La capnographie sous formes d'ondes de base : un outil de monitorage continu de la ventilation mécanique

Il existe plusieurs facteurs susceptibles d'affecter la quantité de dioxyde de carbone présente dans le gaz de fin d'expiration (PetCO2). En ce qui concerne l'élimination du CO2, il existe un quasi-équilibre constant entre la production de CO2 dans les tissus, son transport dans le sang, la diffusion dans les alvéoles et l'élimination par la ventilation (Kremeier P, Böhm SH, Tusman G. Clinical use of volumetric capnography in mechanically ventilated patients. J Clin Monit Comput. 2020;34(1):7-16. doi:10.1007/s10877-019-00325-91​). La capnographie fournit une représentation graphique du CO2 expiré et permet d'afficher de manière non invasive des informations en temps réel de la cinétique du CO2 chez des patients ventilés mécaniquement.

Une augmentation ou une diminution du taux métabolique du patient entraînera une modification de la production de CO2 et, par conséquent, également une élimination du CO2. Si la circulation et la ventilation sont stables (état qui ne peut être obtenu que chez des patients passifs ventilés mécaniquement) le monitorage du CO2 peut servir d'indicateur de la production de CO2. La fièvre, un sepsis, des douleurs et des convulsions constituent tous des conditions susceptibles d'augmenter le métabolisme, provoquant une hausse concomitante de la production de CO2 et, en conséquence, une augmentation de la PetCO2. Une diminution du métabolisme survient chez des patients en hypothermie ou sédatés et paralysés. Cela diminue la production de CO2 et peut entraîner une baisse de la PetCO2 si la ventilation minute n'augmente pas au même moment (Gravenstein, J., Jaffe, M., & Paulus, D. (2004). Capnography: Clinical Aspects. New York: Cambridge University Press.2​).

Le transport du CO2 vers les poumons s'appuie sur le bon fonctionnement cardiovasculaire. Par conséquent, tout facteur altérant la fonction cardiovasculaire peut également influer sur le transport du CO2 vers les poumons (Gravenstein, J., Jaffe, M., & Paulus, D. (2004). Capnography: Clinical Aspects. New York: Cambridge University Press.2​).

Le rejet du CO2 des poumons dans l'environnement est affecté par des modifications de la fonction respiratoire. Des maladies pulmonaires obstructives, une pneumonie, des troubles neuromusculaires et des troubles du système nerveux central qui entraînent des troubles de la fonction respiratoire impliqueront par conséquent une modification de la valeur de PetCO2 (Gravenstein, J., Jaffe, M., & Paulus, D. (2004). Capnography: Clinical Aspects. New York: Cambridge University Press.2​).

Le signal de CO2 mesuré peut être enregistré soit comme une fonction de temps (capnographie basée sur le temps) soit comme volume expiré (capnographie volumétrique). La quantité d'informations potentiellement fournie par ces deux différents types de capnographie varie considérablement. Certains profils de capnogramme basé sur le temps et considérés comme typiques dans des cas cliniques précis ont été décrits dans la littérature. Certains des cas courants sont représentés ci-dessous à la figure 1.

Cependant, la capnographie basée sur le temps présente également quelques limites : elle ne peut pas fournir d'estimation précise de l'état de ventilation-perfusion des poumons et ne peut pas servir à estimer le composant de l'espace mort physiologique. Même si la capnographie volumétrique n'est pas aussi simple et pratique que la capnographie basée sur le temps, elle présente l'avantage de fournir beaucoup plus d'informations.

La forme normale d'un capnogramme volumétrique se compose de trois phases. Il est important de se rappeler que le capnogramne est représentatif de l'expiration.

• La phase I représente le gaz exempt de CO2 provenant des voies aériennes (espace mort anatomique et supplémentaire).
• La phase II est une phase de transition au cours de laquelle le gaz provenant des voies aériennes de conduction est mélangé au gaz alvéolaire.
• La phase III est une phase plateau, se composant de gaz alvéolaires et de zones pulmonaires se vidant lentement (Gravenstein, J., Jaffe, M., & Paulus, D. (2004). Capnography: Clinical Aspects. New York: Cambridge University Press.2​). Une représentation visuelle est affichée ci-dessous sur la figure 2.

La capnographie, qu'elle soit basée sur le temps ou volumétrique, peut fournir des informations précieuses pour optimiser le monitorage et orienter les soins pour le patient nécessitant un transport intrahospitalier/interhospitalier. Elle peut être utilisée en toute sécurité avec des sondes d'intubation, des canules de trachéotomie et la plupart des voies aériennes supraglottiques, à condition que l'étanchéité soit efficace. La perméabilité et le positionnement des voies aériennes, le monitorage de la ventilation et le statut de la perfusion représentent tous des domaines dans lesquels la PetCO2 fournit des informations importantes. Le volume de dioxyde de carbone éliminé par minute (V'CO2) constitue un autre paramètre précieux ; il permet au personnel soignant d'évaluer l'efficacité de la perfusion et des efforts de réanimation en volume (I-Gnaidy E., Abo El-Nasr, L., Ameen, S., & Abd El-Ghafar, M. (2019). Correlation between Cardon Dioxide Production and Mean Arterial Blood Pressure in Fluid Response in Mechanically Ventilated Patients. Medical Journal of Cairo University, 87(4), 2679-2684.3​).

En unité de soins intensifs, la capnographie sous formes d'ondes peut continuer le monitorage du positionnement et de la perméabilité des voies aériennes, avec divers dispositifs d'appoint de voies aériennes. Le ratio de l'espace mort par rapport au volume courant (VD/Vt) est une mesure importante de la capnographie.  Une augmentation du ratio VD/Vt peut représenter une hausse potentielle de la mortalité, en fonction du degré d'augmentation (Kallet RH, Alonso JA, Pittet JF, Matthay MA. Prognostic value of the pulmonary dead-space fraction during the first 6 days of acute respiratory distress syndrome. Respir Care. 2004;49(9):1008-1014. 4​, Nuckton TJ, Alonso JA, Kallet RH, et al. Pulmonary dead-space fraction as a risk factor for death in the acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med. 2002;346(17):1281-1286. doi:10.1056/NEJMoa0128355​). Le personnel soignant peut utiliser la forme d'ondes de la PetCO2 et la V’CO2 pour optimiser le recrutement pulmonaire, pour valider les ajustements optimaux de PEP et pour identifier les problèmes de perfusion (systémique et pulmonaire) (Kallet RH, Alonso JA, Pittet JF, Matthay MA. Prognostic value of the pulmonary dead-space fraction during the first 6 days of acute respiratory distress syndrome. Respir Care. 2004;49(9):1008-1014. 4​, Nuckton TJ, Alonso JA, Kallet RH, et al. Pulmonary dead-space fraction as a risk factor for death in the acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med. 2002;346(17):1281-1286. doi:10.1056/NEJMoa0128355​, Blankman P, Shono A, Hermans BJ, Wesselius T, Hasan D, Gommers D. Detection of optimal PEEP for equal distribution of tidal volume by volumetric capnography and electrical impedance tomography during decreasing levels of PEEP in post cardiac-surgery patients. Br J Anaesth. 2016;116(6):862-869. doi:10.1093/bja/aew1166​, Nguyen LS, Squara P. Non-Invasive Monitoring of Cardiac Output in Critical Care Medicine. Front Med (Lausanne). 2017;4:200. Published 2017 Nov 20. doi:10.3389/fmed.2017.002007​). La V’CO2 peut également être utilisée lors de la libération de la ventilation mécanique, pour permettre au personnel soignant d'identifier chez le patient une fatigue/insuffisance potentielle (augmentation de la fraction d'espace mort, effort inadéquat et fatigue des muscles respiratoires). La dépense d'énergie dérivée de la V’CO2 est une méthode précise que le personnel soignant peut utiliser pour calculer les besoins nutritionnels des patients ventilés mécaniquement (Stapel SN, de Grooth HJ, Alimohamad H, et al. Ventilator-derived carbon dioxide production to assess energy expenditure in critically ill patients: proof of concept. Crit Care. 2015;19:370. Published 2015 Oct 22. doi:10.1186/s13054-015-1087-28​).

Tous les ventilateurs Hamilton Medical fournissent une capnographie volumétrique (Tous les modèles à l'exception du HAMILTON-MR1A​), que ce soit en équipement standard ou en option. La mesure du CO2 est réalisée au moyen d'un capteur de CO2 « mainstream » CAPNOSTAT® 5 placé à l'entrée des voies aériennes du patient. En outre, ils offrent un aperçu de toutes les valeurs pertinentes associées au CO2 dans la fenêtre de monitorage du CO2.