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ACADEMIE DE PARIS

Année 2012

MEMOIRE

pour l’obtention du DES

d’Anesthésie-Réanimation

Coordonnateur : Monsieur le Professeur Didier JOURNOIS

par

Baptiste ALMECIJA

Présenté et soutenu le 23 octobre 2012

Evaluation de la mesure transcutanée de la PtCO2 lors des bronchoscopies interventionnelles pratiquées en Jet-

Ventilation; résultats préliminaires.

Travail effectué sous la direction du Dr Morgan LEGUEN Relu et validé par le Pr Marc FISCHLER Chef de service – Département d’anesthésie Hopital Foch, Suresnes


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Remerciements

- Aux membres du jury les professeurs Hawa Keita, Didier Journois, Frédéric Mercier et Gilles Orliaguet. Je vous remercie d’avoir accepté d’évaluer ce travail.

- Au professeur Marc Fischler et au Docteur Morgan Leguen pour votre grande

aide, votre gentillesse et votre disponibilité.

- A Jean-François Dreyfus pour votre aide en statistiques.

- A Youssef Aouad pour votre soutien informatique.

- Aux Dr Bourgain, Pr Orliaguet, Pr Samama et Pr Journois pour votre soutien qui m’a beaucoup aidé au cours de mon internat.

- Et un grand merci à toute l’équipe médicale et paramédicale du département

d’anesthésie de l’hôpital Foch pour leur patience et leur participation au bon déroulement de l’étude.

- Au Dr Mariani, pour ta relecture et tes précieux conseils.


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Table des matières

Liste des abréviations .............................................................................................. 4

I. Introduction ..................................................................................................... 5

II. Matériel et méthodes ...................................................................................... 9

1. Recrutement des patients .............................................................................. 9

2. Procédure ...................................................................................................... 9

3. Principe de fonctionnement du moniteur utilisé ........................................... 12

4. Analyse statistique ....................................................................................... 13

5. Critères de jugement ................................................................................... 15

III. Résultats ........................................................................................................ 16

1. Caractéristiques des patients ...................................................................... 16

3. Comparaison entre PtCO2 et PaCO2 ........................................................... 21

4. Comparaison entre EtCO2 et PaCO2 ........................................................... 24

5. Autres résultats............................................................................................ 27

a. Indice de masse corporelle ...................................................................... 27

b. Indice de perfusion ................................................................................... 28 c. Praticité du système de monitorage ......................................................... 30

IV. Discussion ..................................................................................................... 31

V. Conclusion .................................................................................................... 38

VI. Documents annexes ..................................................................................... 39

VII. Références bibliographiques ....................................................................... 42

Résumé .................................................................................................................... 44


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Liste des abréviations ASA score score de l’American Society of Anesthesiologists

BPCO Broncho-Pneumopathie Chronique Obstructive

cm Centimètre

CO2 Dioxyde de carbone

CPP Comité de Protection des Personnes

DS Déviation standard

EtCO2 Fraction expirée en CO2

FC Fréquence cardiaque

FiO2 Fraction inspirée en oxygène

Hz Hertz

IC95 Intervalle de confiance à 95%

IMC Indice de masse corporelle

IP Indice de qualité du signal de PtCO2

kg Kilogramme

PaCO2 Pression artérielle en CO2

PAM Pression artérielle moyenne

PNI Pression artérielle non invasive

PtCO2 Pression transcutanée en CO2

SpO2 Saturation artérielle en oxygène

T1 Prélèvement de sang artériel par ponction radiale réalisé à cinq minutes

du début de la Jet-Ventilation

T2 Prélèvement de sang artériel par ponction radiale réalisé entre la 10ème

et la 20ème minute

T3 Prélèvement de sang artériel par ponction radiale réalisé lorsque l’acte

opératoire est considéré comme terminé.


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I. Introduction

Les interventions sur l’arbre trachéo-bronchique par voie endoscopique sont

réalisées la plupart du temps au moyen d’un fibroscope souple sous anesthésie

locale. Cependant, certaines procédures, comme l’utilisation du laser ou la mise en

place d’endoprothèse bronchique, nécessitent l’utilisation d’un bronchoscope rigide

et imposent la réalisation d’une anesthésie générale. La technique de ventilation

utilisée est la Jet-Ventilation à haute fréquence (1).

La Jet-Ventilation consiste en l’injection manuelle ou automatique de gaz à haute

vélocité au travers d’un injecteur de faible diamètre dans les voies aériennes.

Il existe trois manières d’insuffler les gaz selon la localisation de l’injecteur :

- La voie préglottique dans laquelle l’extrémité distale de l’injecteur se trouve

juste en amont du larynx. Les risques principaux étant l’hypoventilation et

l’insufflation oesophagienne.

- La voie transglottique dans laquelle l’injecteur est placé par voie orale ou

nasale afin que son extrémité terminale soit située dans la trachée.

- La voie transtrachéale dans laquelle l’injecteur est introduit dans la trachée

au travers de la membrane inter-crico-thyroïdienne. Cette technique est la

plus fiable et le risque de complications lors de la ponction trachéale est

faible (2).

Les appareils de Jet-Ventilation à haute fréquence tronçonnent le débit à une

fréquence réglable de 0,1 à 10 Hz. La pression en amont de l’injecteur est élevée et

chute rapidement en aval de l’injecteur en se transformant en énergie cinétique. Ce

phénomène s’accompagne d’un effet Venturi (3). Le théorème de Bernoulli permet

de comprendre ce phénomène : si le débit de fluide est constant et que le diamètre


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diminue, la vitesse augmente nécessairement; du fait de la conservation de l'énergie.

L'augmentation d'énergie cinétique se traduit par une diminution d'énergie élastique,

c'est-à-dire une dépression. Celle-ci génère donc un appel d’air.

En début de cycle, la pression en sortie d’injecteur est presque nulle. Au fur et à

mesure des injections de gaz, la pression en sortie d’injecteur va augmenter d’autant

plus rapidement que les résistances d’aval sont élevées et les gaz ne vont plus se

diriger vers la trachée mais refluer vers la filière laryngée (4).

La Jet-Ventilation assure les échanges gazeux et notamment l’oxygénation artérielle

par une augmentation de la pression moyenne au sein des voies aériennes. Celle-ci

augmente quand la pression de travail, la fréquence, et/ou quand le rapport temps

insufflation/temps total du cycle augmentent (5). Le médecin anesthésiste contrôle

l’efficacité des réglages ventilatoires par le suivi des valeurs de SpO2.

L’élimination du gaz carbonique, produit par le métabolisme du patient, dépend non

pas de la pression moyenne générée dans les voies aériennes par la Jet-Ventilation

mais du volume minute délivré. Ainsi un volume minute élevé génère une hypocapnie

ou inversement. Ce volume minute délivré est impossible à prédire.

En effet, si les conditions d’aval sont constantes, le volume délivré par le respirateur

à chaque cycle dépend du diamètre et de la longueur de l’injecteur, de la pression de

travail qui correspond à la pression en amont de l’injecteur et du rapport temps

insufflation / temps total du cycle (6). Dans ces conditions, le volume courant insufflé

est égal au volume délivré par le respirateur auquel s’ajoute le volume de gaz

entraîné par effet Venturi (3).

Le volume courant délivré pour un même patient augmente quand la pression de

travail augmente (c’est le principal déterminant), quand la fréquence diminue, et/ou

quand le rapport temps insufflation/temps total du cycle augmente. L’élimination du


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CO2 dépend plus du volume courant que du produit volume courant x fréquence

respiratoire (7).

Contrairement à la ventilation mécanique chez le patient intubé, le volume minute

délivré est difficile à évaluer en clinique et dépend des résistances de l’arbre trachéo-

bronchique d’aval ainsi que de la compliance thoracique du patient. Une

augmentation des résistances distales et/ou une baisse de la compliance thoracique

du patient induisent une diminution du volume entraîné et un accroissement du

volume refluant vers l’extérieur. Le résultat final est la baisse de la ventilation

alvéolaire du patient.

Les patients bénéficiant de bronchoscopies interventionnelles présentent, pour la

grande majorité, des pathologies pulmonaires sévères (BPCO sévère,

mucoviscidose, transplantés pulmonaires), entraînant une grande variabilité dans les

volumes courants générés sous Jet-Ventilation. Devant la faible valeur prédictive

positive des signes cliniques d’hypercapnie, il est impossible de situer le niveau de

PaCO2 atteint par ces patients au cours des bronchoscopies interventionnelles.

La mesure de la pression artérielle en CO2 (PaCO2) peut être monitorée soit

directement par la méthode de référence de l’analyse des gaz du sang artériel, soit

indirectement par mesure de la fraction expirée en CO2 (EtCO2) ou de la pression

transcutanée en CO2 (PtCO2).

Contrairement à la ventilation contrôlée utilisée habituellement chez le patient intubé

en anesthésie, la Jet-Ventilation ne permet pas un monitorage efficace de l’EtCO2.

Ce monitorage est possible lorsque la Jet-Ventilation est effectuée par voie

transglottique à l’aide d’un cathéter double lumière. Les gaz sont aspirés en continu

par une des lumières. La corrélation entre l’EtCO2 et la PaCO2 n’est pas parfaite du

fait du mélange entre gaz expirés et inspirés. L’EtCO2 a tendance à sous-estimer la


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PaCO2 (8). Pour limiter ce biais, il faut soit insuffler un grand volume, soit suspendre

la ventilation le temps nécessaire au capnographe pour aspirer un échantillon

significatif de gaz alvéolaire (9).

L’alternative consiste alors à réaliser la mesure de la PaCO2 sur des gaz du sang

artériel. C’est la méthode de référence car elle permet une mesure directe de la

PaCO2. Cependant elle présente les inconvénients suivants : monitorage discontinu,

mesure délocalisée, caractère invasif (hématome, thrombose, embolie artérielle,

ponction du nerf médian…) et qualité variable du prélèvement.

Il existe une dernière méthode de monitorage de la PaCO2 par mesure continue de la

PtCO2. Les premiers essais remontent aux années 1960. Cette méthode a bénéficié

d’une forte implication de l’industrie qui s’intéressait alors avant tout au monitorage

néonatal (10,11). Ce n’est que plus tardivement qu’elle a fait l’objet d’études chez

l’adulte, pour le suivi de patients insuffisants respiratoires chroniques, ou lors de

polysomnographies afin d’objectiver la survenue d’hypoventilation alvéolaire

nocturne et d’épisodes d’apnées (12–14). Plusieurs laboratoires industriels ont

développé des appareils capables de mesurer la PtCO2 en continu de manière non

invasive mais dont les performances n’ont pas encore été évaluées de façon

extensive dans des études comparatives.

L’objectif principal de la présente étude est d’estimer la fiabilité de la mesure

continue de la pression transcutanée en CO2 par rapport à la méthode de référence

des gaz du sang artériel au cours des bronchoscopies interventionnelles.


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II. Matériel et méthodes

Il s’agit d’une étude prospective monocentrique réalisée à l’hôpital Foch (Suresnes,

92151) entre novembre 2011 et mai 2012.

L’accord préalable du CPP Ile de France VIII a été obtenu (Annexe 1). Chaque

patient participant à l’étude a été informé clairement et loyalement de l’étude et a

donné son consentement écrit pour sa participation.

1. Recrutement des patients

Tous les patients majeurs dont l’état de santé justifiait une bronchoscopie ont été

inclus.

Les patients non inclus comportaient ceux ayant refusé leur participation ou ayant

déjà participé à l’étude ainsi que ceux dont le capital artériel ne permettait pas la

réalisation de gaz du sang artériel.

2. Procédure

Le déroulement du protocole comprend les étapes suivantes.

L’information du patient concernant le protocole est délivrée lors de la consultation

préanesthésique. Le consentement est recueilli lors de la visite préanesthésique

réalisée le jour même de l’intervention.

Une anesthésie générale et la Jet-Ventilation sont pratiquées. Il s’agit d’une

anesthésie intraveineuse totale à objectif de concentration associant propofol et

rémifentanil. Les concentrations cibles de propofol sont déterminées par le médecin

anesthésiste afin d’obtenir un index bispectral entre 40 et 60. Les concentrations

cibles de rémifentanil sont adaptées de façon à optimiser l’état hémodynamique du

patient, c’est-à-dire pour maintenir une pression artérielle moyenne (PAM) comprise


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entre 75% et 125% de la PAM de base avant l’anesthésie et une fréquence

cardiaque (FC) comprise entre 45 et 90 battements par minute. Un curare est

administré si le médecin anesthésiste en charge du patient juge qu’une

myorelaxation est nécessaire. En cas d’hypertension artérielle persistante, un bolus

de 1 à 2 mg de nicardipine est injecté suivi d’une perfusion continue. En cas

d’hypotension artérielle persistante, un remplissage vasculaire est débuté et/ou un

bolus de 3 à 9 mg d’éphédrine est administré. En cas de bradycardie persistante, un

bolus de 0,5 mg d’atropine est administré. Enfin, en cas de tachycardie persistante,

un remplissage vasculaire est effectué. Dans tous les cas, le médecin anesthésiste

s’assure que l’index bispectral se situe entre 40 et 60.

La Jet-Ventilation est connectée sur le canal latéral du bronchoscope dès que celui-

ci est en place et les réglages sont assurés par le médecin anesthésiste,

indépendamment des valeurs de PtCO2 fournies par le moniteur Sentec©. Il s’agit de

la voie transglottique. La pression de travail utilisée est réglée entre 2 et 3 bars. Le

rapport temps d’insufflation sur temps total est de 30%, et la fréquence respiratoire

de 100 cycles par minute sauf à certains moments de l’intervention où elle est

augmentée à 300. Toutes les interventions sont pratiquées en FiO2 = 1 sauf lorsque

le laser est utilisé, auquel cas elle est réglée à 0,5.

Un monitorage usuel est mis en place (fréquence cardiaque, pression artérielle non

invasive (PNI), saturation artérielle en oxygène (SpO2), EtCO2, index bispectral,

curamètre) par un moniteur multiparamétrique de marque GE.

Pour l’étude, nous avons utilisé le moniteur de PtCO2 Sentec© développé par le

laboratoire Resmed (Parc Technologique de Lyon, 292 allée Jacques Monod 69791

Saint-Priest Cedex France). Le capteur de PtCO2 est placé sur le lobe de l’oreille. Le

moniteur est utilisé selon les conseils d’utilisation du constructeur. Une calibration in


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vitro est réalisée entre chaque patient et une calibration in vivo est nécessaire au

début de chaque intervention dès que le capteur est en place. Le capteur chauffe le

lobe de l’oreille afin d’améliorer la perfusion locale. Le moniteur affiche une valeur de

PtCO2 uniquement lorsque la calibration est terminée et que la qualité de perfusion

locale est suffisante.

Trois prélèvements de sang artériel par ponction radiale sont réalisés. Le premier à

cinq minutes du début de la Jet-Ventilation (T1), le second entre la 10ème et la 20ème

minute (T2). Un troisième prélèvement est réalisé lorsque l’acte opératoire est

considéré comme fini et avant l’arrêt de l’administration des agents anesthésiques

(T3). Ces prélèvements sont réalisés au moins 5 minutes après tout changement de

réglage de la Jet-Ventilation. La mesure des gaz du sang artériel est réalisée par un

automate GEM4000 (Société Instrumentation Laboratory, 32 av de Saint Mandé

75592 Paris Cedex 12) immédiatement après leur prélèvement.

Les valeurs de PtCO2 (moniteur Sentec©) et d’EtCO2 (capnographe du moniteur GE,

mesurées après interruption momentanée de la Jet-Ventilation et insufflation

manuelle d’un grand volume courant permettant d’avoir une valeur télé-expiratoire)

sont notées dès l’obtention du prélèvement artériel.

Lors de chaque ponction artérielle, les paramètres suivants sont relevés : PNI,

PtCO2, indice de qualité du signal de PtCO2 (IP), EtCO2.

Les caractéristiques de chaque patient sont également saisies : sexe, âge, poids,

taille, score ASA, indication opératoire et pathologies pulmonaires associées.


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3. Principe de fonctionnement du moniteur utilisé

Le moniteur Sentec© (firmware 7.0 ; capteur V-sign©) développé par le laboratoire

Resmed (Parc Technologique de Lyon, 292 allée Jacques Monod 69791 Saint-Priest

Cedex France) a été utilisé pour mesurer la PtCO2 au cours de cette étude. Il se

compose d’un moniteur qui affiche la PtCO2, la SpO2, l’indice de qualité du signal IP

et d’un capteur.

La PtCO2 est calculée par le moniteur selon le principe de Severinghaus (15) (Figure

1). Lorsque l’appareil est allumé, une première calibration automatique in vitro a lieu.

Le capteur est ensuite disposé sur le lobe de l’oreille et élève la température locale

jusqu’à une température de 42°C pour augmenter la perfusion locale et donc la

qualité du signal. Une deuxième calibration in vivo a lieu à cet instant.

Enfin, le moniteur affiche en continu la valeur de PtCO2 calculée dès que l’indice de

qualité du signal est suffisant.

Figure 1 - Principe de fonctionnement du capteur V-Sign© du moniteur Sentec©


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4. Analyse statistique

Nous avons choisi une marge de 5 mmHg pour définir la non-infériorité de la mesure

transcutanée de CO2 (PtCO2) par rapport à la mesure de référence (PaCO2) et nous

supposons que l'écart-type (déviation standard, DS) de la mesure est de 7,5 mmHg.

En prenant en compte un risque bêta à 0,1 et un risque alpha de 0,05, la taille de

l'échantillon attendue est de 78 patients.

Les relations entre PtCO2 et PaCO2, entre EtCO2 et PaCO2, entre indice de masse

corporelle (IMC) et PaCO2 ont été évaluées par régression linéaire. Les coefficients

de corrélation correspondants ont été calculés par la méthode de corrélation de

Spearman. La méthode de Bland et Altman (16) a été utilisée pour déterminer les

biais moyens et les limites d’agrément correspondantes lors des comparaisons entre

les différentes méthodes de monitorage. Nous avons utilisé ici la méthode graphique

de Bland et Altman modifiée tenant compte des mesures répétées chez un même

patient (17), qui est la meilleure méthode pour vérifier si un nouveau moniteur donne

des résultats similaires à un moniteur de référence. Cette méthode étudie l’écart

existant au sein des couples de valeur de la même grandeur, obtenus par deux

moniteurs différents. On en déduit le biais (ou moyenne des différences) ainsi que les

limites d’agrément fixées à ± 2 DS par rapport au biais. Les limites d’agrément

correspondent aux limites de concordance supérieure et inférieure. Cette méthode

repose sur une interprétation graphique et c’est au clinicien de déterminer si les

limites d’agrément sont cliniquement pertinentes et acceptables.

Pour évaluer l’impact de la concordance sur la prise de décision par l’anesthésiste en

charge du patient, nous avons identifié trois classes de valeurs de pression en CO2 :

l’hypocapnie (PCO2 ≤ 40 mmHg), la normocapnie (35 < PCO2 < 45 mmHg) et


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l’hypercapnie (PCO2 ≥ 45 mmHg). Puis, à l’aide de tableaux de contingence nous

avons calculé le coefficient Kappa de Cohen pondéré (18–20) permettant d’évaluer

la concordance entre les classements pour chaque couple de valeurs PtCO2/PaCO2.

La pondération donnée à chacune des cases du tableau de contingence, reflète

l’importance que l’on attribue au désaccord. Nous avons défini comme erreurs

modérées de mesure les situations dans lesquelles la PtCO2 affichait une

hypocapnie ou hypercapnie alors que la PaCO2 correspondante était comprise entre

35 et 45 mmHg ou inversement. Le poids donné à ces erreurs a été défini à 0,5.

Nous avons défini comme erreurs graves de mesure les situations dans lesquelles la

PtCO2 affichait respectivement une hypocapnie ou une hypercapnie alors que la

PaCO2 correspondante démontrait respectivement une hypercapnie ou une

hypocapnie. Le poids donné à ces erreurs a été défini à 0.

Ce coefficient s’interprète comme la proportion de jugements concordants, soit la

proportion d'éléments classés de la même manière par les deux méthodes. Cet

indice traduit un niveau de concordance d'autant plus élevé que sa valeur est proche

de 1. Ensuite le degré d’accord est défini comme suit :

Tableau 1 - Degré d’accord et Valeur de Kappa.


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Les calculs statistiques ont été effectués avec les logiciels Medcalc et Graphpad

Prism 5. Les données sont fournies en nombre de cas (pourcentage), moyenne (±

déviation standard) ou médiane [25ème percentile ;75ème percentile].

Le seuil de significativité retenu pour les différentes analyses est p < 0,05.

5. Critères de jugement

Le critère de jugement principal est la comparaison des valeurs de PtCO2 affichées

par le moniteur avec celles de PaCO2 mesurées dans les gaz du sang artériel au

même moment.

Le critère d’évaluation secondaire concerne la comparaison des mesures d’EtCO2

aux mesures de PaCO2 retrouvées par gazométrie artérielle.


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III. Résultats

1. Caractéristiques des patients

Ces résultats concernent 33 patients inclus de février 2012 à avril 2012 (Figure 2).

Parmi les 22 non inclus, 13 (59%) ont refusé de participer, 9 (41%) avaient déjà

participé à l’étude. 4 patients ont été exclus en raison de problèmes techniques.

Figure 2 – Diagramme de flux des patients

Le sexe ratio (H/F) est de 3/1.

39% étaient évalués ASA 2, 43% ASA 3 et 7% ASA 4.

54% présentaient un trouble ventilatoire obstructif. 7% avaient bénéficié d’une

transplantation pulmonaire.

Aucun évenements indésirables graves liés à l’étude n’a été rapporté.

Les caractéristiques des patients sont résumées dans les Tableaux 2, 3 et 4.


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Taille en cm (moyenne ± DS) 170 ± 8

Poids en kg (moyenne ± DS) 67 ± 20

IMC en kg/m² (moyenne ± DS) 23 ± 7

Nombre de cas (pourcentage) évalués ASA 1 0 (0)

Nombre de cas (pourcentage) évalués ASA 2) 11 (38)



Tableau 2 – Caractéristiques générales des patients

DS = déviation standard

Pathologies pulmonaires associées Nombre de cas (pourcentage)

Trouble ventilatoire obstructif 15 (52)

Transplanté pulmonaire 2 (7)

Maladie de Wegener 1 (3)

Trouble ventilatoire restrictif 1 (3)

Tableau 3 – Pathologies pulmonaires associées aux patients

Indications opératoires Nombre de cas (pourcentage)

Endoprothèse bronchique ou trachéale 13 (45)

Désobstruction au laser 13 (45)

Biopsies 2 (7)

Corps étranger 1 (3)

Tableau 4 – Indications opératoires des patients inclus


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2. Mesures de PtCO2, PaCO2 et EtCO2

Nous avons relevé au total 66 valeurs de PtCO2, 64 valeurs de PaCO2 et 48 valeurs

d’EtCO2 (Tableau 5).

PtCO2 PaCO2 EtCO2

T1 27 27 17

T2 16 16 13

T3 23 21 17

T1 + T2 + T3 66 64 47

Tableau 5 - Nombres de mesures de PtCO2, PaCO2, EtCO2 relevées au cours des 3

temps per-anesthésiques.

Le Tableau 6 précise les valeurs moyennes des différentes mesures de PtCO2,

EtCO2 et PaCO2 pour chaque temps de l’étude. Les PtCO2, PaCO2 et EtCO2

(moyenne ± SD) pour les mesures effectuées à T1, T2 et T3 sont respectivement 41

± 12, 46 ± 15, et 35 ± 10 mmHg.

Les Figures 3 et 4 détaillent respectivement la distribution des valeurs de PaCO2 et

de PtCO2 mesurées sur l’ensemble des gaz du sang artériel. Les valeurs de PtCO2

sont comprises entre 18 et 78 mmHg pour une médiane [25ème percentile ;75ème

percentile] à 40 [32 ;50] mmHg. Les valeurs de PaCO2 sont comprises entre 20 et 92

mmHg pour une médiane [25ème percentile ;75ème percentile] à 45 [37 ;55] mmHg.

Les valeurs d’EtCO2 sont comprises entre 17 et 58 mmHg pour une médiane [25ème

percentile ;75ème percentile] à 35 [27 ;41] mmHg.


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PtCO2 PaCO2 EtCO2

T1 43 ± 12 47 ± 15 36 ± 10

T2 41 ± 13 46 ± 17 34 ± 11

T3 40 ± 12 46 ± 15 34 ± 9

T1 + T2 + T3 41 ± 12 46 ± 15 35 ± 10

Tableau 6 – Valeurs moyennes de PtCO2, PaCO2 et EtCO2 relevées au cours des 3

temps per-anesthésiques (exprimées en mmHg ± DS)

DS= Déviation Standard

20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95

0

5

10

15

PaCO2 en mmHg

No

mb

re d

e m

esu

res

Figure 3 – Histogramme de répartition des valeurs de PaCO2 mesurées au cours de

l’étude


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15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

0

5

10

15

PtCO2 en mmHg

No

mb

re d

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esu

res

Figure 4 – Histogramme de répartition des valeurs de PtCO2 mesurées au cours de

l’étude


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3. Comparaison entre PtCO2 et PaCO2

La corrélation de Spearman entre la PtCO2 et la PaCO2 retrouve un coefficient de

corrélation à 0,93 avec un intervalle de confiance à 95% compris entre 0,89 et 0,96

(p<0,001) (Figure 5).

Figure 5 – Corrélation de Spearman entre la PtCO2 et la PaCO2

Coefficient de Spearman = 0,93 IC95%=[0,89 ;0,96] p<0,001

La droite représente la régression linéaire (y = 7,7691 + 0,7243 x)

R² = 0,87 ± 4,4 p<0,001


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L’analyse de Bland et Altman retrouve un biais moyen à -5 mmHg pour des limites

d’agrément supérieure et inférieure égales à -17 et 7 mmHg (Figure 6).

Figure 6 – Comparaison de la PtCO2 à la PaCO2 par la méthode de Bland et Altman

Parmi les 21 patients présentant une PtCO2 inférieure à 35 mmHg, 2 avaient une

PaCO2 supérieure à 45 mmHg et 6 une PaCO2 comprise entre 35 et 45 mmHg.

Parmi les 21 patients présentant une PtCO2 supérieure à 45 mmHg, aucun n’avait de

PaCO2 inférieure à 35 mmHg et un seul avait une PaCO2 comprise entre 35 et 45

mmHg (Tableau 7).

Sur l’ensemble des valeurs retrouvées, 64% sont en agrément. Pour les mesures de

PtCO2 supérieures à 45 mmHg, 95% des PaCO2 correspondantes sont en agrément

alors que pour des mesures de PtCO2 inférieures à 35 mmHg, seulement 62%


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des PaCO2 correspondantes sont en agrément (Tableau 7). Nous retrouvons une

erreur modérée de mesure pour 33% et une erreur grave pour 3% des valeurs de

PtCO2 relevées.

Le coefficient Kappa pondéré a été calculé à 0,14 (p<0,001).

Tableau de contingence

PaCO2 (mmHg)

≤ 35 ]35-45[ ≥ 45

PtCO2 (mmHg)

≤ 35 13 6 2

]35-45[ 2 6 11

≥ 45 0 1 20

Tableau 7 – Tableau de contingence entre la PtCO2 et la PaCO2. L’hypercapnie est

définie pour des valeurs ≥ 45 mmHg et l’hypocapnie pour des valeurs ≤ 35 mmHg.


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4. Comparaison entre EtCO2 et PaCO2

La corrélation de Spearman entre l’EtCO2 et la PaCO2 est de 0,74 avec un intervalle

de confiance à 95% compris entre 0,57 et 0,85 (p<0,001) (Figure 7).

Figure 7 – Corrélation de Spearman entre l’EtCO2 et la PaCO2.

Coefficient de Spearman = 0,74 IC95%=[0,57 ;0,85] p<0,0001

La droite représente la régression linéaire (y = 12,7428 + 0,4822 x)

R² = 0,55


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L’analyse de Bland et Altman retrouve un biais moyen à -10 mmHg pour des limites

d’agrément supérieure et inférieure égales à -46 et 27 mmHg (Figure 8).

Figure 8 – Comparaison de l’EtCO2 à la PaCO2 par la méthode de Bland et Altman


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Sur l’ensemble des valeurs retrouvées (Tableau 8), 41% sont en agrément. Pour les

mesures d’EtCO2 supérieures à 45 mmHg, 100% des PaCO2 correspondantes sont

en agrément alors que pour des mesures d’EtCO2 inférieures à 35 mmHg, seulement

46% des PaCO2 correspondantes sont en agrément. Nous retrouvons une erreur

modérée de mesure pour 46% et une erreur grave pour 14% des valeurs de PtCO2

relevées (Tableau 8).

Le coefficient Kappa pondéré a été calculé à 0,30 (p<0,001).

Tableau de contingence

PaCO2 (mmHg)

≤ 35 ]35-45[ ≥ 45

EtCO2 (mmHg)

≤ 35 11 7 6

]35-45[ 0 3 13

≥ 45 0 0 4

Tableau 8 – Tableau de contingence entre l’EtCO2 et la PaCO2.

L’hypercapnie est définie pour des valeurs ≥ 45 mmHg et l’hypocapnie pour des

valeurs ≤ 35 mmHg


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5. Autres résultats

a. Indice de masse corporelle

La Figure 9 représente la corrélation de Spearman entre la PaCO2 moyenne par

patient et l’indice de masse corporelle des patients. Les 4 patients présentant un IMC

supérieur à 27 avaient une hypercapnie supérieure à 45 mmHg alors que les 4

présentant un IMC inférieur à 18 avaient une hypocapnie inférieure à 35 mmHg.

Corrélation de Spearman

0 20 40 600

20

40

60

80

100

Indice de masse corporellePaC

O2 m

oyen

ne p

ar

pati

en

t (m

mH

g)

Figure 9 – Corrélation de Spearman entre la PaCO2 moyenne de chaque patient et

l’indice de masse corporelle correspondant. Les droites horizontales correspondent à

PaCO2 = 35 et 45 mmHg et les droites verticales à IMC = 18 et 27.


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b. Indice de perfusion

Le Tableau 9 décrit la répartition des valeurs de l’indice de perfusion, témoin de la

qualité du signal obtenu par le capteur de PtCO2. Les valeurs s’étendent de 0,3 à 3

pour une médiane [25ème percentile ;75ème percentile] à 1 [0,8 ;2].

Nombre de valeurs 59

Minimum 0,3

25ème percentile 0,8

Médiane 1

75ème percentile 2

Maximum 3

Tableau 9 - Statistiques descriptives de l’index de perfusion (qualité du signal) affiché par le moniteur Sentec©

Nous avons effectué une analyse de Bland et Altman en considérant d’une part les

valeurs de PtCO2 pour lesquelles l’IP était inférieur à 1 et d’autre part les valeurs de

PtCO2 pour lesquelles l’IP était supérieur ou égal à 1. L’objectif de cette analyse était

de mesurer l’impact de IP sur la qualité de la mesure de PtCO2 affichée par le

moniteur.


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Les résultats de la première analyse sont reportés sur la Figure 10. Lorsque les IP

sont inférieurs à 1, le biais moyen est de - 1 mmHg avec des limites d’agrément

allant de -29 à 27 mmHg.

Figure 10 – Comparaison de la PtCO2 à la PaCO2 lorsque l’IP est <1 par la méthode de

Bland et Altman


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Lorsque les IP sont supérieurs ou égaux à 1, le biais moyen est de - 3 mmHg avec

des limites d’agrément allant de -26 à 19 mmHg (Figure 11).

Figure 11 – Comparaison de la PtCO2 à la PaCO2 lorsque l’IP est ≥ 1 par la méthode de

Bland et Altman

c. Praticité du système de monitorage

L’appareil est simple à utiliser.

Lors de son utilisation, nous n’avons pas rencontré d’effets indésirables notamment

liés au chauffage à 42°C de la zone cutanée monitorée.

Les durées de calibration ont parfois ralenti le déroulement du programme

opératoire, la calibration interne nécessaire entre chaque patient pouvant prendre

jusqu’à 5 minutes.


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IV. Discussion

A ce jour, il n’existe aucune méthode permettant de mesurer le volume minute

administré aux patients bénéficiant d’une bronchoscopie interventionnelle. Rouby et

al. (7) ont démontré la corrélation entre les variations des périmètres thoracique et

abdominal d’un même patient et les volumes courants insufflés au cours d’une

ventilation conventionnelle. Le monitorage de ces variations au cours de la Jet-

Ventilation permettait ensuite de mesurer les volumes courants. Malheureusement

cette technique n’est pas applicable en routine.

Les patients concernés par les bronchoscopies interventionnelles présentent des

pathologies pulmonaires qui rendent l’estimation des volumes administrés sous Jet-

Ventilation et donc de la PaCO2 encore plus difficile.

La présente étude qui réunit 29 patients démontre qu’il existe un risque important

d’hypercapnie au cours des bronchoscopies interventionnelles sous Jet-Ventilation.

50% de nos patients ont une PaCO2 supérieure à 45 mmHg, chez 25% elle est

même supérieure à 55 mmHg. La PaCO2 maximale mesurée était à 92 mmHg.

Ces résultats renforcent l’importance d’un monitorage efficace de la PaCO2. Cela

permettrait au médecin anesthésiste de dépister et de traiter des anomalies de la

capnie débutante. Le risque d’hypercapnie associé à l’absence de monitorage

efficace auquel s’ajoutent le risque de barotraumatisme d’environ 0,5% (2) et la

méconnaissance de ce mode de ventilation, expliquent probablement la sous-

utilisation de la Jet-Ventilation en pratique quotidienne.


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Valeur de PtCO2

Nous avons retrouvé une bonne corrélation entre la PtCO2 calculée au lobe de

l’oreille et la PaCO2 mesurée directement sur les gaz du sang artériel. Le coefficient

de corrélation est égal à 0,93 (p<0,001) pour l’ensemble des mesures effectuées et

varie très peu dans le temps. L’intervalle de confiance à 95% est compris entre 0,89

et 0,96 (Figure 5). La méthode de Bland et Altman retrouve un biais moyen de -5

mmHg mais avec des limites d’agrément très importantes allant de -17 à 7 mmHg

(Figure 6). Nos résultats sont légèrement plus favorables que ceux de Simon et al.

(21) qui ont retrouvé, sur une population de 17 patients bénéficiant d’une

bronchoscopie sous anesthésie générale, un coefficient de corrélation entre la

PaCO2 et la PtCO2 égal à 0,83 (p<0,001) et un biais moyen de -6,7 mmHg avec des

limites d’agrément inférieure et supérieure respectivement égales à -7,7 et 21,1

mmHg. Le moniteur utilisé était le Microgaz 7650 (Kontron Instruments) dont le

fonctionnement repose aussi sur le principe de Severinghaus (15).

Dans le Tableau de contingence (Tableau 7) nous avons choisi les valeurs seuils

d’hypocapnie et d’hypercapnie respectivement à 35 et 45 mmHg. Il nous indique que

pour les mesures de PtCO2 supérieures à 45 mmHg, 95% des PaCO2

correspondantes sont en agrément alors que pour des mesures de PtCO2 inférieures

à 35 mmHg, seulement 62% des PaCO2 correspondantes sont en agrément. Sur

l’ensemble des mesures de PtCO2, 64% sont en agrément avec les mesures de

PaCO2.

Les erreurs modérées concernent 33% des mesures et les erreurs graves

concernent 3% des mesures. Les erreurs graves de mesure concernent 2 patients

qui ont présenté des PtCO2 inférieures à 35 mmHg alors qu’en réalité les PaCO2

correspondantes étaient supérieures à 45 mmHg. Ces 2 patients ne présentaient pas


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d’instabilité hémodynamique, ni de vasoconstriction cutanée, ni de peau foncée.

Cependant au moment des mesures pour ces 2 patients, le moniteur affichait un

indice de perfusion égal respectivement à 0,3 et 0,4.

Le coefficient Kappa de Cohen confirme ces observations puisqu’il équivaut à 0,14.

C’est un coefficient mauvais (Tableau 1).

Ce défaut de précision peut donc amener l’équipe anesthésiste à prendre de

mauvaises décisions thérapeutiques dans le choix des paramètres ventilatoires. Si le

médecin anesthésiste avait suivi le moniteur de PtCO2, il aurait diminué la pression

de travail du respirateur afin de diminuer le volume minute et aurait ainsi aggravé

l’hypercapnie.

Plusieurs limitations techniques intrinsèques au moniteur Sentec© peuvent

expliquer ce défaut de précision.

Tout d’abord, le moniteur Sentec© ne mesure pas directement la PaCO2 mais en fait

une estimation à partir de la pression partielle cutanée en CO2. Celle-ci dépend de

nombreux paramètres comme la PaCO2, le débit sanguin cutané, le métabolisme

cutané qui produit du CO2 et les propriétés de diffusion cutanée. Ces derniers

paramètres diffèrent bien évidemment entre les patients.

Ensuite le capteur chauffe localement l’épiderme à 42°C ce qui augmente la

production locale de CO2. Lorsque la température augmente de 1°C, la PCO2 des

capillaires cutanés augmente de 4,7% et le métabolisme cutané s’accroît de 7% (22).

Même si ce phénomène est pris en compte par le moniteur, cela majore le biais et

surestime la PaCO2.

Par ailleurs, il existe un temps de latence pour que les modifications de PaCO2

s’appliquent à la microcirculation cutanée et donc à la PtCO2. Le volume minute

délivré au patient varie au cours de l’intervention. En effet, l’extrémité distale de


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l’injecteur de gaz et donc de la position du bronchoscope dans les voies aériennes,

varie en fonction des besoins de l’opérateur. Par conséquent le volume courant

généré à chaque pressurisation du circuit varie. Lorsque le site de mesure est à

44°C, le temps de latence est d’environ 2 à 3 minutes. En dessous de cette

température, le délai est majoré (23). Nous avons effectué les relevés de PtCO2 au

moment même où nous réalisions les gaz du sang artériel. Kuzuta et al. (24) ont

étudié le délai de réponse de la PtCO2 chez l’homme. Les auteurs rapportent un biais

moyen entre la PtCO2 et la PaCO2 moins important à 1 et 2 minutes qu’à 0, 3 et 4

minutes. Les résultats étaient respectivement pour 1 et 2 minutes de 0,9 ± 6,2 et 1 ±

6,2 mmHg (moyenne ± DS).

Enfin, le dernier facteur qui peut expliquer le biais observé est la qualité du signal,

définie par l’indice de perfusion d’après le laboratoire. Aucune mention relative à

l’indice de perfusion affiché par le moniteur n’a été retrouvé dans le manuel

d’utilisation fourni par le laboratoire Resmed. Nous ne savons pas ce qu’est un

« bon » indice de perfusion. Le moniteur n’affiche de valeurs de PtCO2 uniquement

lorsqu’il considère que la qualité du signal est suffisante.

50% de nos patients avaient un IP inférieur à 1. Les comparaisons de Bland et

Altman, pour les valeurs de PtCO2 et PaCO2 recueillies d’une part lorsque les IP

étaient inférieurs à 1, et d’autre part lorsque les IP étaient supérieurs ou égaux à 1,

retrouvent respectivement des biais moyens à - 1 et - 3 mmHg et des limites

d’agrément allant de - 29 à 27 mmHg et de - 26 à 19 mmHg (Figures 10 et 11). La

valeur de l’IP ne semble pas avoir d’impact sur la qualité de la valeur de PtCO2

affichée. Cependant, pour 2 de nos patients, nous avons retrouvé une erreur grave

de mesure. Les IP correspondants étaient de 0,3 et 0,4.


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Valeur de l’EtCO2

Nous avons retrouvé une mauvaise corrélation entre l’EtCO2 et la PaCO2 avec

un coefficient de corrélation à 0,74 (p<0,001) pour un intervalle de confiance à 95%

compris entre 0,57 et 0,85 (Figure 7). Le biais moyen associé était de - 10 mmHg

pour des limites d’agrément supérieure et inférieure égales à 27 et - 46 mmHg

(Figure 8). Sur ce point, nos résultats diffèrent de ceux de Simon et al. (21) qui

retrouvaient une excellente corrélation à 0,96 (p<0,001) entre l’EtCO2 et la PaCO2

avec un biais moyen à -1,9 mmHg pour des limites d’agrément supérieure et

inférieure égales à 4,5 et -7,7 mmHg. Aussi Simon et al. (21) retrouvaient une

meilleure corrélation entre l’EtCO2 et la PaCO2 qu’entre la PtCO2 et la PaCO2. Cette

différence est partiellement explicable par les caractéristiques des patients inclus

dans ces 2 études. En effet, dans l’étude de Simon et al., 5 patients sur 17 (29%)

souffraient de BPCO alors que dans la présente étude plus de la moitié présentait un

trouble ventilatoire obstructif. Or, l’augmentation de l’espace mort induit une

augmentation du gradient alvéolo-capillaire en CO2.

Nos résultats démontrent également que seulement 41% des valeurs d’EtCO2

mesurées sont en agrément avec les valeurs de PaCO2. 6 patients présentant une

PtCO2 inférieure à 35 mmHg avaient en réalité une PaCO2 supérieure à 45 mmHg

(Tableau 8).

Aussi nous avons retrouvé un coefficient Kappa médiocre à 0,3 (Tableau 1). Cette

méthode de monitorage reste hasardeuse pour notre population de patients.

Par ailleurs, pour mesurer l’EtCO2, il faut interrompre la Jet-Ventilation, réaliser une

insufflation et attendre le plateau télé-expiratoire pour relever la valeur la plus juste.

En raison de l’ensemble de ces difficultés entraînant une lourdeur dans leur

réalisation pratique, et des résultats de notre étude montrant une mauvaise fiabilité


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de ces mesures, nous ne recommandons pas cette méthode de monitorage,

contrairement à Simon et al. (21).

Impact de l’indice de masse corporelle

Un dernier résultat intéressant dans cette étude est l’impact de l’IMC sur la

qualité de la ventilation. L’ensemble de nos patients ayant un IMC supérieur à 27

était hypercapnique alors qu’à l’inverse tous nos patients ayant un IMC inférieur à 18

étaient hypocapniques (Figure 9). Ces résultats sont en accord avec la littérature.

Abad et al. (25) ont démontré sur une cohorte de 42 patients bénéficiant d’une

chirurgie laryngée au laser, que les patients ayant un IMC supérieur à 25 avaient un

pH plus acide et une PaCO2 plus élevée à 30 minutes du début de l’intervention. Les

valeurs (moyenne ± DS) retrouvées étaient respectivement 7,31 ± 0,02 contre 7,37 ±

0,01 et 46,7 ± 1,3 contre 39,5 ± 1,9 mmHg (p<0,05).

Limites de l’étude

La limite principale de notre étude est la faiblesse de notre effectif. Plusieurs

raisons peuvent l’expliquer.

Tout d’abord, il s’agit de résultats préliminaires. Le temps que je puisse effectuer la

bonne mise en place de l’étude (établissement d’un protocole adéquat, accord du

CPP, obtention du matériel technique nécessaire à sa réalisation pratique), je n’ai pu

débuter le recrutement des patients qu’au milieu de mon semestre consacré à ce

mémoire et seuls 33 patients sur 55 approchés ont pu être inclus (Figure 2). Parmi

les 22 non inclus, 13 ayant refusé leur participation et 9 ayant déjà participé à l’étude.

4 patients ont été exclus en raison de problèmes techniques.


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Ensuite, nous avons rencontré un problème technique lié à une fuite au niveau de la

chambre de calibration interne de l’appareil. Cette panne a engendré une suspension

du recrutement pendant une période d’un mois, le temps qu’un technicien répare le

moniteur.

Nous avons également rencontré certaines difficultés à obtenir une valeur de PtCO2

pour de 2 nos patients qui ne présentaient pourtant pas de facteurs favorisant la

vasoconstriction cutanée. 2 autres patients ont été exclus à cause des difficultés

liées à la ponction artérielle des gaz du sang.

Enfin, de nombreux patients nécessitent plusieurs bronchoscopies interventionnelles

avant d’obtenir l’efficacité thérapeutique recherchée. Pour des raisons évidentes, il

ne nous était pas possible d’inclure plusieurs fois les mêmes patients.

Ce défaut de recrutement ne nous permet pas de conclure avec la puissance

suffisante sur le critère principal d’évaluation. Nous attendons le recrutement d’au

moins 78 patients d’ici la fin du déroulement de l’étude.


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V. Conclusion

Cette étude prospective, monocentrique réunissant 29 patients bénéficiant d’une

bronchoscopie interventionnelle sous Jet-Ventilation, démontre que le monitorage de

la PaCO2 permettrait d’anticiper les hypercapnies importantes par l’ajustement des

paramètres ventilatoires. La PtCO2 est un outil intéressant pour le monitorage de la

PaCO2 peropératoire car elle permet un monitorage simple, continu et non invasif.

Cependant notre étude démontre que ce système de monitorage a des limites.

Malgré un coefficient de corrélation satisfaisant entre les mesures de PaCO2 et de

PtCO2, nous retrouvons un biais moyen encore trop important et surtout des limites

d’agrément larges. Lorsque nous définissons l’hypocapnie et l’hypercapnie

respectivement pour des valeurs de PCO2 ≤ 35 mmHg et ≥ 45 mmHg, nous

retrouvons des erreurs modérées et sévères respectivement dans 33% et 3 % des

mesures affichées par le moniteur de PtCO2.

Nous attendons la fin de notre recrutement et de notre étude pour nous déterminer

sur l’intérêt clinique de ce moniteur.


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VI. Documents annexes


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Annexe 1 – Avis favorable du CPP

Nombre de valeurs 66

Minimum 7,1


Médiane 7,4


Maximum 7,7

Moyenne 7,4

Déviation standard 0,11

Annexe 2 - Statistiques descriptives des valeurs de pH retrouvées sur l’analyse

des gaz du sang


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Annexe 3 – Cette étude a fait l’objet d’une présentation poster et d’une communication orale lors du congrès SFAR 2012


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Résumé Introduction : La Jet-Ventilation est un mode ventilatoire dans lequel, pour des réglages identiques, les volumes de gaz délivrés au patient dépendent des conditions d’aval (compliances thoracique et pulmonaire). Le volume minute administré est de ce fait impossible à évaluer. Il n’existe pas de monitorage simple, fiable et non invasif, pour surveiller le niveau de PaCO2 des patients lorsque la Jet-Ventilation est pratiquée. Or la population de patients concernée par les bronchoscopies interventionnelles présente généralement des pathologies pulmonaires lourdes, susceptible de développer plus fréquemment des hypercapnies per-opératoires. L’objectif principal de cette étude est d’évaluer la fiabilité de la mesure continue et non invasive de la pression transcutanée en CO2 (PtCO2) par rapport à la méthode de référence des gaz du sang artériel. Matériel et méthodes : Déroulement de l’étude: chaque patient inclus bénéficie d’une anesthésie générale intraveineuse totale à objectif de concentration par propofol et rémifentanyl, associée à un myorelaxant. Les patients sont ventilés en Jet-Ventilation en utilisant le canal latéral du bronchoscope comme injecteur. Un monitorage standard ainsi qu’un moniteur de PtCO2 (Sentec©, Resmed) sont mis en place dès l’entrée du patient en salle opératoire. A 5 minutes (T1), 15 minutes (T2) et en fin de procédure (T3) sont réalisés un gaz du sang artériel, un relevé de PtCO2 et des constantes vitales. Nous avons comparé les données en utilisant le coefficient de Spearman et la méthode de Bland et Altman pour mesures répétées. Pour évaluer l’impact clinique d’un tel monitorage et le degré de désaccord entre les 2 méthodes nous avons calculé le coefficient Kappa pondéré en définissant l’hypercapnie ≥ 45 mmHg, et l’hypocapnie ≤ 35 mmHg. Plus le coefficient est proche de 1, moins le désaccord entre les 2 mesures est important. Plus il est proche de 0, plus le désaccord est important. Résultats : Cette étude prospective, monocentrique, encore actuellement en cours, a jusqu’à présent inclus 33 patients. 4 patients ont été exclus pour des raisons techniques. Nous avons recueilli 61 couples de mesures de PtCO2 et PaCO2. La corrélation de Spearman retrouve un coefficient à 0,93 pour un intervalle de confiance à 95% compris entre 0,89 et 0,96 (p<0,001). La comparaison de Bland et Altman retrouve un biais à -5 mmHg pour des limites d’agrément allant de -17 à 7 mmHg. Le coefficient de Kappa de Cohen a été calculé à 0,14 (p<0,001). Discussion : La PtCO2 est un outil intéressant par son caractère continu et non invasif. Dans notre étude, nous retrouvons un coefficient de corrélation de Spearman correct égal à 0,93 entre les 2 méthodes (PtCO2 et PaCO2). L’analyse de Bland et Altman calcule un biais raisonnable à -5 mmHg, mais les limites d’agrément associées allant de – 17 à +7 sont trop larges. Le coefficient de Kappa calculé pour évaluer la pertinence clinique de ce monitorage est mauvais à 0,14 (p<0,001). Nos résultats vont dans le même sens que Simon et al qui retrouvait un coefficient de Spearman à 0,83 (p<0,001). La méthode de Bland et Altman avait calculé un biais à 6,7 mmHg avec des limites d’agrément allant de – 7,7 à 21,1. Conclusion : Dans notre étude, et sur nos résultats préliminaires, il apparaît une mauvaise concordance statistique et clinique entre les données de PtCO2 fournies par le moniteur Sentec© et celles de PaCO2 fournies par gaz du sang artériel.