Capnographie

La capnographie est la surveillance de la concentration ou de la pression partielle du dioxyde de carbone ( CO
₂) dans les gaz respiratoires. Son principal développement a été comme outil de surveillance à utiliser pendant l'anesthésie et les soins intensifs . Il est généralement présenté sous la forme d'un graphique de CO
₂(mesurée en kilopascals, « kPa » ou en millimètres de mercure, « mmHg ») tracée en fonction du temps ou, moins fréquemment, mais plus utilement, du volume expiré (connu sous le nom de capnographie volumétrique). Le tracé peut également montrer le CO inspiré
₂, ce qui est intéressant lorsque des systèmes de réinspiration sont utilisés. Lorsque la mesure est prise à la fin d'une respiration (expiration), on parle de CO « de fin d'expiration »
₂(PETCO ₂ ).

Le capnogramme est un moniteur direct de la concentration inhalée et expirée ou de la pression partielle de CO
₂, et un moniteur indirect du CO
₂pression partielle dans le sang artériel . Chez les individus en bonne santé, la différence entre le sang artériel et le gaz CO expiré
₂La pression partielle est très faible (différence normale de 4 à 5 mmHg). En présence de la plupart des formes de maladies pulmonaires et de certaines formes de cardiopathie congénitale (lésions cyanogènes), la différence entre le sang artériel et les gaz expirés augmente, ce qui peut être une indication d'une nouvelle pathologie ou d'un changement dans le système de ventilation cardiovasculaire.

L'oxygénation et la capnographie, bien que liées, restent des éléments distincts de la physiologie de la respiration. La ventilation fait référence au processus mécanique par lequel les poumons se dilatent et échangent des volumes de gaz, mais la respiration décrit en outre l'échange de gaz (principalement du CO
₂et O
₂) au niveau des alvéoles. Le processus de respiration peut être divisé en deux fonctions principales : l'élimination du CO
₂déchets et reconstitution des tissus avec de l'oxygène frais
₂. L'oxygénation (généralement mesurée par oxymétrie de pouls ) mesure la dernière partie de ce système. La capnographie mesure l'élimination du CO
₂qui peut être d’une plus grande utilité clinique que l’état d’oxygénation.

Au cours du cycle normal de respiration , une seule respiration peut être divisée en deux phases : l'inspiration et l'expiration. Au début de l'inspiration, les poumons se dilatent et le CO
₂Les gaz libres remplissent les poumons. Au fur et à mesure que les alvéoles se remplissent de ce nouveau gaz, la concentration de CO
₂qui remplit les alvéoles dépend de la ventilation des alvéoles et de la perfusion (flux sanguin) qui délivre le CO
₂pour l'échange. Une fois que l'expiration commence, le volume pulmonaire diminue à mesure que l'air est expulsé des voies respiratoires. Le volume de CO
₂qui est expiré à la fin de l'expiration est généré comme sous-produit du métabolisme des tissus dans tout le corps. L'apport de CO
₂Le transport du CO2 vers les alvéoles pour l'expiration dépend d'un système cardiovasculaire intact pour assurer un flux sanguin adéquat des tissus vers les alvéoles. Si le débit cardiaque (la quantité de sang pompée hors du cœur) est diminué, la capacité à transporter le CO
₂est également diminuée, ce qui se reflète dans une diminution de la quantité expirée de CO
₂. Relation entre le débit cardiaque et le CO2 en fin d'expiration
₂est linéaire, de telle sorte que lorsque le débit cardiaque augmente ou diminue, la quantité de CO
₂est également ajusté de la même manière. Par conséquent, la surveillance du CO de fin d'expiration
₂peut fournir des informations vitales sur l’intégrité du système cardiovasculaire, en particulier sur la capacité du cœur à pomper le sang.

La quantité de CO
₂qui est mesurée à chaque respiration nécessite un système cardiovasculaire intact pour délivrer le CO
₂aux alvéoles qui sont l'unité fonctionnelle des poumons. Pendant la phase I de l'expiration, le CO
₂transporté vers les poumons, le gaz occupe un espace donné qui n'est pas impliqué dans les échanges gazeux, appelé espace mort. La phase II de l'expiration est celle où le CO
₂L'air expiré dans les poumons est poussé vers le haut des voies respiratoires avant de quitter le corps, ce qui provoque le mélange de l'air de l'espace mort avec l'air des alvéoles fonctionnelles responsables des échanges gazeux. La phase III est la dernière partie de l'expiration qui reflète le CO
₂uniquement des alvéoles et non de l'espace mort. Ces trois phases sont importantes à comprendre dans les scénarios cliniques car un changement de forme et de valeurs absolues peut indiquer une atteinte respiratoire et/ou cardiovasculaire.

• Évaluation de l'intégrité des voies respiratoires
• Confirmation de la mise en place d'une sonde endotrachéale
• Prédicteur des résultats dans l'unité de soins intensifs
• Complications peropératoires (p. ex. embolie gazeuse, thromboembolie, etc.)
• Utilisation de la RCR dans le cadre des ACLS (réanimation cardiorespiratoire avancée)
• Surveillance procédurale de la sédation

Lors d'une anesthésie, il y a interaction entre deux composants : le patient et le dispositif d'administration de l'anesthésie (qui est généralement un circuit respiratoire et un ventilateur ). La connexion critique entre les deux composants est soit un tube endotrachéal , soit un masque, et le CO
₂est généralement surveillée à cette jonction. La capnographie reflète directement l'élimination du CO
₂par les poumons jusqu'à l'appareil d'anesthésie. Indirectement, cela reflète la production de CO
₂par les tissus et le transport circulatoire du CO
₂aux poumons.

Lorsque le CO est expiré
₂est lié au volume expiré plutôt qu'au temps, la zone sous la courbe représente le volume de CO
₂dans l'expiration, et donc au cours d'une minute, cette méthode peut produire le CO
₂par minute, une mesure importante du métabolisme. Des changements soudains dans le CO
₂L'élimination lors d'une chirurgie pulmonaire ou cardiaque implique généralement des modifications importantes de la fonction cardiorespiratoire.

Il a été démontré que la capnographie est plus efficace que le jugement clinique seul pour la détection précoce d'événements respiratoires indésirables tels que l'hypoventilation , l'intubation œsophagienne et la déconnexion du circuit ; permettant ainsi d'éviter les blessures du patient . Lors d'interventions effectuées sous sédation, la capnographie fournit des informations plus utiles, par exemple sur la fréquence et la régularité de la ventilation, que l'oxymétrie de pouls .

La capnographie fournit une méthode rapide et fiable pour détecter des conditions potentiellement mortelles (mauvaise position des tubes trachéaux , défaillance ventilatoire insoupçonnée, défaillance circulatoire et circuits respiratoires défectueux) et pour éviter des blessures potentiellement irréversibles du patient.

La capnographie et l'oxymétrie de pouls combinées auraient pu contribuer à prévenir 93 % des accidents d'anesthésie évitables selon une étude de l'ASA ( American Society of Anesthesiologists ).

La capnographie est de plus en plus utilisée par le personnel des services médicaux d'urgence pour faciliter l'évaluation et le traitement des patients en milieu préhospitalier. Ces utilisations comprennent la vérification et la surveillance de la position d'un tube endotrachéal ou d'un dispositif d'insertion aveugle des voies respiratoires . Un tube correctement positionné dans la trachée protège les voies respiratoires du patient et permet au paramédical de respirer pour le patient. Un tube mal placé dans l' œsophage peut entraîner la mort du patient s'il n'est pas détecté.

Une étude publiée dans les Annals of Emergency Medicine en mars 2005 , comparant les intubations sur le terrain qui utilisaient la capnographie continue pour confirmer les intubations par rapport à la non-utilisation, a montré zéro intubation mal placée non reconnue dans le groupe de surveillance contre 23 % de tubes mal placés dans le groupe non surveillé. L' American Heart Association (AHA) a affirmé l'importance de l'utilisation de la capnographie pour vérifier le placement des tubes dans ses directives de 2005 sur la réanimation cardiopulmonaire et les soins cardiovasculaires d'urgence.

L'AHA note également dans ses nouvelles directives que la capnographie, qui mesure indirectement le débit cardiaque, peut également être utilisée pour surveiller l'efficacité de la réanimation cardio-pulmonaire et comme indication précoce du retour de la circulation spontanée (ROSC). Des études ont montré que lorsqu'une personne effectuant une réanimation cardio-pulmonaire se fatigue, le CO2 de fin d'expiration du patient
₂( PETCO2 , le niveau de dioxyde de carbone libéré à la fin de l'expiration) diminue, puis augmente lorsqu'un nouveau sauveteur prend le relais. D'autres études ont montré que lorsqu'un patient connaît un retour à la circulation spontanée, le premier signe est souvent une augmentation soudaine du PETCO2 lorsque la poussée de circulation élimine le CO non transporté
₂des tissus. De même, une chute soudaine du PETCO2 peut indiquer que le patient a perdu son pouls et qu'une réanimation cardiopulmonaire peut être nécessaire.

Les ambulanciers commencent également à surveiller le statut PETCO2 des patients non intubés en utilisant une canule nasale spéciale qui recueille le dioxyde de carbone. Une valeur élevée de PETCO2 chez un patient dont l'état mental est altéré ou qui a de graves difficultés à respirer peut indiquer une hypoventilation et la nécessité éventuelle d'une intubation du patient . De faibles valeurs de PETCO2 chez les patients peuvent indiquer une hyperventilation .

La capnographie, parce qu'elle fournit une mesure respiration par respiration de la ventilation d'un patient, peut rapidement révéler une tendance à l'aggravation de l'état d'un patient en fournissant aux ambulanciers paramédicaux un système d'alerte précoce sur l'état respiratoire d'un patient. Par rapport à l'oxygénation qui est mesurée par oxymétrie de pouls, la capnographie présente plusieurs inconvénients que la capnographie peut aider à résoudre pour fournir une réflexion plus précise de l'intégrité cardiovasculaire. L'un des inconvénients de la mesure de l'oxymétrie de pouls seule est que l'administration d'oxygène supplémentaire (c'est-à-dire via une canule nasale) peut retarder la désaturation chez un patient s'il a arrêté de respirer, retardant ainsi l'intervention médicale. La capnographie offre un moyen rapide d'évaluer directement l'état de ventilation et d'évaluer indirectement la fonction cardiaque. Les études cliniques devraient découvrir d'autres utilisations de la capnographie dans l'asthme , l'insuffisance cardiaque congestive , le diabète , le choc circulatoire, l'embolie pulmonaire , l'acidose et d'autres affections, avec des implications potentielles pour l'utilisation préhospitalière de la capnographie.

Les infirmières autorisées , mais plus encore les RRT (inhalothérapeutes), dans les services de soins intensifs peuvent utiliser la capnographie pour déterminer si une sonde nasogastrique , utilisée pour l'alimentation, a été placée dans la trachée plutôt que dans l'œsophage. Habituellement, un patient tousse ou a des haut-le-cœur si la sonde est mal placée, mais la plupart des patients dans les services de soins intensifs sont sous sédation ou dans le coma. Si une sonde nasogastrique est accidentellement placée dans la trachée au lieu de l'œsophage, l'alimentation par sonde passera dans les poumons, ce qui constitue une situation potentiellement mortelle. Si le moniteur affiche un CO typique
₂formes d'onde, le placement doit alors être confirmé.

La capnographie fournit des informations sur le CO
₂production, perfusion pulmonaire (poumons), ventilation alvéolaire , schémas respiratoires et élimination du CO
₂du circuit respiratoire d'anesthésie et du ventilateur. La forme de la courbe est affectée par certaines formes de maladies pulmonaires ; en général, il existe des affections obstructives telles que la bronchite , l'emphysème et l'asthme , dans lesquelles le mélange des gaz dans le poumon est affecté.

Des conditions telles que l'embolie pulmonaire et les cardiopathies congénitales, qui affectent la perfusion du poumon, n'affectent pas, en elles-mêmes, la forme de la courbe, mais affectent grandement la relation entre le CO expiré
₂et le CO du sang artériel
₂La capnographie peut également être utilisée pour mesurer la production de dioxyde de carbone, une mesure du métabolisme . Augmentation du CO
₂La production est observée en cas de fièvre et de frissons. Une production réduite est observée en cas d'anesthésie et d'hypothermie .

Les capnographes fonctionnent sur le principe selon lequel le CO
₂est un gaz polyatomique et absorbe donc le rayonnement infrarouge . Un faisceau de lumière infrarouge traverse l'échantillon de gaz pour tomber sur un capteur. La présence de CO
₂dans le gaz entraîne une réduction de la quantité de lumière tombant sur le capteur, ce qui modifie la tension dans un circuit. L'analyse est rapide et précise, mais la présence d' oxyde nitrique dans le mélange gazeux modifie l'absorption infrarouge via le phénomène d'élargissement par collision. Cela doit être corrigé pour mesurer le CO
₂dans la respiration humaine en mesurant son pouvoir d'absorption infrarouge. Cette technique a été établie comme une technique fiable par John Tyndall en 1864, bien que les appareils du XIXe et du début du XXe siècle étaient trop encombrants pour une utilisation clinique quotidienne. Aujourd'hui, les technologies se sont améliorées et sont capables de mesurer les valeurs de CO
₂quasi instantanément et est devenue une pratique courante dans les milieux médicaux. Il existe actuellement deux principaux types de CO
₂capteurs utilisés dans la pratique clinique : capteurs à flux principal et capteurs à flux secondaire. Les deux remplissent efficacement la même fonction pour quantifier la quantité de CO
₂qui est expiré à chaque respiration.

La forme d'onde du capnogramme fournit des informations sur divers paramètres respiratoires et cardiaques. Le modèle à double exponentiel du capnogramme tente d'expliquer quantitativement la relation entre les paramètres respiratoires et le segment expiratoire d'une forme d'onde du capnogramme. Selon le modèle, chaque segment expiratoire de la forme d'onde du capnogramme suit l'expression analytique :

où

En particulier, ce modèle explique la forme arrondie en « aileron de requin » du capnogramme observée chez les patients atteints d’ une maladie pulmonaire obstructive .