Capnometrie

Jérôme CUNY
S.A.M.U. Régional de Lille
Pôle de l’Urgence
CHRU de LILLE
2010
INTRODUCTION

1943 : 1ère mesure infrarouge du CO2 (Luft)

1978 : Utilisation courante lors d’anesthésie générale (Pays-Bas)


Mesure du CO2 dans l’air expiré
 Indicateur
- direct des échanges pulmonaires,
- indirect de la production tissulaire de CO2
Technique non invasive, reflète :
 La production de CO2,
 La perfusion pulmonaire,
 La ventilation alvéolaire,
 Le mode ventilatoire,
 La surveillance des circuits de ventilation.

Capnographe : appareil de mesure enregistrant la
forme de l’onde

Capnomètre : Mesure des concentrations expirées de CO2

Capnogramme : représentation graphique

Pa CO2 : pression partielle artérielle en CO2

PA CO2 : Pression partielle alvéolaire en CO2

PET CO2 : pression télé expiratoire en CO2

FE CO2 : fraction expiratoire de CO2
En pré hospitalier, 2002 :
 53 % des SMUR équipés d’un capnographe
 32 % des polytraumatisés

FREYSZ, le traumatisé grave, actualités en réanimation, 2002-2003. p85-111
GDS fait aux urgences, patient intubé ventilé
= hypercapnie
 Par mauvais réglage du ventilateur
 Pathologies pulmonaires

JEUR, 2001,14,163-164
Asthme et ET CO2



Int J Emerg Med. 2009 feb 24;2(2):83-9
Capteur nasal
Surveillance possible de l’évolution de la crise : amélioration avec le
traitement
 Pente de la Phase III
 Angle α
Identique aux données du DEP réalisés aux urgences
Détresse respiratoire et ET CO2

Capteur nasal
Détresse respiratorie tout venant, quelque soit l’étiologie

Différence significative entre la Pa CO2 et ETCO 2

Gradient de 8 à 12 mmhg

Pas de reflet de la Pa CO2

Am J Emerg Med. 2009nov;27(9):1056-9
Polytraumatisés et Et CO2
Utilisation prudente
Polytraumatisés graves intubés ventilés
 Etco2 entre 35 et 40
 30% des patients : Pa CO2 > 50 mmHg
 80 % des patients : Pa CO2 > 40 mmHg

J Trauma. 2009 Jan;66(1):26-31
PHYSIOPATHOLOGIE



 CO2  air ambiant = 0,03 %  PaCO2 ~ 0
Production du CO2 par le métabolisme aérobie :consommation d’ oxygène
= 200 L / j (adulte)
Transport sous 3 formes :
Transformation hépatique et rénale
 Bicarbonates = 60 à 70 %
 Liaisons protidiques (carbamino-hémoglobine) = 20 à 30 %
 Libre dans le plasma (veineux, Pv CO2) = 5 à 10 %


Élimination pulmonaire
élimination par ventilation
Équilibre RAPIDE au niveau pulmonaire entre
Pressions alvéolaires (PA CO2) et pressions artérielle (Pa CO2)
 Pa CO2 reflète la ventilation alvéolaire
GRADIENT P (a – et) CO2

= Gradient artério-alvéolaire

Si poumon homogène : pas de differnece entre Pa et PA

Gaz expiré = Gaz alvéolaire

Mais les rapports V / Q sont inhomogènes

Variations de l’espace mort alvéolaires de 10% à 30%

Provenant d’alvéoles ventilées, perfusées et ventilées non
perfusées
 PET CO2 <
<
PA CO2 des alvéoles perfusées
Pa CO2

ET CO2 = 35 à 37 mmHg (ou 5 %)

A poumons sains : (sauf enfant et grossesse)
 le gradient Pa CO2 et PET CO2 = 2 à 6 mmHg en VS
 Pa CO
2
~ PA CO
2
ESPACE MORT
=
DETERMINANT PRINCIPAL
DU GRADIENT (a – ET) CO2

Les variations de la PET CO2 ne sont pas proportionnelles
à celles de la Pa CO2
 Neurochirurgie : dans 26 % des cas, Pa CO2 et PET CO2 varient
en sens opposé
Grenier, Anesth Analg 1999 :88
PHYSIOPATHOLOGIE DE L’AUGMENTATION DU GRADIENT



Anomalie du rapport ventilation / perfusion et  espace mort
 Embolie Pulmonaire, hypovolémie,
Absence de vidange alvéolaire complète dans certain mode ventilatoire
 Utilisation de la Jet ventilation à haute fréquence
Erreur technique
 défaut de calibrage, fuite du circuit

PET CO2 non substituable à la Pa CO2

PET CO2 = alerte précoce

PET CO2 : pression télé-expiratoire en CO2
déterminée par :
 Production métabolique de CO2
 Transport vers le poumon
 Élimination par la ventilation = ventilation alvéolaire
(en l’absence de trouble de la diffusion pulmonaire)

EN PRE HOSPITALIER : Pause et al, Resuscitation 1997
 Adaptation difficile de la ventilation sur la Pet CO2
 Insuffisance circulatoire, EP, asthme, insuffisance respiratoire
 Si insuffisance cardiaque ou insuffisance respiratoire :
le gradient moyen = 17 mm Hg
[ e = 1 à 30 ]
 Pas d’évaluation de la Pa CO2 par la Pet CO2

INTERFERENCES :
 H2O : présence de piège à eau
 N2O
 CO : quantifié comme du CO2
 Variations de température : 0,3% par °C
 Pression atmosphérique : utilisation de la fraction de CO2
 Variation du gradient avec l’âge : augmentation de 1,5 mmHg par 10 ans
CAPNOGRAMME


Capnogramme de temps et capnogramme
de volume
Volume :
 pas de segment inspiratoire

Temps :
 Permet surveillance de patients non
ventilés
 Surveillance de l’inspi- et expiration
 Faible évaluation de l’état de V / Q
 Difficulté d’évaluer l’espace mort
B
• 2 SEGMENTS :
C
 Expiratoire (3 phases)
 Inspiratoire
A
D
A
• 2 ANGLES
Capnography.com
PHASE I (espace D-A)
• Fin de l’inspiration
• CO2 des voies aériennes
• Vidange de l’espace mort anatomique
• Espace mort absolu
• [ CO2 ] = 0
POINT A :
B
C
A
D
• Expiration initiale de gaz
ne participant pas aux échanges
A
POINT C :
• PET CO2 (~ PA CO2)
Capnography.com
PHASE II (espace A-B)
• Apparition du CO2 dans les gaz
• Mélange des gaz de l’espace mort au gaz alvéolaire
• Ascension lente si poumon inhomogène
ANGLE α
B
C
A
D
A
• Normal à 105 °
•Reflète la spasticité
• Varie avec la pente
• Corrélé au DEP
• Indication indirecte
de l’état de V/Q
PHASE III (espace B-C )
• Plateau alvéolaire = Expiration du CO2 des alvéoles
• Pente ascendante car :
• élimination du CO2 est régulière
• vidange tardives des alvéoles distales = rapport V/Q petit
• asynchronisme de vidange
•  perfusion et  ventilation
•  pente si poumon inhomogène
B
C
A
D
ANGLE ß
A
• Angle droit
• Etat de réinhalation
Capnography.com
PHASE 0 (espace C-D)
• Inspiration
• Inhalation de gaz dépourvu de CO2
• Chute rapide de [ CO2 ] vers 0
VARIATION BRUTALE DE PET CO2
=
SITUATION CRITIQUE
ANOMALIES
Production de CO2
Transport = débit cardiaque
Ventilation alvéolaire
Techniques
4 méthodes :
– Spectrométrie de masse :
méthode de référence
Sépare les gaz en fonction de
leur poids moléculaires
Analyse de plusieurs gaz
simultanément
Bloc
Impossible en médecine d’urgence
– Spectrométrie Raman :
Rayon laser argon haute intensité
Analyse multi gaz
Pas en France
Méthode colorimétrique :
–
–
–
–
–
Semi quantitative
Papier filtre
Marginale
Pourpre < 0,5 %
Jaune > 2 %
Spectrophotométrie d’absorption
infrarouge :
– La plus employée
– Faisceau IR traversant les gaz
– Comparaison avec échantillon
référence
– Rapide

CO2 absorbe fortement les Infrarouges (λ = 4,3 µm)

Comparaison de la différence d’absorption entre le mélange
gazeux et un mélange de référence à concentration connue

TYPE ASPIRATIF : (sidestream) Echantillonnage LATERAL
+

+
-
 Permet une étude multi gaz, cellule dans la machine, comparaison à
échantillon de référence
 secrétions = obstruction, fuite, distorsion du signal
NON ASPIRATIF : (meanstream) Echantillonnage CENTRAL
 lecture directe, rapide, sans distorsion,
 augmente l’espace mort, fragilité

Précision de 0,2 %

Mesure faussée si O2 ou protoxyde d’azote mais correction
automatique
MESURE NASALE

Surveillance d’un patient en ventilation spontanée MAIS :
 Mélange du CO2 expiré avec O2 inhalé
 Ventilation par la bouche
 Débit O2 > 4 L / min
 Hypoventilation
 PET CO2
Surveillance de la variation de la valeur
ABSENCE DE CAPNO

Intubation oesophagienne :
 La SpO2 peut rester normale pendant
plusieurs dizaines de secondes

Arrêt cardiaque:

Bronchospasme :

Déconnexion du circuit:

 Spiromètrie conservée
 Élévation des pressions dans le circuit
 spirométrie nulle
Dysfonctionnement du
capnomètre, obstruction de la
sonde, fuites
Capnography.com
Ventilation alvéolaire
Production de CO2
Hypothermie

Perfusion pulmonaire
 Dc
Collapsus
Hypovolémie
EP
ACR
PET CO2
Hyperventilation (Vt, fr)
Apnée
Obstruction VA
Extubation
Problèmes techniques
Fuites
Débranchement
Anomalies du ventilateur
Ventilation alvéolaire
Production de CO2
Fièvre
Hyperthermie maligne
Bicarbonates
 PET CO2
Hypoventilation
(Vt, fr)
Obstruction VA
Perfusion pulmonaire
 Dc
HTA
Problèmes techniques
Fuites
Anomalies de valves
Anomalies du ventilateur

PRONOSTIC :
Cantineau et al. Crit Care Med 1996 ; 24 : 791-6.
Asplin et al. Ann Emerg Med 1995 ; 25 : 756-61
Callaham et al. Crit Care Med 1990 ; 18 : 358-62

Valeur pronostique (AC avec activité électrique !) :
Levine et al. N Engl J Med 1997;337 : 301-6
PET CO2 > 10 mmHg au cours des 20 premières min. de réa
 Probabilité de RACS
PET CO2 initiale > 15 mmHg  91% de RACS
PET CO2  10 mmHg après 20 min de réa
 100% décès
ATTENTION :
• ADRENALINE :  PET CO2 (50% 1 min après IVD)
• BICARBONATES :  PET CO2
Ne JAMAIS HYPERVENTILER un patient après un AC :
 Pa CO2 entraine une  de D de perfusion coronaire et cérébral
B.P.C.O.
40
Augmentation de la pente
du plateau expiratoire
20
CHRU LILLE
Courbe normale
Attention à ne pas vouloir obtenir
une ET CO2 normale, mais celle de base
BRONCHOSPASME
40
Augmentation des résistances
Expiratoires
20
Courbe normale
Phase II : prolongée, progressive
Phase III :  pente
CHRU LILLE
EMPHYSEME
Inversion de la pente
40
20
Courbe normale
Destruction du système capillaire alvéolaire
REPRISE DE VENTILATION SPONTANEE
Encoche lors du plateau = cleft
40
20
-Douleur
-Insuffisance de sédation
-Hypercapnie
-Hoquet
Courbe normale
ASYNCHRONISME VENTILATOIRE
DES DEUX POUMONS
Plateau biphasique
40
20
Courbe normale
Compression pulmonaire extrinsèque
Embolie pulmonaire
Fistule Broncho-pleurale
40
Plateau biphasique
+ chute ET CO2
20
Courbe normale
- Désaturation
-Fuite
-Drain thoracique bulle a nouveau
Cycle de ventilation mécanique pendant une
ventilation spontanée
Courbe normale
40
20
Bronchospasme avec auto-pep
Courbe normale
40
20
-Angle alpha augmenté
-Chute de la pression artérielle
-Pas de retour à la ligne de base = auto pep
Sonde d’intubation mobile
Courbe normale
40
20
- Plateau bosselé
- orifice de la sonde au dessus des cordes vocales
-Transmission de l’ecg
AVENIR

EVALUATION DU DEBIT CARDIAQUE :






DIAGNOSTIC D’EMBOLIE PULMONAIRE :





Technique de réinhalation, mesure non-invasive
Mesure de l’espace mort par réinhalation de CO2
Estimation du shunt par SpO2 et FiO2
Déduction par Equation de Fick du débit cardiaque
Monitoring du Débit cardiaque
Calcul de surface sous la courbe
Évaluation de l’espace mort alvéolaire : équation de Bohr
Calcul d’un ratio, CHOPIN, CCM 1990
Spécificité : 100 %, sensibilité : 48 %
EVALUATION DU BRONCHOSPASME :




Mesure de la pente du plateau alvéolaire
Ajustement de la PeeP
Guider l’intubation à l’aveugle
Surveillance d’un patient en VS.