Cardiogramme
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Transport d’oxygène et rapport DO2 / VO2

Pour assurer l’oxygénation cellulaire, le transport (DO2) et la consommation d’oxygène (VO2) doivent être en harmonie. La demande métabolique est le principal déterminant du débit cardiaque, qui est distribué aux organes de manière inhomogène selon leurs fonctions et leurs besoins particuliers. Les mesures que l’on pratique en clinique n’apprécient en général que la consommation globale d’oxygène. Le DO2 est réglé par la ventilation, le débit cardiaque, le contenu en Hb et sa distribution périphérique; il se calcule de la manière suivante:

DO2 = CaO2 · DC où DC: débit cardiaque
CaO2: contenu artériel en oxygène
CaO2= [(1.34 · Hb) · SaO2] + (0.0031· PaO2)

Le terme [ (13.4 · Hb) · SaO2 ] représente la quantité d’O2 transportée par l’hémoglobine en mL/min; l’Hb fixe 1.34 à1.39 mL O2 par gm selon le type d'Hb. Le facteur (0.0031 · PaO2) est la fraction d’oxygène dissoute dans le sang; elle reste une valeur négligeable dans les conditions normales et n’est pas prise en compte dans le transport global, sauf lorsque la FiO2 est élevée :

DO2 = [ (1.34 · Hb) · SaO2 ] · DC
valeur normale: 10 mL/kg/min ou 500 mL/min/m2

La consommation d’O2 est la différence entre le débit artériel et le débit veineux en oxygène:

VO2 = (CaO2 - CvO2) · DC où CvO2 : contenu en O2 du sang veineux mêlé

Donc:
VO2 = (1.34 · Hb) · (SaO2 - SvO2) · DC
valeur normale: 3.5 mL/kg/min ou 250 mL/min
valeur normale SvO2: 70%

On peut tirer de cette équation l’extraction périphérique d’oxygène (EO2):

EO2 = VO2 / DO2
EO2 = (CaO2 - CvO2) / CaO2 = (SaO2 - SvO2) / SaO2
valeur normale: 25 - 30 %

La VO2 mesurée par la méthode de Fick est moins précise que sa mesure par calorimétrie indirecte (méthode des échanges gazeux). De plus, elle ignore la consommation d’oxygène pulmonaire ; celle-ci ne représente que 1-2% de la VO2 totale de l’organisme chez le sujet sain avec des poumons normaux, mais elle s’élève jusqu’à 10% en cas de pneumonie ou de SDRA. Normalement, la VO2 est indépendante du transport pour deux raisons :

  • Le DO2 est en excès par rapport à la VO2 ;
  • L’extraction d’oxygène augmente parallèlement à la demande comme le démontre la baisse progressive de la saturation veineuse centrale (SvO2).

Il arrive que cette situation soit dépassée: si le transport d’O2 chute en-dessous d’un certain seuil (DO2 critique), l’extraction ne peut plus augmenter proportionnellement à la demande, et la consommation d’O2 devient dépendante de son transport (Figure 6.28). Chez le sujet normal, la valeur de ce seuil se situe entre 9 et 10 mL/min/kg ; il est abaissé à 8.2 mL/min/kg en anesthésie générale[257].

L’extraction d’O2 (EO2) maximale est de 60%, ce qui se traduit par des valeurs de SvO2 très basses (< 50%). Au-delà de cette capacité d’extraction, la VO2 diminue, le métabolisme devient partiellement anaérobe et le taux de lactate dépasse 1.5 mmol/l [49]. Dans de nombreuses situations pathologiques, la VO2 reste dépendante du transport d’O2 sur une vaste échelle de valeurs, parce que l’extraction d’oxygène reste basse (EO2 < 35%) et que la DO2 critique est plus élevée que la norme (15-20 ml/min/kg). C’est le cas notamment dans le SDRA, le choc septique et le choc hypovolémique. Les patients qui se trouvent sur cette partie de la courbe ont un pronostic vital réservé [98]. C’est sur cette notion que se fonde le concept de thérapie « supramaximale » dans la prise en charge des malades de soins intensifs, visant à maintenir un débit cardiaque supérieur à 4 l/min/m2 afin d’éviter la survenue de défaillances multi-organiques [260]. Cependant, le seuil critique du DO2 est difficile à déterminer chez l’homme, d’autant plus que la consommation d’oxygène ne reste pas constante, même chez un individu sédaté ou endormi [160]. La pertinence pronostique de la dépendance DO2/VO2 reste débattue [231]. En anesthésie cardiaque, le strict maintien d’une SvO2 > 70% permet de diminuer la morbidité et de raccourcir le séjour en soins intensifs [210].

La SvO2 est la seule mesure clinique représentative de l’oxygénation tissulaire. Elle évalue l’adéquation du transport d’oxygène par rapport aux besoins de l’organisme. Sa valeur normale est ≥ 70%, ce qui correspond à une PvO2 de 40 mmHg environ. Les facteurs qui interfèrent avec l’affinité de l’hémoglobine pour l’oxygène (pH, température, 2,3-DPG, etc) agissent également au niveau veineux et modifient la PvO2 sans affecter la SvO2 de manière identique. D’après les équations ci-dessus, on peut déduire que:

SvO2 = SaO2 - VO2 / (DC · 1.34 · Hb)
valeur normale: ≥ 65 %

Cette formule démontre que la SvO2 n’est pas une mesure univoque; sa baisse peut résulter de quatre facteurs différents:

  • L’hypoxémie,
  • L’élévation de la VO2,
  • La baisse du débit cardiaque,
  • L’anémie.

Plusieurs conditions élèvent la SvO2 : la baisse de la VO2, la sepsis (défaut d’extraction périphérique), les fistules artério-veineuses, les shunts gauche-droit (cirrhose hépatique, CIV), l’hypothermie et les intoxications (cyanure, CO). En l’absence d’anémie, d’hypoxémie et de modification de la VO2, la SvO2 évolue en symétrie avec le débit cardiaque. Après chirurgie cardiaque, les patients qui arrivent aux soins intensifs avec une SvO2 < 60% ont davantage de complications cardiovasculaires et une mortalité 5 fois plus élevée à 30 jours que ceux qui présentent une SvO2>60% [113].

Pour simplifier l’équipement, on peut remplacer la mesure la SvO2 dans l’artère pulmonaire par la mesure de la saturation veineuse centrale (mixed venous SO2, ou SvcO2) en échantillonnant le sang dans l’OD par un simple cathéter de PVC. Bien que moins fiable, cette mesure reste bien corrélée avec l’adéquation du DC [90,284]. Le sang de l’OD n’est pas entièrement mélangé, et la mesure peut être influencée par son voisinage avec la veine cave inférieure (SO2 élevée) ou le sinus coronaire (SO2 basse). La SvcO2 est en moyenne 5% plus élevée que la SvO2.

 

Transport (DO2) et consommation (VO2) d’oxygène
DO2 = CaO2 · DC où : CaO2 (contenu artériel en O2) = [(1.34 · Hb) · SaO2] + (0.0031· PaO2)
(norme : 1’000 mL/min)
VO2 = (CaO2 - CvO2) · DC = (1.34 · Hb) · (SaO2 - SvO2) · DC (norme : 250 mL/min)
Extraction d’O2 = VO2 / DO2 = (CaO2 - CvO2) / CaO2 = (SaO2 - SvO2) / SaO2 (norme : 25-30%)
SvO2 = SaO2 - VO2 / (DC · 1.34 · Hb) (norme : ≥ 65 %)

 

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