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Principe de l'esCCO

Le principe de l’esCCO repose sur une corrélation inverse entre le volume systolique (VS) et le temps de transit de l’onde de pouls (TTP). Cette corrélation a été confirmée par les expériences cliniques et les analyses de données, et il a été prouvé que la précision de l’estimation du VS basée sur le TTP était moins affectée par l’administration de médicaments, y compris les agents vasculaires¹⁾. En se basant sur ce principe, la valeur esCCO est calculée à l’aide de l’équation suivante : esCCO = K × (α × TTP + β) × FC  
Où α désigne une valeur fixe décidée expérimentalement par les études cliniques esCCO passées. Les constantes K et β doivent être personnalisées pour chaque patient.

Définition des composantes temporelles de TTP

Nous avons défini le TTP comme l’intervalle de temps mesuré entre le pic de l’onde R de l’ECG et le point de montée de l’onde de pouls SpO₂. Le TTP se compose des trois composantes temporelles suivantes.

1. PEP : La phase de pré-éjection, qui inclut notamment le délai électromécanique au début de la systole, ainsi que la durée de contraction isométrique, où l’onde R de l’ECG fait office de point de départ.
2. T1 : Correspond au temps nécessaire pour que l’onde de pouls passe de l’aorte aux artères musculaires en passant par les artères élastiques.
3. T2 : Correspond au temps nécessaire pour que l’onde de pouls passe de l’artère musculaire au site périphérique distal supplémentaire de la mesure SpO₂.^{3) 4)}

Comment la relation entre VS et TTP peut-elle rester constante ?

La PEP est affectée par la contractilité cardiaque pendant la précharge et la postcharge, et diminue au fur et à mesure que le volume systolique (VS) augmente. Dans les vaisseaux périphériques à faible diamètre, la vitesse de propagation de l’onde de pouls est réduite, car l’impact de la viscosité devient prépondérant. Lorsque le diamètre vasculaire ne fluctue pas, la valeur T2 est moins affectée par la viscosité. Cependant, la viscosité peut exercer une influence dominante sur la valeur T2 lorsque le diamètre vasculaire est plus petit, T2 est donc affecté par le diamètre vasculaire. Tout comme le diamètre vasculaire détermine la résistance vasculaire, nous supposons que la valeur T2 est affectée par la résistance vasculaire. Si l’on tient compte de la relation entre les valeurs VS et T2, T2 diminue au fur et à mesure que VS augmente à cause de la vasodilatation liée à l’augmentation du diamètre vasculaire.

La relation entre VS et la pression artérielle peut changer lorsque la pression artérielle est affectée par la résistance vasculaire. Cependant, lors de la propagation de l’onde de pouls à travers les vaisseaux, la relation entre les valeurs VS et TTP reste constante, même lorsque la relation entre la valeur VS et la pression artérielle fluctue. Lorsque la pression artérielle augmente suite à la constriction vasculaire et que la valeur VS ne fluctue pas, la valeur T1 diminue en raison de l’augmentation de la pression artérielle associée à l’augmentation de la résistance vasculaire. Parallèlement, la valeur T2 augmente au fur et à mesure que la vitesse de propagation diminue à cause de la vasoconstriction périphérique. Par conséquent, la réduction de la valeur T1 est compensée par l’augmentation de la valeur T2 et la relation entre VS et TTP reste inchangée. Dans ce cas précis, la valeur PEP augmente proportionnellement à la postcharge, et l’augmentation de la PEP compense également la diminution de la valeur T1.

Comme décrit ci-dessus dans la mesure du TTP utilisant l’ECG et l’onde de pouls périphérique SpO₂, la relation entre TTP et VS reste inchangée et la relation est moins affectée par la résistance vasculaire.

^{1)　Sugo Y, Ukawa T, Takeda S, Ishihara H, Kazama T, Takeda Z. A Novel Continuous Cardiac Output Monitor Based on Pulse Wave Transit Time. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2010; 2853-6}

Impact du traitement sur la relation entre le TTP et le VS

L’impact du traitement sur la direction des fluctuations du volume systolique (VS), le TTP et chaque composante temporelle du TTP basée sur une étude clinique et sur des animaux a fait l’objet d'une évaluation dans une étude sur des animaux¹⁾. Au cours de cette étude sur les animaux, la relation entre le TTP et le VS a été évaluée dans différentes conditions dynamiques de circulation, en administrant du pentobarbital, en retirant le sang et en administrant de la phényléphrine (Figure 1)¹⁾. Le VS a été mesuré à l’aide d’un débitmètre électromagnétique. Le Tableau 1 résume les résultats de l’étude ²⁾.

Figure 1. Relation entre le VS et le TTP dans différentes conditions dynamiques de circulation

Tableau 1. Impact des médicaments sur les composantes temporelles du TTP

1. Phényléphrine
Même si des conclusions incohérentes ont été rapportées concernant la corrélation entre le VS et la pression artérielle en administrant de la phényléphrine³⁾, les valeurs VS et TTP ont une corrélation inverse dans l’étude.T1 fluctuait en suivant la pression sanguine, mais ces fluctuations étaient compensées par T2, et la corrélation inverse entre le VS et le TTP était conservée.

2. Dobutamine/pentobarbital
La direction des fluctuations du VS et de la pression artérielle était identique, et les valeurs VS et TTP avaient une corrélation inverse lors de l’administration de dobutamine et de pentobarbital.

• La direction des fluctuations du VS et de la pression artérielle était identique, et les valeurs VS et TTP avaient une corrélation inverse lors de l’administration de dobutamine et de pentobarbital.

- Pentobarbital : T₁ était inversement corrélée à la pression artérielle et la PEP était inversement corrélée au VS, PEP était positivement corrélée au VS. Nous avons supposé que ce phénomène s’expliquait par le fait que la précharge et la pression de contraction isométrique (ICP) avaient diminué en même temps en raison d’une baisse de la pression artérielle, ce qui n’a pas été validé.

3. Propranolol
Lorsque l’on administre du propanolol, le VS a fluctué, contrairement à la pression artérielle, et le VS et le TTP étaient inversement corrélés. La PEP était inversement corrélée au VS. T₁ n’a enregistré aucune fluctuation, car la pression artérielle n’a pas fluctué. T₂ n’a pas fluctué non plus.

^{1) Sugo Y, Ukawa T, Takeda S, Ishihara H, Kazama T, Takeda Z. 2010. A Novel Continuous Cardiac Output Monitor Based on Pulse Wave Transit Time. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2010: 2853-6}

^{2) Sugo Y., 2013. ‘A Novel Continuous Cardiac Output Monitor Utilizing ECG and SpO2 Pulse Wave’. Proceedings of Life Engineering Symposium}

^{3) Meng L, Cannesson M. et al. The impact of phenylephrine, ephedrine, and increased preload on third-generation Vigileo-Flotrac and esophageal Doppler cardiac output measurement. Anesth Analg 2011; 113:751-757}

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