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Réinspiration partielle de CO2 

Basé sur le principe de Fick, le NICO™ utilise la technique de la réinspiration partielle de CO2. Le débit cardiaque est proportionnel au changement du CO2 éliminé divisé par le changement simultané de la PCO2 expirée. Le principe de Fick stipule que le débit de sang à travers les poumons est égal au rapport entre la prise ou l'élimination d'un gaz (V) et la différence en concentration de ce gaz entre le sang rentrant (Cv) et le sang quittant (Ca) les poumons. Pour le CO2, l'équation est la suivante: 
 
DC = VCO2 / (CvCO2 - CaCO2) 
 
où:        DC : débit cardiaque
             VCO2 : élimination de CO2
             CvCO2 : concentration veineuse mêlée centrale
             CaCO2 : concentration artérielle
 
Le débit cardiaque est supposé rester le même pendant une période de ventilation normale et pendant une courte période avec reventilation partielle (R):
 
    DC = VCO2 / (CvCO2 - CaCO2) = VCO2 R / (CvCO2 R - CaCO2 R)
 
Le changement en CaCO2 est mesuré par les modifications induites dans la pression télé-expiratoire de CO2 (PetCO2) ; le flux de gaz est mesuré par un capteur de débit respiratoire (tube de Pitot); la CaCO2 est égale à la CetCO2 corrigée par le facteur de dissociation du CO2; la CvCO2 est supposée stable pendant les mesures, donc peut être éliminée de l'équation. La valeur du débit cardiaque étant égal dans les deux situations avec et sans réinspiration, celui-ci est donc proportionnel à: 
 
    DC = VCO2 - VCO2 R  / CaCO2 - CaCO2 R
    DC = DVCO2 / DCetCO2
 
Pour calculer le contenu alvéolaire en CO2, l'appareil utilise la formule:
 
    CaCO2 = (6.957 [Hb] + 94.864) • log (1.0 + 0.1933 PaCO2)
 
La correction pour un éventuel shunt est calculée à partir de la FiO2 et de la SpO2 par les graphiques de Nunn [2]. L'effet shunt est supposé stable pendant la durée des mesures. Le système consiste en une valve et un circuit de réinspiration ajoutés sur le circuit respiratoire du ventilateur; le système contient un capteur de CO2 et un flux-mètre respiratoire. La technique comporte trois périodes. Après 60 secondes de respiration normale où sont estimées la PetCO2 et la production de CO2 (VCO2) (phase 1), une valve de réinspiration est automatiquement ouverte pour introduire une boucle de réinspiration dans le circuit pendant 50 secondes (phase 2), et la différence de VCO2 et de PetCO2 est mesurées. La fermeture de la valve réintroduit les conditions standards (phase 3, durée 70 secondes). La valeur du débit cardiaque est affichée toutes les trois minutes. 
 
Le système est simple et non-invasif puisqu’il interpose une tubulure sur le circuit respiratoire d’un malade intubé. Il renouvelle la mesure de débit cardiaque toutes les 3 minutes. Les conditions ventilatoires doivent être stables : volume courant 10 ml/kg, fréquence respiratoire 8-12 cycles/min et PetCO2 35-40 mmHg [4]. La technique perd sa validité en cas de BPCO, de très haut ou de très bas débit cardiaque, et lors de laparoscopie [7]. Le DC est sous-estimé en cas de large différence entre la PetCO2 et la PaCO2 [95]. La comparaison avec les mesures de la Swan-Ganz est satisfaisante (biais 0.3 L/min), mais le NiCO™ a tendance a sous-estimer le débit cardiaque [3]. Bien qu’elle soit correcte (r = 0.88) [1,7], la corrélation avec les mesures classiques de débit cardiaque est insuffisante pour assurer la prise en charge des patients en chirurgie cardiaque avec ce seul monitorage [6]. 
 
Le NICO est tombé en désuétude, mais le principe de Fick appliqué au CO2 continue à être investigué comme méthode de mesurer le débit cardiaque de manière automatique et semi-continue. La dernière en date utilise des séries itératives de tests pendant lesquels la ventilation alvéolaire et l’élimination de CO2 sont contrôlés par élévation et maintien de la PeCO2 à 10 mmHg au dessus de sa valeur de départ. En calculant la PiCO2 nécessaire à stabiliser la PeCO2 au moyen de l’équation de Fick, on peut calculer le débit cardiaque par approximations successives. Lorsque les valeurs obtenues par répétitions itératives du test se stabilisent, le DC calculé peut être considéré comme la valeur réelle du débit cardiaque [5]. Ce système n’a pas encore d’application clinique.
 
 
NiCO
Basé sur le principe de Fick, le NICO™ utilise la technique de la réinspiration partielle de CO2 montée sur le circuit respiratoire du ventilateur. Le débit cardiaque est proportionnel au changement du CO2 éliminé divisé par le changement simultané de la PCO2 expirée : DC = VCO2 / (CvCO2 - CaCO2).


© CHASSOT PG  Août 2010, dernière mise à jour Août 2017

 
Références 
 
  1. BOTERO M, HESS P, KIRBY D, et al. Measurement of cardiac output during coronary artery bypass grafting: Comparison of pulmonary artery catheter, non-invasive partial CO2 rebreathing and direct aortic flow. Anesth Analg 2000; 90:SCA87
  2. BOTERO M, LOBATO EB. Advances in non-invasive cardiac output monitoring: an update. J Cardiothoec Vasc Anesth 2001; 15:631-40
  3. GUERET G, KISS G, KHALDI S, et al. Comparison of cardiac output measurements between NICO and the pulmonary artery catheter during repeat surgery for total hip replacement. Eur J Anaesthesiol 2007; 24:1028-33
  4. GUERET G, ROSSIGNOL B, KISS G, et al. Cardiac output measurements in off-pump coronary artery surgery: comparison between NICO and the Swan-Ganz catheter. Eur J Anaesthesiol 2006; 23:848-54
  5. KLEIN M, MINKIVICH L, MACHINA M, et al. Non-invasive measurement of cardiac output using an iterative, respiration-based method. Br J Anaesth 2015; 114:406-13
  6. MIELCK F, BUHRE W, HANEKOP G, et al. Comparison of continuous cardiac output measurements in patients after cardiac surgery. J Cardiothorac Vasc Anesth 2003; 17:211-6
  7. ODENSTEDT H, STENQVIST O, LUNDIN S. Clinical evaluation of a partial CO2 rebreathing technique for cardiac output monitoring in critically ill patients. Acta Anaesthesiol Scand 2002; 46:152-9
06. Le monitorage en anesthésie cardiaque