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.