L’importance de la capnographie est particulièrement reconnue au bloc opératoire et les anesthésistes sont particulièrement entraînés à relier cette source d’information à des prises de décision. Cependant quand le patient arrive aux soins intensifs, lorsqu’il est intubé aux urgences ou en pré-hospitalier, l’attention portée à la capnographie n’est pas toujours ce qu’elle mériterait d’être.

Ce post a pour but essentiel de rappeler la valeur importante de la mesure du CO₂ expiré dans ces trois domaines de la médecine aiguë et de discuter des différents bénéfices qu’elle apporte dans la prise en charge des patients.

La mesure du CO₂ expiré indique directement les changements dans l’élimination par les poumons du CO₂. Indirectement, elle indique les changements dans la production de CO₂ à un niveau cellulaire. Ainsi, la capnographie est un monitorage non invasif permettant un reflet rapide et sûr de la ventilation, de la circulation et du métabolisme.

Les capnographes produisent à la fois une courbe et une valeur d’EtCO₂ (End Tidal CO₂ = concentration maximum de CO₂ à la fin de l’expiration). L’EtCO₂ est souvent exprimée en mmHg.

PHYSIOLOGIE

La concentration de CO₂ peut être exprimée en fonction du temps ou de volume expiré. Lorsqu’elle est exprimée en fonction du temps, elle peut être divisée en deux segments : inspiratoire et expiratoire.

Le capnogramme est divisé en quatre phases:

• Phase I : représente la ligne de base inspiratoire, qui doit être stable à zéro.
• Phase II : est la partie ascendante du capnogramme et correspond à l’apparition du CO₂ au début de l’expiration. L’expiration débute un peu avant cette phase car le gaz expiré en début d’expiration est dépourvu de CO₂, n’ayant pas participé aux échanges gazeux (espace mort instrumental et anatomique). L’ascension est d’autant plus lente que le poumon est inhomogène et que les alvéoles ont des constantes de temps longues.
• Phase III : est la phase de plateau qui correspond au gaz riche en CO₂ en provenance des alvéoles. La valeur de fin de plateau correspond à la PETCO₂ (End Tidal CO₂ pressure). Plus la distribution des rapports ventilation alvéolaire/perfusion est homogène, plus le plateau est horizontal.
• Phase IV : correspond à la descente de la concentration en CO₂ et donc au début de l’inspiration.

LE GRADIENT DE PRESSION  PaCO₂ – ETCO₂ COMME MARQUEUR DE L’ESPACE MORT ALVÉOLAIRE

Dans des circonstances normales, la PETCO₂ (correspondant à la pression en CO₂ à la fin de l’expiration) est plus basse que la PaCO₂ (correspondant à la pression en CO₂ moyenne de toutes les alvéoles) d’environ 2 à 5 mmHg chez l’adulte. Le gradient (a-ET)PCO₂ est du au mismatch V/Q (ventilation/perfusion) du poumon encore appelé espace mort.

Chez l’enfant sain, le gradient (a-ET)PCO₂ est plus petit que chez l’adulte (0.65-3 mmHg). Le rapport ventilation/perfusion est meilleur et l’espace mort alvéolaire est donc moins important.

Le rapport (a-ET)PCO₂/PaCO₂ est une mesure de l’espace mort alvéolaire, et des changements de cet espace mort sont bien corrélés aux variations du gradient (a-ET)PCO₂.

Une augmentation du gradient (a-ET)PCO₂ signifie une augmentation de l’espace mort alvéolaire. Ainsi ce gradient estime indirectement les défects pulmonaires éventuels de ventilation/perfusion.

L’angle alpha est défini comme l’angle formé entre les droites obtenues au cours des phases II et III. Ainsi cet angle alpha et la pente de la phase III sont de bons reflets de l’état ventilation/perfusion du poumon.

Par exemple, dans le cadre de la BPCO ou même de l’asthme, caractérisée par l’augmentation de l’espace mort alvéolaire, l’angle alpha et la pente de la phase III seront augmentés.

 

La morphologie du capnogramme apporte de nombreuses informations sur les anomalies et les mismatchs de ventilation/perfusion.

DÉBIT CARDIAQUE ET (a-ET)PCO₂

Les diminutions du débit cardiaque et du flux sanguin pulmonaire sont responsables d’une diminution de la PETCO₂ et d’une augmentation du gradient (a-ET)PCO₂.

Les augmentations du débit cardiaque et du flux sanguin pulmonaire sont responsables d’une meilleure perfusion des alvéoles, d’une augmentation de la PETCO₂ et donc une diminution du gradient (a-ET)PCO₂. Cette diminution est due à une augmentation du CO₂ dans l’alvéole associée à une concentration artérielle relativement inchangée, suggérant une meilleure excrétion du CO₂ des poumons. Cette meilleure élimination est due à une meilleure perfusion des parties apicales des poumons.

Il existe une corrélation linéaire inversée entre pression artérielle pulmonaire et le gradient (a-ET)PCO₂. Ainsi, sous des conditions constantes de ventilation, le monitorage de la PETCO₂ permet une monitorage indirect du flux sanguin pulmonaire.

APPLICATIONS CLINIQUES

CONFIRMATION DE LA POSITION TRACHÉALE DE LA SONDE D’INTUBATION

De nombreuses sociétés savantes, dont la SFMU, SFAR et SRLF recommandent l’utilisation de la capnographie pour confirmer la bonne position trachéale de la sonde d’intubation. En France, son utilisation est médico-légale.

Bien qu’aucune étude n’ait encore montré un dispositif unique permettant de confirmer à 100% la position trachéale de la sonde d’intubation, la capnographie devrait être le premier moyen technique pour le faire.

Dans une étude menée aux soins intensifs, l’intubation oesophagienne intervenait dans 25 procédures d’intubation oro-trachéale sur 297 (8%). Seulement 10 de ces 25 intubations (40%) retrouvaient des conditions d’intubation difficiles. Lors de 22 intubations sur les 25, l’œsophage n’était intubé qu’une seule fois avant l’intubation trachéale. Pour les 3 restantes, l’œsophage était intubé 13 fois avant que l’intubation trachéale ne soit réussie. Ainsi il y avait 35 intubations oesophagiennes parmi 25 procédures d’intubation trachéale. Sur les 35 intubations oesophagiennes, 32 étaient reconnues sur des critères cliniques tels que l’auscultation de bruits gastriques lors de la ventilation ainsi que la distension gastrique. 3 intubations oesophagiennes n’ont pas été reconnues avant que la SpO₂ ne diminue. Pour 2 de ces intubations oesophagiennes, de nouveaux infiltrats étaient constatés sur la radio de thorax post procédure.

Les patients de soins intensifs ont une marge de sécurité diminuée en ce qui concerne la rapidité de survenue de la désaturation en raison de réserves en oxygène diminuées. Ainsi, une intubation oesophagienne non reconnues peut évoluer vers une hypoxémie sévère, un arrêt cardiaque voire la mort. En conséquence, la juste position du tube devrait être confirmé juste après l’intubation. Une diminution de la SpO₂ peut permettre de détecter une intubation oesophagienne mais compte tenu de la préoxygénation réalisée avant la procédure elle peut ne survenir que beaucoup plus tard.

Les études ont montré que les détecteurs d’ETCO₂ sont utiles pour la confirmation de la bonne position trachéale de la sonde d’intubation. La sensibilité de ces études s’étalonnent de 20 à 100%, mais la spécificité (pourcentage d’intubation oesophagienne détectée lorsque qu’il n’y a pas de signal d’ETCO₂) est quant à elle de 97 à 100%.

Par conséquent, la valeur prédictive positif (probabilité de la bonne position trachéale du tube quand l’ETCO₂ est détectée) est proche de 100% alors que la valeur prédictive négative (probabilité d’une intubation oesophagienne lorsque l’ETCO₂ n’est pas détectée) est de l’ordre de 20 à 100%.

Du CO₂ peut être détecté lorsque la sonde d’intubation est dans l’œsophage. Cette situation se rencontre généralement lorsque de grandes quantités d’oxygène ont été avalées, notamment aucours de la préoxygénation, surtout lorsque cette dernière se fait avec de la pression positive (CPAP ou VAS-AI-PEEP). C’est pour cette raison que de nombreuses sociétés savantes recommandent l’obtention de 6 courbes d’ETCO₂ avant de confirmer la juste position trachéale du tube. (Quand je vois la première courbe de capno sur le scope avec une petite buée dans le tube au cours d’une intubation difficile j’ai quand même un petit sourire intérieur…)

Malgré ces controverses, il semble tout simplement illogique de ne pas utiliser la capnographie pour confirmer la bonne position trachéale du tube aux soins intensifs, aux urgences ou en pré-hospitalier alors que cette procédure est standard en salle d’opération.

MONITORER LE PATIENT LORS DES CHANGEMENTS DE POSITION AUX SOINS INTENSIFS, AUX URGENCES OU LORS DU TRANSPORT EN SMUR

Les patients de soins intensifs sont régulièrement changer de position. Ceux des urgences et du SMUR sont quand à eux transportés. La capnographie permet d’aider à monitorer l’intégrité des voies aériennes du patient durant ces changements. L’obstruction partielle du tube résultant du coudage de ce dernier, ou par des sécretions peut être détectée par le monitorage en continu de la capnographie. Une prolongation de la phase II ou une augmentation de la pente de la phase III suggére une obstruction du tube endotrachéal.

ÉVALUATION DU DÉBIT CARDIAQUE

La diminution de l’ETCO₂ est directement corrélée avec la diminution du débit cardiaque

Les augmentations du débit cardiaque et du flux sanguin pulmonaire se traduisent par une meilleure perfusion de l’alvéole et une augmentation de l’ETCO₂. La relation entre la PETCO₂ et le débit artériel pulmonaire a été clairement étudiée. Ainsi une PETCO₂ supérieure à 30 mmHg (4 kPa) était invariablement associée à un débit cardiaque supérieur à 4 L/mn ou un index cardiaque supérieur à 2 L/mn. De plus, quand la PETCO₂ dépasse 34 mmHg (4.5 kPa), le débit sanguin pulmonaire était supérieur à 5 L/mn (IC > 2.5 L/mn).

Ainsi, lorsque les paramètres de ventilation sont constants, le monitorage de la PETCO₂ peut être utilisé comme un monitorage indirect du débit sanguin pulmonaire.

Cette forte relation physiologique entre l’ETCO₂ et le débit cardiaque fait de la capnographie un outil utile et fiable du monitorage du débit cardiaque chez le patient de soins aigus.

LA CAPNOGRAPHIE : UN INDICATEUR PRONOSTIC DURANT LA RÉANIMATION CARDIO-PULMONAIRE

Comme dicuté au-dessus, la relation entre la PETCO₂ et le débit cardiaque est logarythmique. La capnographie peut détecter la présence d’une débit sanguin pulmonaire même en l’absence de pouls détectable. Elle peut également indiquer rapidement des changements dans ce débit pulmonaire (donc cardiaque) causés par des altérations du rythme cardiaque.

Les données suggèrent que l’ETCO₂ est plutôt bien corrélée à la pression de perfusion coronarienne. Cette corrélation semble découler de la relation unissant l’ETCO₂ et le débit cardiaque.

Les mesures capnographiques ont été évaluées comme un indicateur pronostic de l’outcome de l’arrêt cardiaque. Dans une étude menée sur 127 patients, à l’exception de 1, tout ceux qui avaient une PETCO₂ de moins de 10 mmHg (1.3 kPa) mouraient avant leur sortie des soins intensifs. Ces résultats ont été confirmés par une étude prospectives portant sur 139 patients adultes victimes d’un arrêt cardiaque extra-hospitalier non traumatique. Aucun patient avec une ETCO₂ moyenne de moins de 10 mmHg (que ce soit au début ou à la fin de la réanimation) ne survivait. Les auteurs concluaient que l’ETCO₂ pouvait être corrélée à l’outcome de la RCP.

Un rôle indirect de la capnographie au cours de l’arrêt cardiaque est d’apporter un feedback pour optimiser la qualité des compressions thoraciques. En effet, meilleures seront les compressions, meilleur sera le débit sanguin pulmonaire est plus haute sera la valeur de la PETCO₂. Ainsi son monitorage permet de détecter le moment où les compressions deviennent moins efficaces en raison de la fatigue de celui qui masse. (Hommage aux Sapeurs Pompiers que j’ai toujours encouragé à la manière de Philippe Lucas hurlant sur Laure Manaudou!!!)

L’ETCO₂ pourrait être un marqueur pronostic en cas de trauma sévère. Dans une étude portant sur 191 patients victimes de traumatismes fermés, seulement 5% des patients avec une PETCO₂ inférieure à 10 mmHg survivaient.

Une autre étude a montré que l’ETCO₂ permettait de ventiler de manière optimale en pré-hospitalier, les patients victimes de traumatismes sévères. L’incidence de normo-ventilations était significativement plus haute (63.2% vs 20%, p<0.0001) dans le groupe des patients pour lesquels la PETCO₂ était monitorée comparé à ceux où elle ne l’était pas.

LA CAPNOGRAPHIE : MONITORAGE NON INVASIF DE LA VENTILATION

L’ETCO₂ en continu peut être utilisée pour optimiser la ventilation lorsque qu’une valeur cible de PaCO₂ est souhaitée. Habituellement, les valeurs artérielles sont plus hautes d’environ 5 mmHg. Cette différence peut varier en fonction du mismatch V/Q des poumons.

Si le patient a un trouble ventilatoire obstructif chronique ou un débit cardiaque instable, alors la PETCO₂ ne sera pas un parfait guide pour adapter la ventilation.

Cependant, pour les patients sans trouble ventilatoire obstructif chronique et avec un débit cardiaque stable, comme les patients cérébrolésés (le contrôle de la capnie devenant alors un objectif primordial dans la prévention des ACSOS), l’ETCO₂ pourra être utilisée pour monitorer de manière non invasive la PaCO₂.

Une mesure initiale de cette PaCO₂ devra être réalisée par des gaz du sang afin de déterminer la différence (a-ET)PCO₂ ainsi les ajustements ultérieurs pourront être réalisés en suivant la PETCO₂. Cela peut permettre de minimiser la réalisation de GDS et ainsi diminuer les coûts de soins. Dans une étude récente, l’utilisation des GDS dans des soins intensifs d’un hôpital tertiaire aux USA a été étudiée. Les auteurs ont analysé les 491 GDS réalisés durant 24 intervalles de deux heures. Les raisons les plus fréquentes de réalisation de GDS étaient le changement des paramètres du ventilateur (27.6%), un événement respiratoire (26.4%), un test de routine (25.7%). Parmi les résultats, à peu près 79% étaient attendus et un changement dans le management médical du patient (changement des paramètres du ventilateur) survenait dans 42% des cas. Beaucoup de GDS étaient demandés en routine ou pour monitorer des paramètres évaluables cliniquement ou de manière moins invasive. L’ETCO₂ n’était pas utilisée dans ces soins intensifs et aurait certainement permi de réduire le nombre de GDS réalisés.

La différence (a-ET)PCO₂ permet enfin de donner une idée assez juste de l’espace mort physiologique du patient. Si le gradient se stabilise ou diminue sur une période de temps assez longue alors qu’il était important initialement, cela démontre indirectement que le statut ventilation/perfusion s’améliore avec les thérapies.

CONCLUSION

La capnographie est un instrument clé du monitorage du patient en salle d’opération. Quand le même patient arrive aux soins intensifs, il ne semble pas logique de ne pas continuer ce même monitorage. De la même manière son utilisation aux urgences et en SMUR est simple dans un environnement souvent hostile où le monitorage simple est primordial.

Une fois que la capnographie est comprise par les médecins et les infirmiers(ières), il devient difficile de s’en passer puisqu’elle donne des données sensibles sur le statut cardio-respiratoire du patient.

Vous l’aurez compris chez BLOCKCHOC, on aime l’ETCO₂ et ainsi dans le prochain article nous aborderons cette dernière de manière plus graphique.

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