran tactile de 8 pouces, qui permet un enregis-trement de l’ensemble des paramètres sur 12 h et une extraction des valeurs. Le signal est enregistré à 250 Hz. La calibration se fait automatiquement, par algorithme, ou bien manuellement par une autre méthode de détermina-tion (échographie…) puis l’évolution de l’index cardiaque est suivi par la méthode de l’analyse de l’onde de pouls.Le moniteur s’utilise avec le capteur Pro-AQT installé entre un cathéter arté-riel et une tête de pression artérielle standard. Les paramètres mesurés et calculés sont les suivants : FC, PA, PA moyenne, tendance de l’index cardiaque (IC), volume d’éjection indexé (VEI), ∆VE, ∆PP, résistance vasculaire systé-mique indexé (RVSI), puissance cardia-que indexé (PCI), index de contractilité ventriculaire gauche (dPmx).La sonde d’oxymétrie CeVOX de tech-nologie à fibre optique à poser sur un cathéter veineux central standard per-met d’avoir les paramètres suivants : ScvO2, apport en O2 indexé (DO2I), consommation en O2 indexé (VO2I), taux d’extraction de l’oxygène (O2ER).Il est possible de mesurer la clairance plasmatique du vert d’indocyanine par le foie avec le capteur Lemon.
Mesure non invasive avec auto-calibration
principeCette méthode de mesure repose sur l’utilisation de la spectrophotométrie
Figure 3. Site d’injection du bolus et de recueil des mesures et courbe de thermodilution.
Figure 4. Aire sous la courbe de l’onde de pouls.
4 IRBM News 2014 ; 35 (4) © Elsevier Masson SAS.
IRB
M N
EW
S…
IR
BM
NE
WS
… I
RB
M N
EW
S…
IR
BM
NE
WS
… I
RB
M N
EW
S…
l e c a h i e r t e c h n i q u e
infrarouge pour déterminer le volume de sang dans le doigt. On maintient constant le volume de sang en ajustant le gonflage du brassard de doigt. Les chambres d’air vont créer une contre pression battement par battement afin de transformer ce volume mesuré en une courbe de pression.Le débit cardiaque est calculé à partir de l’analyse de la courbe de pression artérielle et de l’analyse statistique des caractéristiques de la forme de l’onde de pouls.
technologie nexfin – société edwardsLe moniteur Nexfin dispose d’une auto-calibration par transformation de l’onde de pression digitale en pression bra-chiale (unité de correction de hauteur). L’appareil s’utilise avec des manchettes à usage unique. Cette technologie est disponible sur la plateforme EV1000.Le moniteur permet de mesurer les para-mètres suivants : DC, IC, PA systolique (Sys), PA diastolique (Dia), FC, VES, VVE, variation pression pulsée (VPP), RVS. Cette technologie est désormais disponible sur la plateforme EV1000.
technologie cnap 500 hd – société cnsystemsLe moniteur CNAP 500 HD est commercialisé par la société Katys en France.L’auto-calibration s’effectue par la mesure de la pression artérielle avec un brassard PNI captif du système. L’appareil s’utilise avec un capteur dou-ble doigt réutilisable. La mesure alternée sur deux doigts permet le monitorage d’un patient sur plus de 24 heures.Le moniteur permet de mesurer les paramètres suivants : PA systolique, PA diastolique, PA moyenne, FC, ∆PP.
Mesure invasive sans calibration
principeCette méthode repose sur l’analyse statistique des caractéristiques du contour de l’onde de pouls et de l’aire sous la courbe. Elle permet la déter-mination du facteur k de la formule VES = k × Asc. Puis l’algorithme ana-lyse la courbe de PA au temps systoli-que et diastolique et prend en compte l’analyse du point dichrotique et des points d’instabilités.
technologie pram – société vytech [4]Le moniteur Mostcare est commercialisé par Vygon en France. L’échantillonnage du signal est de 1000 Hz pour permettre l’analyse de la courbe de PA. Les paramè-tres mesurés ou calculés sont : DC, VES, VVE, RVS, ∆VES, ∆PP. Le système requiert seulement la mesure de la pression arté-rielle (cathéter artériel ou par interface avec un moniteur multiparamétrique). Il fonc-tionne ensuite avec un système de carte donnant accès à un certain nombre de sur-veillances ou de temps de surveillance.
conclusIonIl existe quatre différentes techniques de mesure du débit cardiaque par l’ana-lyse de l’onde de pouls.La méthode de mesure invasive avec calibration transpulmonaire per-met d’obtenir une valeur précise de débit cardiaque. Les autres méthodes, et notamment celles de mesures non invasives avec auto-calibration arrivées récemment sur le marché, permettent d’obtenir une tendance de débit cardia-que. Il sera donc nécessaire d’adapter son choix de matériel à la typologie du patient à prendre en charge [5–9].
déclaratIon d’Intérêts
Les auteurs déclarent ne pas avoir de conflits d’intérêts en relation avec cet article.
réFérences[1] Site société LidCo. http://www.lidco.com/products/lidcoplus/pulseco.php [consulté le 08/01/14].[2] Site société Pulsion. http://www.pulsion.com [consulté le 08/01/2014].[3] Site société Edwards. http://www.edwards.com/fr/products/mininvasive/Pages/MinInvasiveHome.aspx [consulté le 08/01/14].[4] Site société Vytech. http://www.vytech.eu/pram-algorithm/ [consulté le 08/01/14].[5] Beacco C, Panzer M. Monitorage du débit cardiaque et de l’hémodynamique. Ing Rech Biomed News 2012;33(5):100-15.[6] Chatti R, Cholley B. Les nouvelles tech-niques de monitorage du débit cardiaque : gadgets ou avancées réelles ? [consulté le 08/01/14] http://www.srlf.org/rc/org/srlf/htm/Article/2011/20110808-095436-110/src/htm_fullText/fr/0704-Reanimation-Vol16-N2-p156_162.pdf.[7] B. Tavernier, M.O. Fisher, E. Lorne, J.L. Fellahi. Monitorage du débit cardiaque en anesthésie : quelles techniques ? Quelles limi-tes ? 2013 Sfar. http://sofia.medicalistes.org/spip/IMG/pdf/Monitorage_du_debit_car-diaque_en_anesthesie-_Quelles_techniques_quelles_limites.pdf [consulté le 08/01/2014], http://www.srlf.org/rc/org/srlf/htm/Article/2011/20110808-095436-110/src/htm_fullText/fr/0704-Reanimation-Vol16-N2-p156_162.pdf [consulté le 08/01/14].[8] A. Combes, Déterminant et technique de mesure du débit cardiaque. http://www.reame-dpitie.com/Data/ModuleGestionDeContenu/application/43.pdf [consulté le 08/01/14], http://www.srlf.org/rc/org/srlf/htm/Article/2011/20110808-095436-110/src/htm_fullText/fr/0704-Reanimation-Vol16-N2-p156_162.pdf [consulté le 08/01/14].[9] Site 4.1PAC précis d’anesthésie cardiaque. http://www.precisdanesthesiecardiaque.ch/Chapitre6/Analcourbarter.html [consulté le 08/01/14].
