Indice de variabilité de la pleth (pVI)

Bulletin Technique
Indice de variabilité de la pleth (PVI) : Une mesure dynamique pour
aider à évaluer la physiologie et la réponse au remplissage vasculaire
Résumé
PVI®, un indice disponible avec l'oxymétrie de pouls Masimo SET®, est la première et unique méthode facile
d'utilisation, continue et non invasive permettant d'aider les cliniciens à gérer la réponse au remplissage
vasculaire chez des patients sédatés soumis à une ventilation en pression positive. D'autres utilisations
cliniques ont également été développées avec le PVI, y compris pour aider les cliniciens à évaluer les
effets de la pression positive en fin d'expiration sur l'index cardiaque et à identifier les patients présentant
un risque d'hypotension pendant l'induction de l'anesthésie. Le PVI, conjointement avec les autres
technologies de surveillance non invasive innovantes disponibles avec la plateforme Masimo rainbow SET®
(SpHb®, SpCO®, SpMet®, RRa™), a aidé les cliniciens à obtenir de meilleurs résultats tout en diminuant le
coût des soins.
Introduction
De nombreuses technologies d'oxymétrie de pouls affichent une représentation traitée et filtrée de la courbe
photopléthysmographique. Chaque fabricant utilise des algorithmes propriétaires uniques afin de calculer
la courbe affichée sur l'oxymètre de pouls. Masimo a extrait et traité des informations de la courbe afin de
créer deux indices physiologiques : l'indice de perfusion (PI) et l’indice de variabilité de la pleth (PVI). Le PI est
calculé en indexant le signal pulsatile infrarouge (IR) sur le signal non pulsatile, et en exprimant ce résultat en
pourcentage. Le PI de Masimo SET® s'est avéré utile pour mesurer la gravité des maladies chez les nouveau-nés1,
2
pour évaluer l'efficacité de l'anesthésie péridurale3, 4 pour indiquer l'efficacité d'un blocage nerveux interscalène
chez des patients conscients5 et pour quantifier la perfusion périphérique en vue d'un diagnostic de cardiopathie
congénitale chez des nouveau-nés.6 Le PVI est la première et la seule mesure disponible sur le marché qui calcule
automatiquement et en continu les variations respiratoires sur la courbe photopléthysmographique. Cet article
étudiera pour quelle raison la courbe photopléthysmographique reflète les modifications qui se produisent au
cours du cycle respiratoire et de quelle manière la surveillance de ces modifications peut être utilisée pour aider
des cliniciens à évaluer l'état physiologique des patients, y compris la réponse au remplissage vasculaire. Nous
préciserons également les limites du PVI.
La courbe pléthysmographique de l'oxymètre de pouls reflète des
modifications qui se produisent lors du cycle respiratoire
L’oxymétrie de pouls standard utilise deux longueurs d'onde lumineuse dans le spectre rouge et infrarouge.
Contrairement à la longueur d'onde rouge, l'absorbance du signal infrarouge (IR) est relativement insensible
aux modifications au niveau de la saturation du sang artériel en oxygène. En revanche, l'absorbance du signal IR
évolue en fonction des pulsations associées au volume sanguin dans le réseau vasculaire périphérique sur le site
du capteur. À chaque contraction, le ventricule pousse du sang vers la périphérie, augmentant la pression dans
les artères et artérioles, et accroissant ainsi le volume de sang sous le capteur durant la systole. A l'inverse, une
baisse de pression et de volume sanguin au niveau périphérique, se produit lors de la diastole.
Indice de variabilité de la pleth
La courbe photopléthysmographique qui s'affiche sur certains oxymètres de pouls représente la composante pulsatile,
fortement traitée et filtrée, du signal IR en fonction du temps et fournit, par conséquent, une mesure indirecte du volume
sanguin ou de la force pulsatile au niveau du capteur. Initialement, la courbe photopléthysmographique était utilisée en tant
que simple indicateur de l'intégrité du signal de l'oxymètre de pouls et des modifications de la perfusion. Depuis, les cliniciens
ont utilisé la courbe affichée de différentes manières afin d'en tirer des informations sur l'état physiologique de leurs patients.
Les cliniciens ont observé, par exemple, que les variations d'origine respiratoire, de l'amplitude de l'onde (désignées par
∆POP) ressemblent aux modifications cycliques de la pression pulsée et du volume pulsé qui se produisent pendant le cycle
respiratoire, observées sur les mesures effectuées grâce à un cathéter artériel (Figure 1). Cela est dû au fait que l'action de
pompage du cœur est directement influencée par les changements relatifs de la pression des voies aériennes (intrapleurale)
et de la pression artérielle/du volume sanguin.7 Au cours d'une inspiration spontanée normale, l'augmentation de la pression
intrathoracique négative entraîne un accroissement du retour veineux qui se traduit par une diminution du volume d'éjection
systolique du ventricule gauche conduisant à une chute de la pression artérielle systolique. Afin de s'adapter à l'accroissement
du retour veineux, les ventricules s'étirent, c'est ce que l'on appelle la précharge cardiaque. Du fait que la précharge est liée au
débit cardiaque, l'accroissement de la pression intrathoracique négative finit par augmenter le débit cardiaque. Inversement,
en cours d'expiration normale, on note un accroissement de la pression intrathoracique positive conduisant à une diminution
du retour veineux, une augmentation de la pression artérielle et une baisse du débit cardiaque. Lors d'une respiration calme
et normale, l'effet des variations respiratoires sur la pression artérielle/le volume sanguin est minime et cela se reflète par
de légers changements au niveau de l'amplitude de la courbe de pleth. Plusieurs états pathologiques ou physiologiques
amplifient néanmoins l'effet des variations respiratoires sur la pression artérielle/le volume sanguin.8 L'asthme entraîne des
pressions très élevées dans les voies aériennes qui se traduisent par des changements prononcés de la pression artérielle/
du volume sanguin. L'importance de ces changements est liée à la gravité de l'obstruction des voies aériennes.9 Lors de la
ventilation mécanique en pression positive, les changements au niveau de la pression sanguine sont fortement augmentés,
tout particulièrement chez les patients hypovolémiques.
=
1 mv
PA
180.0
PPmax
PPmin
Pression artérielle
0.0
PLETH
POPmax
POPmin
Pléthysmographie de l’oxymétrie de pouls
RESP
Figure 1. Relation entre les variations respiratoires de l'amplitude de la courbe photopléthysmographique d'oxymétrie de pouls et la pression artérielle pulsée
chez les patients ventilés. Adapté de Cannesson et al., 2005.10
La courbe photopléthysmographique dans la surveillance hémodynamique
fonctionnelle en ventilation mécanique
Afin d'améliorer l'apport en oxygène et la fonction hémodynamique dans son ensemble, le remplissage vasculaire est souvent
utilisé pendant et après une chirurgie afin de corriger les déficits hydriques créés par le jeûne préopératoire, la perte sanguine
chirurgicale et l'excrétion urinaire ainsi que chez les patients présentant une infection ou gravement malades. Néanmoins,
des études ont montré que jusqu'à 72 % des patients gravement malades ne répondent pas au remplissage vasculaire par
une augmentation du volume d'éjection systolique ou du débit cardiaque.11 Chez ces patients, le remplissage vasculaire
est soit inefficace, soit délétère, réduisant l'apport en oxygène, induisant un œdème pulmonaire et systémique voire une
insuffisance cardiaque. En conséquence, il est nécessaire, avant de procéder à l'administration de fluides, de déterminer quels
patients vont répondre à un remplissage vasculaire. Des indices cardiopulmonaires statiques et dynamiques ont été utilisés
pour prévoir la réponse au remplissage vasculaire. Il a été démontré que des mesures statiques telles que la pression veineuse
centrale (PVC), la pression systolique, la pression diastolique, la pression pulsée, la pression artérielle pulmonaire et la pression
d'occlusion artérielle pulmonaire (pression capillaire pulmonaire bloquée) ont une faible valeur prédictive12-14 (Tableau 1).
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Tableau 1. Valeur prédictive des mesures statiques et dynamiques de la réponse au remplissage vasculaire.
Mesures utilisées pour prédire la réponse au remplissage vasculaire
Mesures statiques
Mesures dynamiques
Pression veineuse centrale (PVC)
Indicateur prédictif médiocre13
Variation de pression pulsée (VPP)
Bon indicateur prédictif15
Pression de l'artère pulmonaire occlusive (PAPO)
Indicateur prédictif médiocre11
Variation de pression systolique (VPS)
Bon indicateur prédictif15
Aire télédiastole du ventriculaire gauche (LVEDA)
Indicateur prédictif médiocre16
Variation du volume d'éjection systolique (VVE)
Bon indicateur prédictif15
Pression systolique artérielle (PAS)
Indicateur prédictif médiocre17
Variations respiratoires de l'amplitude de la courbe
photopléthysmographique (∆POP) Bon indicateur prédictif18
Index cardiaque (IC)
Indicateur prédictif médiocre19
Indice de variabilité de la pleth (PVI)
Bon indicateur prédictif19
Cela est dû au fait que dans un cœur normal, la relation entre le changement de précharge et le changement de volume
d'éjection systolique (courbe de Frank-Starling) est curviligne ; la relation entre la précharge et le volume d'éjection
systolique est quasi linéaire (sensible à la précharge) dans la partie ascendante de la courbe, puis intervient une
insensibilité à la précharge lorsque la courbe se stabilise (Figure 2).
Volume d'éjection systolique
Ventricule normal
∆VES
∆P
Ventricule défaillant
∆P
Précharge
Figure 2. Courbe de Frank-Starling montrant la relation entre le volume d'éjection systolique et la précharge pour un cœur normal et un cœur malade.
Les mesures statiques telles que la PVC et la pression capillaire pulmonaire bloquée ne permettent pas de savoir si le patient
est dans la partie pentue (sensible à la précharge et par conséquent répondant au remplissage vasculaire) ou la partie stable
(insensible à la précharge et par conséquent ne répondant pas au remplissage vasculaire) de la courbe de Frank-Starling.20, 21
Il a été démontré que les mesures dynamiques telles que la variation de pression pulsée (VPP ou ∆PP), de pression
systolique (VPS) et du volume d'éjection (VVE) sont plus précises pour la prédiction de la réponse au remplissage vasculaire,
plus particulièrement chez les patients ventilés mécaniquement.15 Les anesthésistes savent depuis longtemps que chez
les patients ventilés mécaniquement, les cycles du respirateur induisent une fluctuation de la pression sanguine et que cet
effet est plus prononcé chez les patients présentant une hypovolémie. De plus, l’administration de fluides va diminuer l'effet
du respirateur sur la variation de pression sanguine. Cela est dû au fait que la ventilation mécanique exerce une pression
positive sur le thorax pour faciliter la vidange ventriculaire. Cela entraîne un accroissement de la pression systolique pendant
l'inspiration, freine le retour veineux vers le cœur et diminue le débit cardiaque. Chez les patients souffrant d'une déplétion
du volume liquidien, la pression veineuse est plus faible, ce qui accroît encore la variabilité de la pression artérielle systolique
pendant le cycle respiratoire. Rick et Burke furent les premiers à suggérer que la VPS pourrait être utilisée pour évaluer le
statut du volume chez les patients ventilés,22. Cependant, la mesure de VPS pouvant être techniquement difficile et prendre
beaucoup de temps, peu de cliniciens l'utilisent dans la gestion des fluides.23 La pression artérielle pulsée (la différence entre
les pressions systolique et diastolique) est plus étroitement liée au volume d'éjection systolique que la VPS, c'est pourquoi
la VPP pendant le cycle respiratoire est un meilleur indicateur prévisionnel de la réponse au remplissage vasculaire. Cela
a été démontré dans des études comparant la capacité de ces deux paramètres à prévoir quel sujet réagirait ou non parmi
des patients présentant une infection24 et des patients ayant subi une chirurgie cardiaque25, 26 entre autres. Bien que la
Indice de variabilité de la pleth
VPP ait été utile pour la prédiction de la réponse au remplissage vasculaire dans un environnement de recherche, Rinehart
et al.27 ont démontré que l'estimation visuelle de la variation de pression pulsée à partir de la courbe de pression artérielle
n'était pas un indicateur fiable dans la pratique clinique. Bien que l'estimation visuelle soit la méthode la plus fréquemment
utilisée pour évaluer la VPP,28 la concordance entre la vraie VPP et la VPP estimée était inférieure à 5 %. Du fait que la VPP
est étroitement liée aux variations respiratoires observées sur la courbe ∆POP, et qu'il a été établi que ces deux valeurs
sont étroitement liées au degré d'hypovolémie chez les patients ventilés, il n'est pas surprenant que la POP ait été utilisée
pour prédire la réponse au remplissage vasculaire de manière très précise.29-33 Par rapport à d'autres méthodes statiques
et dynamiques de prédiction de la réponse au remplissage vasculaire, la ∆POP présente l'avantage d'être non invasive et
disponible dès que l'oxymétrie de pouls est utilisée. La ∆POP n'est cependant pas pratique à utiliser dans un environnement
clinique car elle est difficile à calculer à partir de l'affichage d'un oxymètre de pouls. De la même manière qu'avec la VPP,
l'estimation visuelle des variations respiratoires sur la courbe n'est pas fiable en raison du post-traitement de la courbe
par des oxymètres de pouls commerciaux. La courbe non traitée, non filtrée, qui est nécessaire à l'obtention d'informations
suffisamment fiables concernant les variations respiratoires, n'est pas facile à extraire des oxymètres de pouls commerciaux
et requiert des logiciels et outils spécifiques qui ne sont pas largement disponibles. En bref, pour calculer la ∆POP, les
courbes pléthysmographiques de l'oxymètre de pouls sont enregistrées sur un ordinateur à l'aide de logiciels spécialisés,
en maintenant le gain constant. Ensuite, la distance verticale entre le pic et le pic suivant de la courbe de pleth pendant
un cycle respiratoire est calculée puis une moyenne est établie entre les mesures relevées sur plusieurs cycles respiratoires
consécutifs19 (Équation 1).
∆POP = (POPmax – POPmin)/[(POPmax + POPmin)/2]
Équation 1
Indice de variabilité de la pleth
Le PVI, une mesure disponible uniquement avec l'oxymétrie de pouls Masimo SET®, est le premier indice disponible dans
le commerce qui calcule automatiquement et en continu les variations respiratoires du photopléthysmogramme à partir
de données collectées de manière non invasive via un capteur d'oxymétrie de pouls. Visuellement, le PVI est lié à la ∆POP34
mais c'est un algorithme différent qui est utilisé pour calculer la valeur de PVI. Le PVI est une mesure des changements
dynamiques de l’indice de perfusion (PI) qui se produisent pendant un ou plusieurs cycles respiratoires complets. Le PI
reflète l'amplitude de la courbe de l'oxymètre de pouls et est calculé via le signal infrarouge pulsatile (AC ou composante
variable), indexé sur le signal infrarouge non pulsatile (DC ou composante constante) (Figure 3 et équation 2). Le signal
infrarouge est utilisé parce qu'il est moins sensible que le signal rouge aux modifications au niveau de la saturation artérielle.
AC
PI =
DC
Équation 2
x 100 %
DC
AC
Amplitude
t
0
Figure 3. Représentation graphique du signal infrarouge brut traité en interne par les oxymètres de pouls, où AC représente l'absorption variable de la lumière
infrarouge due au flux artériel pulsatile et DC représente l'absorption constante de la lumière infrarouge due à la peau et autres tissus.
À partir du PI, le PVI est calculé en fonction de l'équation 3.
PVI =
PIMax – PIMin
PIMax
X 100%
Équation 3
Le PVI est affiché sous forme de pourcentage (valeur numérique) et d'un graphique de tendance (figure 4). Plus la valeur
de PVI est basse, plus la variabilité du PI sur un cycle respiratoire est faible. Plus la variabilité est élevée, plus le patient est
susceptible de répondre à la perfusion de fluides par une augmentation du débit cardiaque (figure 5).
Bulletin Technique
Figure 4. Capture d'écran d'un affichage d'oxymètre de pouls présentant la valeur numérique PVI et un graphique de tendance.
Figure 5. PVI et PI pendant un remplissage vasculaire chez des sujets répondant et d'autres ne répondant pas à l'administration de fluides.19
Le PVI permet aux cliniciens de prévoir la réponse au remplissage chez les patients
ventilés mécaniquement
Cannesson et ses collaborateurs de l'hôpital Louis Pradel ont été les premiers à étudier la relation entre PVI et ∆POP
dans un environnement clinique.34 Afin de tester l'éventuelle relation entre PVI et ∆POP chez des patients anesthésiés
ventilés mécaniquement, ils ont enregistré des paramètres hémodynamiques, dont les valeurs PP, ∆POP et PVI lors de
changements de la position du corps chez 27 patients ayant subi un pontage coronarien. Les patients ont été étudiés en
décubitus dorsal, en position anti-Trendelenberg et en position de Trendelenberg, après induction de l'anesthésie et avant
chirurgie. Les effets de la position de Trendelenberg (tête en bas à 30°) reproduisent certains aspects du remplissage
vasculaire car elle génère un accroissement du remplissage du cœur, ce qui accroît la pression sanguine, la pression
veineuse et le volume d'éjection systolique. De même, la position anti-Trendelenberg (tête en haut à 30°) reproduit
certains aspects de l'hypovolémie en cela que la pression systolique artérielle et la pression artérielle moyenne diminuent,
ainsi que le volume d'éjection systolique. L'étude a démontré une étroite relation entre PVI et ∆POP dans chaque position
du corps. Lors du passage des patients du décubitus dorsal à la position anti-Trendelenberg, on a noté des augmentations
nettes des valeurs VPP, ∆POP et PVI sans modification flagrante du PI. Lors du passage des patients de la position
anti-Trendelenberg à la position Trendelenberg, on a constaté des diminutions nettes des valeurs VPP et ∆POP. Cette
étude a démontré que les modifications du PVI répondent aux changements de la position du corps et sont étroitement
liées à des variations d'origine respiratoire de la courbe pléthysmographique.
Faisant suite à leur précédent travail, Cannesson et al. ont testé la capacité du PVI à prévoir la réponse au remplissage
vasculaire en salle d'opération. Au cours de cette étude, les valeurs VPP, ∆POP et PVI, ainsi que d'autres paramètres
hémodynamiques invasifs, ont été enregistrés avant et après le remplissage vasculaire chez 25 patients anesthésiés
et ventilés mécaniquement lors d'un pontage coronarien. Comme prévu, le remplissage vasculaire a entraîné des
augmentations de la pression artérielle moyenne et de la pression veineuse centrale. Le remplissage vasculaire
a également généré des diminutions nettes des valeurs VPP, ∆POP et PVI, sans modification flagrante du PI. Il y avait
une relation significative entre les valeurs ∆POP et PVI avant et après le remplissage vasculaire (r = 0,65 ; P <0,01).
Une valeur PVI >14 % avant remplissage vasculaire a permis de différencier les sujets répondant et ceux ne répondant
pas, avec une sensibilité de 81 % et une spécificité de 100 %. Il s'agissait de la première étude démontrant directement
la capacité du PVI à prévoir la réponse au remplissage vasculaire chez des patients ventilés mécaniquement sous
anesthésie générale. L'étude est également importante en cela qu'elle a prouvé le faible pouvoir de prévision de mesures
statiques telles que la PVC et l'index cardiaque (IC) dans les mêmes conditions cliniques (mêmes patients) alors que des
mesures dynamiques telles que le PVI y parvenaient (figure 6a).
Indice de variabilité de la pleth
A. B.
100
Indice de variabilité de la pleth (PVI)
100
Variation de la pression artérielle pulsée (VPP)
80
80
Index cardiaque (IC)
Sensibilité (%)
Sensibilité (%)
Détection de réponse au remplissage vasculaire
90
70
60
Pression capillaire pulmonaire bloquée (PCPB)
60
40
Pression
veineuse centrale (PVC)
50
20
40
30
0
0
40
20
60
80
100
% Spécificité - 100 %
20
DC
VPP
PVI
10
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Spécificité (%) - 100
Détection de non réponse au remplissage vasculaire
Indice de variabilité de la pleth (PVI)
Variation de la pression artérielle pulsée (VPP)
Index cardiaque (IC)
Pression capillaire pulmonaire bloquée (PCPB)
Pression veineuse centrale (PVC)
Figure 6. Courbes ROC illustrant que par rapport à des mesures statiques, des indices dynamiques ont une spécificité et une sensibilité élevées permettant
de prévoir la réponse au remplissage vasculaire ; A) PVI et VPP en comparaison de PVC, PCPB et IC. (Adapté de Cannesson et al., 2008) et B) PVI et VPP en
comparaison du débit cardiaque (DC).35,19
50
60
70
80
écificité (%) - 100
onse au remplissage vasculaire
90
Depuis la publication de ces études initiales, de nombreuses autres études cliniques indépendantes ont démontré
l'utilité du PVI dans l'évaluation de la réponse au remplissage vasculaire chez des patients adultes, sous ventilation
mécanique, en soins intensifs ou au bloc opératoire. Il a été démontré que le PVI a une efficacité similaire à celles de
technologies d'évaluation dynamique des fluides plus invasives et coûteuses pendant une chirurgie cardiaque,36 une
résection de tumeur,37 une chirurgie colo-rectale,38 une chirurgie abdominale39, 40 chez des patients gravement malades
en unité de soins intensifs,35 et des sujets gravement blessés au combat.41 Par exemple, l'étude de 40 patients ventilés
mécaniquement, en soins intensifs et présentant une insuffisance circulatoire a permis à Loupec et al.35 de démontrer
qu'une valeur seuil du PVI de 17 % permettait une discrimination entre les patients répondeurs et non répondeurs à une
épreuve de remplissage, avec une sensibilité de 95 % (intervalle de confiance de 95 % [IC], 74 % à 100 %) et une spécificité
de 91 % (IC 95 %, 70 % à 99 %). Des mesures statiques de pression artérielle systolique, de pression artérielle moyenne, de
pression artérielle diastolique, de fréquence cardiaque et de débit cardiaque n'ont pas permis d'établir une discrimination
entre les sujets répondeurs et non répondeurs, alors que la mesure dynamique de la PP le permettait, avec une sensibilité
de 100 % (IC 95 %, 82 % à 100 %) et une spécificité de 95 % (IC 95 %, 76 % à 100 %) lorsqu'une valeur seuil de 10 % était
utilisée (Figure 6b). Dans une étude similaire, Zimmermann et son équipe39 ont évalué la capacité des valeurs PVI, PVC et
VVE à prédire la réponse au remplissage vasculaire chez 20 patients ayant subi une chirurgie abdominale. Le seuil optimal
pour la prévision de la réponse au remplissage vasculaire était de 9,5 % pour le PVI, ce qui correspondait à une aire sous
la courbe ROC (ASC) de 0,973, et de 11 % pour VVE, soit une ASC de 0,993. L'ASC pour PVC était de 0,553, indiquant une
faible valeur prédictive. Une méta-analyse de 6 études évaluant la précision du PVI à prédire la réponse au remplissage
vasculaire chez des patients adultes ventilés mécaniquement recevant des perfusions de colloïdes a montré une
sensibilité et une spécificité combinées de 84 % et 81 % respectivement42 avec une étude illustrant une sensibilité et
une spécificité élevées de 93 % et 100 %39 (TABLEAU 2).
100
Bulletin Technique
Tableau 2.
Études évaluant la capacité du PVI à prédire la réponse au remplissage
vasculaire chez les adultes et les enfants ventilés mécaniquement
Étude
Patients (n)
ASC (95 % IC)
Seuil (%)
Haas et al., 201236
Chirurgie cardiaque (18)
0,95 (nr)
≥16
100
89
Chirurgie tumorale (51)
0.79 (0.65-0.92)
≥13.5
77
80
Fu et al., 201237
43
Monnet et al., 2012#
Hoiseth et al., 201244
38
Hood et al., 2011
Broch et al., 2011*
45
Loupec et al., 201135
Biais et al., 201146
47
Desgranges et al., 2011
Sensibilité (%) Spécificité (%)
Unité de soins intensifs (42)
0,68 (nr)
16
47
90
Chirurgie laparoscopique (20)
0.71 (0.48-0.88)
IC≥15
nr
nr
Chirurgie colo-rectale (25)
0.96 (0.88-1.00)
≥10
86
100
CABG (81)
0.60 (0.47-0.72)
≥14
41
72
Unité de soins intensifs (45)
0.88 (0.74-0.96)
≥17
95
91
Unité de soins intensifs (67)
0.80±0.06
≥11
70
71
Chirurgie cardiaque (28)
0.84 (0.69 – 0.99)
≥12
74
67
Cai et al., 201048
Chirurgie générale (25)
0.93 (0.83-1.04)
≥15.5
88
88
Zimmermann et al.,
201039
Chirurgie générale (20)
0.97 (0.91 -1.00)
IVS≥9,5
93
100
Cannesson et al., 200819
Pontages coronariens (25)
0.93 (0.83 – 1.03)
≥14
81
100
Nouveau-nés
nr
≥18
86
nr
Bébés, cardiopathie
congénitale (27)
0.78 (0.61-0.88)
13
84
61
Neurochirurgie (33)
0.77 (0.60–0.94)
>11 %
73
87
Enfants 6-14 a (11)
neurochirurgie
0.63 (0.38-0.84)
10
n/a
n/a
Enfants 6-14 a (11)
neurochirurgie
0.54 (-0.24 -0.82)
15
n/a
n/a
Nouveau-nés et enfants
Bagci et al., 201249
Renner et al., 2011
50
Byon et al., 201251
Pereira de Souza Neto et
al., 201152
nr = non rapporté ; *Aucun fluide administré. Les patients ont été testés via des levers de jambes passifs ;
#L'étude a testé des patients recevant de la noradrénaline.
PVI pour contribuer à guider des décisions thérapeutiques
De nombreuses études mettent en avant une amélioration des résultats lorsque les patients bénéficient d'une
optimisation des fluides guidée par des paramètres dynamiques en cours de chirurgie et durant le séjour en soins
intensifs. Une étude plus ancienne avait permis à Gan et al. de démontrer qu'une optimisation de l'administration des
fluides peropératoire guidée par des mesures des flux systoliques obtenues par grâce à un Doppler œsophagien permet
une reprise plus rapide du transit intestinal, une incidence moindre des nausées et vomissements postopératoires et
une réduction de la durée du séjour à l'hôpital après l'opération.53 Lopes et son équipe ont démontré que la surveillance
de la PP pour optimiser le remplissage pendant une chirurgie à haut risque améliore les résultats postopératoires et
réduit la durée du séjour à l'hôpital.54 D'autres études ont démontré que le patient obtient de meilleurs résultats lorsque
la gestion des fluides est guidée par des paramètres dynamiques de la fonction hémodynamique (tels que VPP et VVE)
dans le cadre d'une chirurgie gastrointestinale,55 du traitement d'une fracture de la hanche,56 et autres types de chirurgie
lourde.57 Les données démontrant que le PVI peut aider les cliniciens à prévoir la réponse au remplissage vasculaire de
la même manière qu'avec des paramètres dynamiques invasifs nous amènent à penser qu'il peut être utile dans une
gestion thérapeutique comme cela a été démontré pour les valeurs VPP et VVE. Forget et ses collaborateurs40 ont été les
premiers à démontrer que la fluidothérapie dirigée par PVI obtenait de meilleurs résultats. Un essai randomisé et contrôlé
sur 82 patients appelés à subir une importante chirurgie abdominale a démontré que la gestion des fluides guidée par
PVI réduit le volume de fluides peropératoires perfusés ainsi que les taux de lactate peropératoires et postopératoires
(signe d'une hypoperfusion tissulaire et d'une hypoxie de tissu microcirculatoire) en comparaison des résultats obtenus
sur le groupe en soins traditionnels (figure 7). D'autres études ont montré que le PVI a été intégré avec succès dans les
protocoles hospitaliers afin d'améliorer la gestion des fluides et les résultats des patients.58, 59
Indice de variabilité de la pleth
2.5
*
2
Lactatémie (mMol L-1)
*
*
1.5
1
Groupe PVI
Groupe témoin
0.5
0
Périopératoire (max.) À 24 h
À 48 h
Figure 7. Taux de lactate pendant et après l'intervention dans le groupe guidé par le PVI et le groupe témoin.40
En 2012, le NTAC (National Health Service Technology Adoption Centre) au Royaume-Uni a recommandé aux hôpitaux
d'utiliser des technologies peropératoires de gestion des fluides, dont le PVI, afin d'améliorer les résultats des patients et
de réduire le coût des soins. Aucune technologie d'oxymétrie de pouls autre que le PVI de Masimo n'a été incluse. Le NTAC
identifie et soutient la mise en place de technologies nouvelles et innovantes qui présentent des avantages visibles pour
les patients et les hôpitaux. En 2012-2013, le NTAC a classé parmi ses priorités l'augmentation de l'adoption de la gestion
peropératoires des fluides ; les principaux avantages de cette adoption étant une diminution des complications pour les
patients; en soins intensifs, une réduction du nombre de patients ou de leurs durées de séjours, un raccourcissement des
séjours à l'hôpital et une amélioration des résultats cliniques. Les hôpitaux utilisant l'oxymétrie de pouls Masimo SET®
peuvent utiliser le PVI sur n'importe quel patient pour lequel un cathéter intra-artériel invasif ou d'autres technologies de
surveillance plus complexes ou plus onéreuses ne sont pas justifiés.
Optimisation des réglages du respirateur
Au-delà de son utilisation en tant qu'outil de prévision de la réponse au remplissage vasculaire, les cliniciens ont trouvé de
nombreuses autres manières d'utiliser PVI dans la surveillance des maladies ou des conditions physiologiques affectant
la relation pression des voies aériennes/volume sanguin. Par exemple, Desebbe et ses collaborateurs60 ont testé si le PVI
pourrait prévoir les effets de la pression positive en fin d'expiration (PEEP) sur l'index cardiaque chez 21 patients sédatés
et ventilés mécaniquement, en soins intensifs, suite à un pontage aorto-coronarien. La PEEP, un réglage du respirateur
pouvant altérer le débit cardiaque, peut être bénéfique si elle améliore l'oxygénation artérielle et l'apport en oxygène, mais
dangereuse si elle diminue l'écoulement sanguin vers les tissus. Il serait donc très intéressant pour les cliniciens de pouvoir
prévoir si l'ajout de PEEP va avoir des effets hémodynamiques positifs ou négatifs sur les patients. Les chercheurs ont
découvert que des augmentations séquentielles des volumes respiratoires de 8 à 10 ml/kg entraînent des augmentations
nettement plus élevées du PVI chez les patients hémodynamiquement instables en comparaison des patients stables.
Par conséquent, le PVI a pu prévoir les effets de la PEEP sur l'index cardiaque, ce qui, à son tour, a contribué à permettre aux
cliniciens d'optimiser la délivrance de l'oxygène et son apport au niveau tissulaire chez des patients gravement malades.
Risque d'hypotension
Dans une autre étude, Tsuchiya et ses collaborateurs61 ont cherché à savoir si le PVI pouvait identifier des patients
présentant un risque d'hypotension lors de l'induction de l'anesthésie en vue d'une chirurgie. L'hypotension peut priver
les tissus du volume adéquat d'oxygène et, dans des cas graves, provoquer des dommages au cerveau, au cœur et aux
organes. L'hypotension est cependant un phénomène courant en cours d'induction anesthésique. Ainsi, si le personnel
soignant était en mesure d'identifier correctement les patients à risque, il pourrait se préparer à mettre en place des
mesures préventives telles que l'apport d'oxygène inspiré, pour réduire les risques pour les patients. Les chercheurs ont
découvert que le PVI avant anesthésie était étroitement lié (r = -0,73) à une diminution de la pression artérielle moyenne
et qu'une valeur PVI avant anesthésie >15 % prévoyait avec succès une diminution de la pression artérielle moyenne
>25 mmHg avec une sensibilité de 79 % et une spécificité de 71 %. L'étude a conclu que le PVI est une « méthode simple
à mettre en œuvre, non invasive et peu onéreuse permettant de prévoir quels patients sont susceptibles de développer
une forme grave d'hypotension ». Dans une étude similaire, Yoshioka et al.62 ont démontré que le PVI pourrait prévoir
l'hypotension induite par la rachianesthésie lors des césariennes chez 19 patientes.
Bulletin Technique
Autres études
D'autres études préliminaires chez les nouveau-nés ont démontré l'utilité du PVI dans la détection des changements de
pression intrathoracique chez un nouveau-né présentant une hernie diaphragmatique gauche congénitale,63 et dans la
surveillance de changements respiratoires postnataux précoces chez des nouveau-nés en vue de dépister des anomalies
cardiorespiratoires.64
Du fait que les cliniciens étudient les nombreuses utilisations possibles du PVI dans la fourniture d'informations
concernant des changements dans l'équilibre entre le volume de liquide intravasculaire et la pression intrathoracique des
voies aériennes, on s'attend à ce que de nouvelles utilisations du PVI soient développées.
Limitations du PVI
Toutes les modalités de mesures cliniques sont limitées dans leur utilisation, y compris le PVI. Le PVI est soumis aux
mêmes limitations que d'autres paramètres hémodynamiques fonctionnels tels que VVE et VPP, y compris une diminution
de la fiabilité en présence d'arythmies, d'insuffisance du cœur droit, d'activité respiratoire spontanée et de volume courant
faible (<8 ml/kg). Bien que le PVI soit utile pour prédire la réponse au remplissage vasculaire chez la plupart des patients
en unité de soins intensifs et au bloc opératoire, dans certains scénarios cliniques, il n'est pas recommandé, ou pas possible
d'utiliser le PVI. En général, le PVI fournit une prédiction précise de la réponse au remplissage vasculaire chez les patients
adultes ventilés mécaniquement sous anesthésie générale en rythme sinusal. Le PVI est moins précis, et par conséquent
n'est pas recommandé, pour les patients en ventilation spontanée.65, 66 En effet, les interactions cœur/poumon et le tonus
vasomoteur ne sont plus réguliers, de même chez les patients présentant une arythmie cardiaque36, 67 pour les mêmes
raisons. Il en va de même pour les patients dont le PI est extrêmement bas, par exemple certains patients en unité de soins
intensifs traités avec des vasopresseurs.43, 45, 46 Le PVI n'est pas non plus recommandé pour les patients subissant une
opération à cœur ouvert67 ou une chirurgie laparoscopique.44 Enfin, il peut s'avérer inutile d'utiliser le PVI chez les patients
ayant besoin d'un cathéter intra-artériel pour diverses raisons, un moniteur de VVE ou de VVP pouvant être utilisé.
Le PVI présente également quelques limitations qui sont spécifiques à sa technologie. Le calcul du PVI se base sur un
photopléthysmogramme ayant satisfait à des critères stricts permettant de filtrer des signaux parasites tels que des
artéfacts de mouvement. Certains des critères de l'algorithme incluent, mais sans s'y limiter, des contraintes liées à la
fréquence cardiaque et la forme de la courbe. Une fréquence cardiaque rapide (>70 battements par minute), des accidents
dicrotiques anormalement larges (figure 8a), une forme d'onde anormale (figure 8b) ou un photopléthysmogramme
corrompu par un mouvement du patient (figure 8c) peuvent entraîner un rejet du photopléthysmogramme battement
par battement et empêcher le calcul du PI et, par conséquent, l'estimation du PVI. Dans ces cas de figure, le PVI va
« décrocher » et ne s'affichera pas sur le moniteur.
Des études ont présenté des résultats incohérents au niveau de la précision du PVI en termes de prévision de la réponse
au remplissage vasculaire chez les enfants. L'étude de Renner et al. réalisé chez 27 bébés âgés en moyenne de 17 mois
a montré qu'un PVI ≥13 % pourrait prévoir une réponse au remplissage vasculaire avec une sensibilité de 84 % et une
spécificité de 64 % alors que la PVC ne le pourrait pas. Conformément à ces constatations, l'étude de Chandler et al. réalisé
sur 29 enfants ventilés mécaniquement et âgés en moyenne de 18 mois a montré que le PVI était étroitement lié à la
variation de pression pulsée (r = 0,7049) et à la variation pléthysmographique (r = 0,715). Cette étude n'a cependant
pas testé directement la prédiction de réponse au remplissage vasculaire. Une étude menée par Byon et ses collègues
sur 33 enfants (âge moyen 74 mois) subissant une neurochirurgie a permis de découvrir qu'une valeur de PVI de 11 %
prévoyait la réponse au remplissage vasculaire avec une sensibilité de 73 % et une spécificité de 87 %.51 En revanche,
Pereira de Souza Neto et al.52 a étudié la prédiction de la réponse au remplissage vasculaire dans deux tranches d'âges,
lors de neurochirurgie : 0 à 6 ans (n = 19) et 6 à 14 ans (n = 11). Ils n'ont identifié aucune différence flagrante en termes de
PVI, de pression artérielle pulsée, de variation de la pression pulsée et d'amplitude de la courbe photopléthysmographique
entre les sujets répondant et ceux ne répondant pas au remplissage vasculaire. La variation du volume d'éjection
systolique évaluée à l'aide de l'échocardiographie a néanmoins pu établir une distinction entre les sujets répondeurs
et non répondeurs, dans les deux tranches d'âges. La somme de ces résultats a permis d'élaborer une hypothèse selon
laquelle si la variation du volume d'éjection systolique peut prévoir la réponse au remplissage vasculaire chez les enfants,
en revanche le PVI, la variation de pression pulsée et l'amplitude de la courbe photopléthysmographique ne le peuvent
pas. Cela peut être dû à une compliance vasculaire ou à une compliance thorax/poumon plus élevée en comparaison des
adultes.68 D'autres études sont nécessaires pour déterminer de manière définitive si, et comment, le PVI peut être utilisé
avec succès pour la prédiction de la réponse au remplissage vasculaire chez les enfants.
Indice de variabilité de la pleth
A. Photopléthysmogramme avec accidents dicrotiques anormalement larges.
B. Photopléthysmogramme de forme anormale.
C. Photopléthysmogramme corrompu par un mouvement.
Figure 8. Limitations du PVI : Exemple de photopléthysmogramme présentant A) des accidents dicrotiques anormalement larges, B) une forme anormale et C)
une corruption due à un mouvement du patient, tous ces éléments pouvant empêcher le calcul du PI et l'estimation du PVI.
Conclusion
Le PVI, un indice hémodynamique disponible avec l'oxymétrie de pouls Masimo SET®, permet l'estimation continue,
non invasive et automatique des variations respiratoires chez des patients sous surveillance. De nombreuses études
démontrent que le PVI est capable de prédire la réponse au remplissage vasculaire suite à une perfusion chez des patients
adultes sédatés soumis à une ventilation en pression positive. Le PVI représente le premier indice facile d'utilisation,
largement disponible, continu et non-invasif pouvant être utilisé pour prédire la réponse au remplissage vasculaire chez
ces patients. Du fait que le PVI fournit des informations utiles concernant des changements dans l'équilibre entre le
volume intravasculaire et la pression intrathoracique des voies aérienne, d'autres utilisations cliniques ont également été
développées, y compris pour évaluer les effets de PEEP sur l'index cardiaque et pour identifier les patients présentant un
risque d'hypotension pendant une induction d'anesthésie.
Bulletin Technique
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