Capnographie: valeurs de CO₂ mesurées, courbes et tendances
Capnographie: définition
La capnographie correspond à la mesure continue de la concentration télé-expiratoire de CO₂ (etCO₂) dans l’air expiré, qui a recours à la spectroscopie infrarouge par flux latéral dans les ventilateurs WEINMANN. La concentration de CO₂ dans l’air expiré est le paramètre le plus important de la surveillance du traitement ventilatoire. Cela permet d’exclure avec certitude une mauvaise position du tube endotrachéal et de contrôler le succès de la ventilation.
C’est dans le ventilateur MEDUMAT Standard² que WEINMANN vous propose une option de capnographie.
Avantages de la capnographie
- Surveillance plus large des valeurs de CO₂ mesurées
- Diagnostic amélioré des dysfonctionnements pulmonaires tels que l’asthme
- Contrôle fiable de la position du tube endotrachéal après l’intubation
- Assistance après constatation d’un RACS pendant la réanimation cardio-pulmonaire
- Mesure et représentation continues de la valeur de concentration télé-expiratoire de CO₂
Qu’est-ce que la concentration télé-expiratoire de CO₂ ?
La concentration télé-expiratoire de CO₂ (etCO₂) fait partie de l’air expiré qui est déterminé lors d’une capnographie. La concentration télé-expiratoire de CO₂ est mesurée à la fin de l’expiration, lorsque l’air expiré n’est plus mélangé avec un volume d’espace mort sans CO₂.
La concentration télé-expiratoire de CO₂ dépend aussi bien de la production de CO₂ que de l’élimination du CO₂. Il est possible d’agir sur cette dernière par le biais de la ventilation pulmonaire et de la perfusion, c’est-à-dire par l’intermédiaire de l’irrigation du cœur et des poumons. Lors de la ventilation, des réglages effectués sur le ventilateur jouent également un rôle essentiel. Il s’agit par exemple du réglage de la fréquence ventilatoire et du volume courant.1
Quelle est la corrélation entre la concentration télé-expiratoire de CO₂ et le paCO₂?
La pression partielle de dioxyde de carbone (paCO₂) est déterminée dans le sang artériel grâce à une gazométrie artérielle. Elle indique la part de dioxyde de carbone dans la pression totale de l’air respiré. La plage normale pour la pression partielle de CO₂ en fin d’expiration se situe entre 33 mmHg et 43 mmHg. Cela correspond à une concentration télé-expiratoire de CO₂ de 4,3 % vol. à 5,7 % vol.
La courbe de dissociation hyperbolique de CO₂ reflète la dépendance entre la concentration télé-expiratoire de CO₂ et la pression partielle de CO₂ : plus la pression partielle de CO₂ dans le sang est élevée, plus la concentration télé-expiratoire de CO₂ l’est également.
Comment la concentration télé-expiratoire de CO₂ est-elle déterminée ?
La mesure de CO₂ consiste à prélever un échantillon de gaz pour le guider dans une dérivation de mesure optique. Un filtrage par longueurs d’ondes est ensuite effectué. Les résultats sont convertis à l’aide de microprocesseurs et affichés numériquement et graphiquement sur l’écran.
La teneur en CO₂ de l’air expiré peut être mesurée de deux manières dans le cadre d’une capnométrie ou d’une capnographie :
1. Méthode par flux principal (mainstream)
Avec la méthode par flux principal, une cuvette de mesure située entre le tube endotrachéal et le raccord en Y détermine l’absorption de lumière infrarouge.
Avantages :
Lors de la mesure, il n’y a pas de décalage dans le temps et la quantité d’air totale peut être prise en compte.
Inconvénients :
Lorsque la méthode par flux principal est utilisée, la cuvette de mesure supplémentaire entre la valve patient et le tube endotrachéal entraîne une augmentation du volume d’espace mort. Cela joue notamment un rôle en cas de ventilation de jeunes enfants ou de nourrissons.
De plus, la cuvette de mesure doit être chauffée à une température constante de 39 °C afin d’empêcher une altération de la mesure due à de l’eau condensée, donc une mesure erronée.
La méthode par flux principal s’accompagne en outre d’un risque accru de débranchement dû à la cuvette de mesure ajoutée.
2. Méthode par flux secondaire (sidestream)
Avec la méthode par flux secondaire ou latéral, une petite quantité d’air est en permanence aspirée et guidée vers le détecteur, où la mesure est effectuée.
Avantages :
La méthode par flux latéral peut également être utilisée sur des patientes et patients non intubés via des lunettes nasales avec conduit d’aspiration de CO₂. La méthode par flux secondaire offre également le grand avantage de ne pas nécessiter de cuvette de mesure supplémentaire. Le volume d’espace mort du circuit patient est donc nettement réduit et le tuyau de ventilation côté patient est également moins lourd.
Inconvénients :
La mesure de la concentration télé-expiratoire de CO₂ par la méthode par flux secondaire est effectuée avec un léger décalage dans le temps et est donc un peu plus lente que la mesure par flux principal.
Indications: domaines d’utilisation de la mesure de CO₂
La capnographie est utilisée pour le monitorage dans l’anesthésie et la médecine de soins intensifs ainsi que dans les services de secours et pour les transports de soins intensifs. Une mesure de CO₂ est notamment recommandée dans les cas suivants :
- Pour surveiller et réguler la ventilation
- Pour améliorer le diagnostic de dysfonctionnements pulmonaires, par exemple en cas d’asthme ou de BPCO
- La Société allemande d’anesthésiologie et de médecine de soins intensifs (Deutsche Gesellschaft für Anästhesiologie und Intensivmedizin, DGAI) recommande la capnographie dans ses directives pour le contrôle de position du tube endotrachéal.2
- Les directives du Conseil européen de réanimation (European Resuscitation Council, ERC) recommandent la capnographie lors de la réanimation cardio-pulmonaire pour le monitorage de la RCR et la constatation d’un RACS.3
- Le Conseil allemand de la réanimation cardio-pulmonaire (Deutsche Rat für Wiederbelebung) recommande la mesure de CO₂ pour contrôler la position du tube endotrachéal.4
Hypocapnie: faible pression partielle de dioxyde de carbone
L’hypocapnie décrit l’état où la pression partielle de dioxyde de carbone dans le sang artériel tombe en dessous de la plage normale. L’hypocapnie a différentes causes.
- Hyperventilation absolue : il y a une expiration accrue de CO₂.
- Température corporelle basse : la fréquence respiratoire et la profondeur de la respiration diminuent et les processus métaboliques ralentissent. Cela entraîne une production réduite de CO₂.
- Choc : le corps commence la centralisation, ce qui signifie que les vaisseaux périphériques sont rétrécis et que moins de sang circule. Comme les extrémités sont moins vascularisées, il y a une diminution de la production de dioxyde de carbone dans les tissus.
La concentration de CO₂ ayant un impact sur l’équilibre acido-basique, une hyperventilation peut provoquer une hausse de la valeur de pH dans le sang artériel.2 Étant donné que le dioxyde de carbone est acide, l’expiration accrue de CO₂ peut entraîner une alcalose respiratoire se manifestant par des symptômes tels que confusion, vertiges et crampes.3
Hypercapnie: pression partielle élevée de dioxyde de carbone
L’hypercapnie est une teneur élevée en CO₂ dans le sang. Sa cause la plus fréquente est l’hypoventilation.
Lors de l’hypoventilation, la respiration trop superficielle ne permet pas de mettre suffisamment de CO₂ à disposition dans les poumons pour permettre les échanges gazeux. Le CO₂ n’est donc pas évacué du corps en quantité suffisante et s’accumule dans le sang, ce qui fait augmenter la pression partielle de dioxyde de carbone.
La diminution de l’expiration de CO₂ est susceptible de déclencher une acidose respiratoire pouvant provoquer maux de tête, états anxieux, vertiges et confusion.4 Par ailleurs, si l’insuffisance respiratoire continue à progresser, elle peut aboutir à une narcose au CO₂ entraînant des troubles de la conscience voire, dans les cas extrêmes, une perte de conscience.5
Mesure de CO₂ lors de la ventilation
Lors de la ventilation, l’élimination du CO₂ doit être régulée de manière à ce que la valeur de pH du sang reste normale ou revienne dans la plage cible. La valeur de paCO₂ est indirectement proportionnelle à la ventilation alvéolaire (VTalv/min), laquelle quantifie le volume qui parvient réellement dans les alvéoles. Ce volume correspond à la différence entre volume courant (Vt) et ventilation de l’espace mort.
Une augmentation du volume par minute entraîne ainsi une baisse de la pression partielle de CO₂, et inversement. Dans le cas des patientes et patients qui présentent des valeurs élevées de concentration télé-expiratoire de CO₂, il faut donc augmenter le volume par minute administré.
Ceci est possible par augmentation de la fréquence ventilatoire, par adaptation du volume dans le cas de la ventilation en volume contrôlé, ou encore par relèvement du niveau supérieur de pression dans le cas de la ventilation en pression contrôlée. Un seuil supérieur élevé a pour effet de dilater plus fortement les poumons, ce qui permet d’y faire pénétrer un volume plus élevé.
Si la concentration télé-expiratoire de CO₂ est réglée sur une valeur trop basse lors de la capnographie, la ventilation des personnes concernées doit être réduite. Pour cela, il est possible d’abaisser la fréquence ventilatoire ou de réduire le niveau supérieur de pression, dans le cas de la ventilation en pression contrôlée, ou le volume, dans le cas de la ventilation en volume contrôlé.
Les adaptations individuelles doivent se faire sur la base de l’état de la patiente ou du patient ainsi qu’en fonction de la compliance de son système respiratoire et de la résistance de ses voies respiratoires. Étant donné que les valeurs de concentration télé-expiratoire de CO₂ n’évoluent que lentement, les adaptations doivent se faire par petits paliers 1,6
Analyse des valeurs de CO₂ mesurées lors de la ventilation
La mesure de CO2 fournit de précieuses informations pour l’analyse de la ventilation et permet une surveillance précise de la gestion des voies respiratoires.
Une baisse soudaine du dioxyde de carbone télé-expiratoire quasiment jusqu’à zéro peut être l’indice d’un débranchement du système de ventilation, d’un changement de position du tube endotrachéal ou d’une obstruction complète de ce dernier par accumulation de sécrétions. En présence de tels changements, il est nécessaire de vérifier immédiatement que le tube endotrachéal est correctement positionné et que les voies respiratoires ne sont pas totalement obstruées. Une extubation accidentelle, une intubation œsophagienne ou un dysfonctionnement du ventilateur pourraient également se manifester de la sorte lors de la capnographie.
Une baisse de la concentration télé-expiratoire de CO₂ à des valeurs restant au-dessus de zéro peut être due à différents problèmes, dont des fuites dans le système de ventilation, des changements partiels de la position du tube endotrachéal ou une occlusion partielle des voies respiratoires. Un tube situé dans l’hypopharynx pourrait lui aussi être à l’origine de cette évolution.
Une diminution exponentielle de la concentration télé-expiratoire de CO₂ lors de la ventilation peut être provoquée par une baisse de tension soudaine ou un pontage cardio-pulmonaire. Dans des cas plus sérieux, ce changement peut toutefois être l’indice d’états graves tels qu’une embolie pulmonaire, une forte hémorragie ou un arrêt cardiovasculaire nécessitant une intervention médicale immédiate.
Une concentration télé-expiratoire de CO₂ restant constamment à un bas niveau lors de la ventilation peut être la manifestation d’une hyperventilation due à un volume par minute trop élevé ou à une faible température corporelle. Inversement, un niveau constamment élevé peut être provoqué par une dépression respiratoire due à des médicaments, par une alcalose métabolique ou à une ventilation par minute insuffisante.
Le monitorage complet par le biais de la capnographie permet une analyse précise du paramètre de la concentration télé-expiratoire de CO₂, facilite l’adaptation du traitement ventilatoire et contribue à l’optimisation des soins administrés à la patiente ou au patient.7
Mesure de CO₂ lors de la réanimation cardio-pulmonaire
La mesure de CO2 joue un rôle de plus en plus important lors de la réanimation cardio-pulmonaire : d’un côté parce que la mesure de CO₂ permet d’obtenir des informations importantes susceptibles d’avoir un impact déterminant sur les soins de réanimation cardio-pulmonaire. De l’autre côté, les résultats de la mesure de CO2 doivent toujours faire l’objet d’un examen critique. Les massages cardiaques (généralement à 100-120/min) génèrent en effet des flux d’air à fréquence élevée près de l’orifice du raccord patient, lesquels peuvent fausser les mesures en provoquant des valeurs basses.
Souvent, la valeur mesurée est toutefois si significative qu’il est possible d’en tirer des conclusions importantes :
- Le patient a-t-il été correctement intubé ? Si oui, cela doit se manifester après quelques ventilations par une augmentation de la valeur de CO2 mesurée.
- La qualité du massage cardiaque est-elle suffisante ? Étant donné que le degré et la fréquence de pression ont une influence déterminante sur les échanges gazeux dans les poumons, la valeur de CO2 mesurée lors de la réanimation cardio-pulmonaire constitue un indicateur important pour juger de l’efficacité du massage cardiaque. De plus, la valeur de CO2 mesurée permet de déterminer si le patient est ventilé à la fréquence ventilatoire appropriée. Il est ainsi possible d’éviter une hyperventilation.
- Le patient a-t-il retrouvé une circulation spontanée ? Dès que le cœur recommence à pomper par lui-même, ceci se traduit par une augmentation brusque de la valeur de CO2 mesurée. C’est la courbe de CO2 qui permet d’observer le mieux cette évolution.
- Si la valeur de CO2 mesurée reste longtemps très basse, il faudra vérifier, lors de l’analyse de la situation, que les mesures de réanimation cardio-pulmonaire déployées sur le patient procurent encore les effets bénéfiques souhaités. Il est très important dans ce cadre de ne voir dans la mesure de CO2 que l’un des multiples paramètres à considérer.
La capnographie chez WEINMANN
WEINMANN utilise la méthode de mesure par flux latéral, qui consiste à prélever un échantillon de gaz au moyen du tuyau de ventilation et à l’analyser.
Le ventilateur WEINMANN MEDUMAT Standard² permet non seulement l’affichage numérique de la valeur de CO₂, mais également l’affichage de courbes (capnographie) et de tendances pour la surveillance de la ventilation.
Vous pouvez choisir un modèle MEDUMAT Standard² avec ou sans capnographie. Vous avez besoin pour celle-ci du circuit patient adapté, permettant la mesure de CO₂ pendant la ventilation.
La surveillance du traitement ventilatoire est ainsi améliorée, et vous bénéficiez d’une assistance supplémentaire pour la RCP et l’ISR.
Par ailleurs, vous pouvez lancer la capnographie avec MEDUMAT Standard² indépendamment d’une ventilation en cours pendant l’inhalation d’oxygène pour contrôler le taux de dioxyde de carbone dans l’air expiré.
1https://www.thieme-connect.de/products/ebooks/lookinside/10.1055/b-0034-20966
3https://cprguidelines.eu/assets/posters/Leitlinien-kompakt_08.11.2021.pdf
4 https://leitlinien.dgk.org/files/2022_kommentar_kardiopulmonale_reanimation_druck.pdf
7 https://www.draeger.com/Content/Documents/Products/co2-measurement-bk-gesamt-9097449-de.pdf