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Mesure O2 trans-cutanéeet saturométrie
Mesure O2 trans-cutanéeet saturométrie
Michel Girard MDMichel Girard MD
5
10
15
20
25
30
35
40
70-80 80-90 90-00
Ventil. inadéq. Intub. oesoph. Intub. difficile Prévention
Évolution des réclamations depuis 20 ans aux EUClosed Claims Project
%
Décennie
Lee et all. Anesth Clin N Am. 20; 2002: 247-63
PlanPlan
– Oxymétrie trans-cutanée
– Optode
– Erreur systématique et précision
– Saturométrie
• Calibration
• Sources d’erreur
• Interférence optique
• Artéfacts dûs au mouvement
• Faible rapport signal/bruit
• Fiabilité
– Oxymétrie trans-cutanée
– Optode
– Erreur systématique et précision
– Saturométrie
• Calibration
• Sources d’erreur
• Interférence optique
• Artéfacts dûs au mouvement
• Faible rapport signal/bruit
• Fiabilité
Oxymétrie trans-cutanéeOxymétrie trans-cutanée
Baumberger & Goodfield, 1951Baumberger & Goodfield, 1951
• Basée sur le fait que la PO2 d’un liquide chauffé est = à la PaO2
• Utilise une électrode de Clark (Polarographique) chauffée pour 3 raisons.
• Basée sur le fait que la PO2 d’un liquide chauffé est = à la PaO2
• Utilise une électrode de Clark (Polarographique) chauffée pour 3 raisons.
Trois raisons:Trois raisons:
• Courbe O2 déviée à droite
• Structure du stratum corneum est modifiée
• Débit capillaire est augmenté
• Courbe O2 déviée à droite
• Structure du stratum corneum est modifiée
• Débit capillaire est augmentéTo Normale ChaufféTo Normale Chauffé
Capteur trans-cut.Capteur trans-cut.
StratumStratumcorneumcorneum
PtcO2PtcO2
AvantagesAvantages
PtcO2PtcO2
• Non invasif
• Précis
• Évalue l’hypoxie
• Se combine à la mesure du CO2
• Non invasif
• Précis
• Évalue l’hypoxie
• Se combine à la mesure du CO2
Courbe dissociation HbCourbe dissociation Hb
Saturation (%)
PO2 (mmHg) Sat O2 (%)
60 90
40 75
27 50
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
PO2 (mmHg)
DésavantagesDésavantages
PtcO2PtcO2
• Changement de site et recalibration q 4-6 hres
• Temps d’équilibration: 5-10 min
• Temps de réponse: 1-3 min
• Brûlures
• Fragilité
• Si se décolle, lit la PO2 atmosphérique (159 mm Hg)
• Changement de site et recalibration q 4-6 hres
• Temps d’équilibration: 5-10 min
• Temps de réponse: 1-3 min
• Brûlures
• Fragilité
• Si se décolle, lit la PO2 atmosphérique (159 mm Hg)
Désavantages (suite)Désavantages (suite)
PtcO2PtcO2
• Sensible à la pression
• Résultats varient selon le site de mesure
• Sensible à l’halothane (Lecture O2 aug. ad 50 mm Hg, Teflon << polypropylène)
• Lecture modifiée par l’hyperventilation
• Sensible à la pression
• Résultats varient selon le site de mesure
• Sensible à l’halothane (Lecture O2 aug. ad 50 mm Hg, Teflon << polypropylène)
• Lecture modifiée par l’hyperventilation
PtcO2PtcO2
PtcO2 Index:PtcO2 / PaO2
PtcO2 Index:PtcO2 / PaO2 PtcO2 Index Groupes d'âge
1.14 Pré maturé s
1.0 Nouveaux nés
0.84 Enfants
0.8 Adultes
0.7 Adultes > 65 ans
PtcO2 Index cardiaque (l/min/m2)
0.8 > 2.2
0.5 1.5 - 2.2
0.1 < 1.5
En condition stable:Varie avec l’âge.
En condition stable:Varie avec l’âge.
En condition instable:Varie avec ledébit cardiaque.
En condition instable:Varie avec ledébit cardiaque.
PcjO2PcjO2
P02 conjonctivaleP02 conjonctivale• Même système
– Mais le stratum corneum est plus mince et recouvert par la paupière
• donc non chauffée
– À l’équilibre en 60 sec.
– = PO2 de la carotide interne
– moins utile chez le patient éveillé
• Même système
– Mais le stratum corneum est plus mince et recouvert par la paupière
• donc non chauffée
– À l’équilibre en 60 sec.
– = PO2 de la carotide interne
– moins utile chez le patient éveillé
PcjO2PcjO2
• Sensible à la perfusion périphérique
• Varie en fonction de l’âge
• Sensible à la perfusion périphérique
• Varie en fonction de l’âge
donc:
plus rapide
mais a les mêmes inconvénients que PtcO2
+ le risque de trauma occulaire.
donc:
plus rapide
mais a les mêmes inconvénients que PtcO2
+ le risque de trauma occulaire.
PtcCO2PtcCO2
• Basée sur l’utilisation d’une électrode à pH ou d’un capteur à infra-rouge
• Capteur chauffé
• Lecture PtcCO2 > PaCO2
• PaCO2 ( ± 10%) = (PtcCO2/1.33) - 3
• Moins sensible à l’hémodynamique ou à l’âge
• Entretient semblable à PtcO2
• Basée sur l’utilisation d’une électrode à pH ou d’un capteur à infra-rouge
• Capteur chauffé
• Lecture PtcCO2 > PaCO2
• PaCO2 ( ± 10%) = (PtcCO2/1.33) - 3
• Moins sensible à l’hémodynamique ou à l’âge
• Entretient semblable à PtcO2
PtcO2 & PtcCO2PtcO2 & PtcCO2
Capteurs combinésCapteurs combinés
• Avantage: 1 seul site
• Désavantages: les mêmes que si séparés et moins précis.
• Avantage: 1 seul site
• Désavantages: les mêmes que si séparés et moins précis.
OptodeOptode
1
2
345
0
Niveauxd’énergie
Photon émis
Photon incident
O2ou
Matrice de colorantMatrice de colorant
IsolantIsolant
CorpsCorps
Une fibre compte une matrice de colorant différente par valeur analysée, donc 3, et un thermistor.Une fibre compte une matrice de colorant différente par valeur analysée, donc 3, et un thermistor.
OptodeOptode
140 µµµµm140 µµµµm
OptodeOptode
Mais...Mais...
$$$$$$
Évaluation de la précision des instruments de mesureÉvaluation de la précision des instruments de mesure
Erreur systématique & précisionErreur systématique & précision
• Coefficient de corrélation Mesure d’association et non de concordance
• Coefficient de corrélation Mesure d’association et non de concordance
SaturométrieSaturométrie
Erreur systématique & précisionErreur systématique & précision
MesuresMesures
ValeursValeurs
Étalon orMoyenne des mesures
*
*Erreur systématique (bias)
00
++
--
SaturométrieSaturométrie
Erreur systématique & précisionErreur systématique & précision
MesuresMesures
ValeursValeurs
Étalon orMoyenne des mesures
*
*Erreur systématique (bias)
Écart-type de l’erreur systématique (precision)
00
++
--
SaturométrieSaturométrie
Erreur systématique & précisionErreur systématique & précision
MesuresMesures
ValeursValeurs
Étalon orMoyenne des mesures
*
*Erreur systématique (bias)
Écart-type de l’erreur systématique (precision)
00
++
--
Saturométrie trans-cutanéeSaturométrie trans-cutanée
HistoriqueHistorique
• 1864 Stokes
• 1865 Hoppe-Seyler
• 1935 Carl Matthes
• 1940 Glen Millikan
• 1951 1e publication
• 1864 Stokes
• 1865 Hoppe-Seyler
• 1935 Carl Matthes
• 1940 Glen Millikan
• 1951 1e publication
HistoriqueHistorique
SaturométrieSaturométrie
• 1970, fabrication par HP des premiers oxymètres
– 8 longueurs d’onde
– Utilisé au labo de physio pulmonaire
– Mais pas en clinique:
• Trop gros
• Apparition d’appareils plus simples
• 1970, fabrication par HP des premiers oxymètres
– 8 longueurs d’onde
– Utilisé au labo de physio pulmonaire
– Mais pas en clinique:
• Trop gros
• Apparition d’appareils plus simples
TempsTemps
ACAC
DCDC
Historique: Aoyagi - 1974Historique: Aoyagi - 1974
SaturométrieSaturométrie
CalibrationCalibration
SaturométrieSaturométrie
Iin
Itrans
D
Loie de Lambert-BeerLoie de Lambert-Beer
Itrans = Iine- (DCααααλλλλ)
SaturométrieSaturométrie
Courbes d’extinction de l’HbCourbes d’extinction de l’Hb
SaturométrieSaturométrie
• L’extinction est le degré d’absorption de lumière d’une longueur d’onde bien déterminée. Lorsque la quantité de lumière transmise est faible, le tissu étudié absorbe fortement la lumière et est de ce fait opaque.
• L’extinction est le degré d’absorption de lumière d’une longueur d’onde bien déterminée. Lorsque la quantité de lumière transmise est faible, le tissu étudié absorbe fortement la lumière et est de ce fait opaque.
Coefficient
d’extinction
ααααλλλλ
(log)
Longueur d’onde (nm)
600 640 680 720 760 800 840 880 920 960 1000
HbO2
Hb
.01
.1
1
10 Rouge Infrarouge
660 nm 940 nm
Lumière visible
(Violet 410-440 au rouge 630-770)
SaturométrieSaturométrie
Courbes d’extinction de l’HbCourbes d’extinction de l’Hb
R =R =AC 660 / DC 660AC 660 / DC 660
AC 940 / DC 940AC 940 / DC 940
SaturométrieSaturométrieACAC
DCDC
80
90
0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.4 3.0 3.2 3.4
Courbe de calibrationCourbe de calibration
0
10
20
30
40
50
60
70
100
R =R =AC 660 / DC 660AC 660 / DC 660
AC 940 / DC 940AC 940 / DC 940
Saturation%
Saturation%
SaturométrieSaturométrie
80
90
0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.4 3.0 3.2 3.4
Courbe de calibrationCourbe de calibration
0
10
20
30
40
50
60
70
100
R =R =AC 660 / DC 660AC 660 / DC 660
AC 940 / DC 940AC 940 / DC 940
Saturation%
Saturation%
SaturométrieSaturométrie
SaturométrieSaturométrie
Interférence optiqueInterférence optique• Saturation fractionnnelle et fonctionnelle
• Dyshémoglobinémies– MetHb
– HbCO
– Hb foetale
• Bilirubine
• Colorants iv
• Polis à ongles
• Saturation fractionnnelle et fonctionnelle
• Dyshémoglobinémies– MetHb
– HbCO
– Hb foetale
• Bilirubine
• Colorants iv
• Polis à ongles
Saturation fractionnelleSaturation fractionnelle
SaturométrieSaturométrie
[O2Hb][O2Hb]
[O2Hb] + [Hb] + [COHb] + [MetHb][O2Hb] + [Hb] + [COHb] + [MetHb]HbO2 X 100%HbO2 = X 100%
SaO2 = X 100% SaO2 = X 100%
[O2Hb][O2Hb]
[O2Hb] + [Hb][O2Hb] + [Hb]
Saturation fonctionnelleSaturation fonctionnelle
SaturométrieSaturométrie
méthémoglobine
HbO2
Hb
carboxyhémoglobine
Coefficient
d’extinction
(log)
Longueur d’onde (nm)
600 640 680 720 760 800 840 880 920 960 1000.01
.1
1
10
SaturométrieSaturométrie
Courbes d’extinction des HbCourbes d’extinction des HbR =R =
AC 660 / DC 660AC 660 / DC 660
AC 940 / DC 940AC 940 / DC 940
COHbCOHb
0 20 40 60 80 100
40
60
80
100
20
SpO2
O2Hb %
SpO2
& O2Hb %
COHb (%)
SaturométrieSaturométrie
COHb:Non-fumeurs: <2%Fumeurs: 10 à 20%
COHb:Non-fumeurs: <2%Fumeurs: 10 à 20%
SpO2=SaO
2 + % COHbSpO
2=SaO
2 + % COHb
MetHbMetHb
0 20 40 60 30
40
50
60
70
80
90
100
MetHb (%)
SpO2
& O2Hb %
O2Hb %
SpO2
SaturométrieSaturométrie
MetHb:Sujets sains: < 1%
MetHb:Sujets sains: < 1%
R =R =AC 660 / DC 660AC 660 / DC 660
AC 940 / DC 940AC 940 / DC 940
SaturométrieSaturométrie
Hb foetaleHb foetale
• Pas d’impact sur la lecture
• Mais fausse lecture co-oxymètre
• Pas d’impact sur la lecture
• Mais fausse lecture co-oxymètre
BilirubineBilirubine
SaturométrieSaturométrie
• Pas d’impact sur la lecture, sauf via augmentation COHb (anémie hémolytique)
• Mais fausse lecture co-oxymètre
• Pas d’impact sur la lecture, sauf via augmentation COHb (anémie hémolytique)
• Mais fausse lecture co-oxymètre
SaturométrieSaturométrie
ColorantsColorants
• Bleu de méthylène
• Indigo carmine
• Vert d’indocyanine
• Bleu de méthylène
• Indigo carmine
• Vert d’indocyanine
SaturométrieSaturométrie
ColorantsColorants
• Bleu absorbe +++ à 660 nm, donc dim. importante de la saturation
• 5 ml iv de bleu de méthylène: sat = 1%
– Début 45 sec
– Fin 3 min (ad 20 min)
• Bleu absorbe +++ à 660 nm, donc dim. importante de la saturation
• 5 ml iv de bleu de méthylène: sat = 1%
– Début 45 sec
– Fin 3 min (ad 20 min)
Vernis à onglesVernis à ongles
600 700 800 900 1000
Longueur d’onde (nm)
Absorbance
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0
660 nm 940 nm
SaturométrieSaturométrie
Même solution pour les ongles
en acrylique.
Même solution pour les ongles
en acrylique.
Vernis à onglesVernis à ongles
SaturométrieSaturométrie
SaturométrieSaturométrie
• Faux signaux– Lumière ambiante
– Shunt optique
– Mouvements
– Pulsation veineuses
– Radiations électro-magnétiques
• Rapport signal / bruit de fond faible– Hypoperfusion
• Faux signaux– Lumière ambiante
– Shunt optique
– Mouvements
– Pulsation veineuses
– Radiations électro-magnétiques
• Rapport signal / bruit de fond faible– Hypoperfusion
Signaux artéfactuelsSignaux artéfactuels
SaturométrieSaturométrie
Lumière ambianteLumière ambiante
• Plusieurs centaines de cycles / seconde
– a) 1e longueur d’onde
– b) 2e longueur d’onde
– c) récepteur seulement
• Plusieurs centaines de cycles / seconde
– a) 1e longueur d’onde
– b) 2e longueur d’onde
– c) récepteur seulement
SaturométrieSaturométrie
Lumière ambianteLumière ambiante
• Malgré tout
– Lumière fluorescente, xénon, infra-rouge
– Fibres optiques
– Soleil
• Malgré tout
– Lumière fluorescente, xénon, infra-rouge
– Fibres optiques
– Soleil
Peuvent avoir un effetPeuvent avoir un effet
SaturométrieSaturométrie
Shunt optiqueShunt optique
• Quand une partie de la lumière se rend directement au capteur p.ex.: Capteur inapproprié
• Quand une partie de la lumière se rend directement au capteur p.ex.: Capteur inapproprié
Artéfacts dûs au mouvementArtéfacts dûs au mouvement
SaturométrieSaturométrie
• Frissons
• Toux
• Neurostimulateur
• Convulsions ne semblent pas modifier la réponse
• Frissons
• Toux
• Neurostimulateur
• Convulsions ne semblent pas modifier la réponse
Pulsations veineusesPulsations veineuses
SaturométrieSaturométrie
• Capteur trop serré sur le doigt
• Régurgitation tricuspidienne
• Capteur trop serré sur le doigt
• Régurgitation tricuspidienne
Interférence électro-magnétiqueInterférence électro-magnétique
SaturométrieSaturométrie
• Électro-cautère• Électro-cautère
SaturométrieSaturométrieRapport signal / bruit de fond faible
HypoperfusionRapport signal / bruit de fond faible
Hypoperfusion
1-5%1-5%
Rapport signal / bruit de fondRapport signal / bruit de fond
1,000,000,0001,000,000,000
SaturométrieSaturométrie
HypoperfusionHypoperfusion
SaturométrieSaturométrie
HypoperfusionHypoperfusion
• Capteur au doigt: erreur systématique et précision plus grandes
• Capteur au doigt: erreur systématique et précision plus grandes
SaturométrieSaturométrie
Hypoperfusion: que faireHypoperfusion: que faire
• Vérifier la position
• Changer la position
• Chaleur locale
• Bloc digital
• Nitro topique
• Nitro intra-artériel 10 µµµµg
• Vérifier la position
• Changer la position
• Chaleur locale
• Bloc digital
• Nitro topique
• Nitro intra-artériel 10 µµµµg
SaturométrieSaturométrie
Autres aspects limitatifsAutres aspects limitatifs
• Anémie
• Pigmentation de la peau
• Variabilité de la longueur d’onde émise
• Anémie
• Pigmentation de la peau
• Variabilité de la longueur d’onde émise
AnémieAnémie
SaturométrieSaturométrie
• Sous-estime la SpO2 surtout si basse (<80%)
– (Moins dangeureux)
• Précis si pas d’hypoxie
• Anémie falciforme en crise vaso-occlusive Erreur syst. 4,5% (individus ad 8%)
• Sous-estime la SpO2 surtout si basse (<80%)
– (Moins dangeureux)
• Précis si pas d’hypoxie
• Anémie falciforme en crise vaso-occlusive Erreur syst. 4,5% (individus ad 8%)
SaturométrieSaturométrie
Pigmentation de la peauPigmentation de la peau
• Signal plus difficile à capter
• Surestimation des valeurs
– Raison?
– Groupe mal représenté dans les courbes de calibration
• Signal plus difficile à capter
• Surestimation des valeurs
– Raison?
– Groupe mal représenté dans les courbes de calibration
SaturométrieSaturométrie
Pigmentation de la peau: recommendations aux SI pour la prévention de l’hypoxie
Pigmentation de la peau: recommendations aux SI pour la prévention de l’hypoxie
• Caucasiens: 92%
• Africains: 95%
• Caucasiens: 92%
• Africains: 95%
SaturométrieSaturométrie
Variabilité de la longueur d’ondeVariabilité de la longueur d’onde
• Variabilité de la longueur d’onde
– ± 15 nm
• 2 solutions
• Contrôler la fabrication
• Ajuster l’algorithme de l’appareil
• Variabilité de la longueur d’onde
– ± 15 nm
• 2 solutions
• Contrôler la fabrication
• Ajuster l’algorithme de l’appareil
SaturométrieSaturométriePrécision varie d’une compagnie à l’autrePrécision varie d’une compagnie à l’autre
• Limites imposées par les volontaires (70%, nature des volontaires)
• Précision de l’étalon or utilisé
• Algorythmes utilisés
• Limites imposées par les volontaires (70%, nature des volontaires)
• Précision de l’étalon or utilisé
• Algorythmes utilisés
SaturométrieSaturométrie
FiabilitéFiabilité
1 é cart-type(68%)
3 é carts-type(99%) Saturation
± 2% ± 6% 70 @ 100%
± 3% ± 9% 50 @ 70%
??? ??? < 50 %
SaturométrieSaturométrie
FiabilitéFiabilité
Erreur syst. Précision
> 90% <2%
<80% -15,0 à +13,1 1,0 à 16,0
Erreur syst. Précision
> 90% <2%
<80% -15,0 à +13,1 1,0 à 16,0
SaturométrieSaturométrie
Temps de réponse aux variations de SpO2Temps de réponse aux variations de SpO2
T 1/2 oreille 9.6 @ 19.8 sec.
T 1/2 doigt 24 @ 35.1 sec.
SaturométrieSaturométrie
Fausses alarmesFausses alarmes
• Saturomètre: 45% de l’ensemble les moniteurs et 75% des alarmes du saturomètre sont fausses (faux positifs).
• Saturomètre: 45% de l’ensemble les moniteurs et 75% des alarmes du saturomètre sont fausses (faux positifs).
SaturométrieSaturométrie
Utile?Utile?
• Reconnaissance d’événements hypoxique peropratoire bien documentée
• Diminution des admissions imprévues aux soins intensifs bien documentée
• Reconnaissance d’événements hypoxique peropratoire bien documentée
• Diminution des admissions imprévues aux soins intensifs bien documentée
SaturométrieSaturométrie
Utile?Utile?
• Attention!
– L’oeil ne perçoit la cyanose que lorsque la satuation < 80%
• Attention!
– L’oeil ne perçoit la cyanose que lorsque la satuation < 80%
PaO2
SaO2
80%
45 mmHg
SaturométrieSaturométrie
Utile?Utile?
PaO2
SaO2
Sat PO2
90 60
75 40
50 27
Sat PO2
90 60
75 40
50 27
SaturométrieSaturométrie
Utile?Utile?
• Attention!
– La SpO2 n’est pas un indicateur sensible de la diminution de la PaO2.
• Attention!
– La SpO2 n’est pas un indicateur sensible de la diminution de la PaO2.
PaO2
SaO2
SaturométrieSaturométrie
Utile?Utile?
• Risques
– Brûlures
– Effet de tourniquet
• Risques
– Brûlures
– Effet de tourniquet
SaturométrieSaturométrie
Utile?Utile?
Le plus grand risque est la présomption qu’il s’agit d’un faux positif.
Le plus grand risque est la présomption qu’il s’agit d’un faux positif.