Contribution de la mesure peropératoire de la pression téléexpiratoire en CO2 à l'évaluation hémodynamique peropératoire et à la prédiction de la morbi-mortalité postopératoire

Contribution of intraoperative measurement of teleexpiratory CO2 pressure to intraoperative haemodynamic assessment and prediction of postoperative morbidity and mortality

• Auteur / Autrice : Christophe Huz
• Direction : Benoit Tavernier
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Recherche clinique, innovation technologique, santé publique - MED
• Date : Inscription en doctorat le 01/12/2023
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Evaluation des technologies de santé et des pratiques médicales

Mots clés

Mots clés libres

EtCO2

Débit cardiaque

Entrepôt de données

Mortalité

Défaillance d'organe

EtCO2

Cardiac output

Datawarehouse

Outcome

Mortality

Résumé

De nombreux travaux dans la littérature ont démontré, depuis vingt ans, que l'équilibre hémodynamique des patients opérés sous anesthésie générale a un impact sur l'incidence des complications postopératoires, en particulier en chirurgie dite à haut risque. Plus spécifiquement, il a été montré que l'optimisation peropératoire du débit cardiaque (ou de son corollaire, le volume d'éjection systolique [VES, avec débit cardiaque = VES x fréquence cardiaque]) permettait de diminuer l'incidence de ces complications post-opératoires chez le patient à risque. C'est pourquoi, en Europe, et notamment en France, des recommandations ont été établies par les sociétés savantes recommandant le monitorage et l'optimisation peropératoire du VES dans cet objectif. Cependant, le VES / débit cardiaque n'est que peu monitoré en routine chez les patients sous anesthésie générale, pour différentes raisons (fiabilité des mesures, caractère invasif du monitorage, temps nécessaire de mise en place, coût). Un enjeu d'amélioration de la qualité des soins en anesthésie est donc de proposer aux cliniciens des indicateurs indirects, pouvant être utilisés en routine, et susceptibles de contribuer au bon équilibre hémodynamique sous anesthésie générale. La pression télé-expiratoire en CO2 (PetCO2), variable monitorée en routine chez tout patient sous anesthésie générale bénéficiant d'un contrôle des voies aériennes supérieures, pourrait contribuer à cette amélioration. La PetCO2 est un reflet indirect de la PaCO2, et répond à trois déterminants principaux, qui sont la production cellulaire de CO2, la ventilation alvéolaire (élimination du CO2), et le débit cardiaque, en particulier par son impact sur les rapports ventilation/perfusion. En routine, la PetCO2 est essentiellement utilisée comme indicateur de l'efficacité de la ventilation, sa dépendance à l'hémodynamique, et plus particulièrement au débit cardiaque, n'ayant été étudiée que de façon ponctuelle par quelques auteurs. De façon intéressante, des travaux récents montrent une association possible entre la PetCO2 peropératoire et la survenue de complications postopératoires, sans pouvoir préciser de mécanisme sous-jacent, et donc une relation éventuelle de causalité. Ainsi, l'objectif général de cette thèse sera double : - Préciser l'intérêt de la PetCO2 et de ses variations pour l'évaluation hémodynamique peropératoire. - Explorer la valeur pronostique de la PetCO2 peropératoire. La stratégie de recherche sera fondée sur deux axes/type d'outils principaux : - L'exploitation de l'entrepôt de données d'anesthésie du CHU de Lille, intégré à l'entrepôt de données en santé INCLUDE. - La réalisation d'études cliniques prospectives sur des patients sous anesthésie générale. Les objectifs opérationnels identifiés sont les suivants : 1.Valider les valeurs de PetCO2 et les variables hémodynamiques d'intérêt dans l'entrepôt d'anesthésie (gestion des artéfacts, gestion des valeurs manquantes, descriptions et raisons d'avoir des valeurs manquantes) pour garantir la qualité des études rétrospectives. Recherche de facteurs associés (explicatifs) aux artéfacts ou données manquantes. 2.Décrire « l'épidémiologie » d'une diminution de la PetCO2 en cours d'anesthésie (incidence, durée, facteurs de risque) ; établir les liens avec les évènements hémodynamiques. 3.Décrire la gestion par les anesthésistes réanimateurs d'une baisse de PetCO2, élaborer un arbre de probabilité pour une intervention de la part du médecin anesthésiste ; mettre au point un modèle de prédiction d'une intervention médicale pour la gestion d'une diminution de la PetCO2 et ainsi identifier les cas déviant du modèle pour analyse. 4.Caractériser, en les quantifiant, les variations de la PetCO2 au cours de variations induites du VES et du débit cardiaque. 5.Evaluer une méthode simple et non-invasive de caractériser la réponse du VES au remplissage vasculaire, fondée sur la mesure de la PetCO2 6.Rechercher une relation entre hypotension periopératoire, baisse de la PetCO2 et mortalité post-opératoire 7.Rechercher une relation entre PetCO2 peropératoire et mortalité post-opératoire Méthodes (description brève) et résultats escomptés. - Objectif 1 : interrogation de l'entrepôt de données d'anesthésie du CHU de Lille ; évaluation / validation de différentes méthodes de gestion des valeurs aberrantes, artéfacts et données manquantes par comparaison à l'analyse directe des données dans les dossiers informatisés d'anesthésie. D'autres variables utiles (pression artérielle, fréquence cardiaque, oxymétrie de pouls, indicateurs de profondeur d'anesthésie, volumes courants et fréquence respiratoire) feront l‘objet de la même démarche. L'ensemble constituera une étape déterminante de la validation de l'outil, peu ou pas décrit dans la littérature exploitant des données d'anesthésie, et sera soumis à publication. Ceci constituera, après l'analyse exhaustive de la littérature d'intérêt, la première partie de ce projet. - Objectif 2 : reposera sur l'exploitation des données de l'entrepôt de données d'anesthésie, et possiblement, pour certaines données caractéristiques des patients, de l'EDS INCLUDE. Deux cadres spécifiques seront étudiés : (1) l'évolution de la PetCO2 en cas d'hypotension artérielle sévère ; (2) les variations de différentes variables d'intérêt (hémodynamique, température patient, profondeur d'anesthésie, caractéristiques ventilatoires, modifications thérapeutiques) au cours de séquences où la PetCO2 varie et au cours de séquences ou elle ne varie pas. - Objectif 3 : reposera sur des entretiens semi-dirigés d'anesthésistes (données déclaratives sur les critères d'identification d'une baisse de la PetCO2, et la gestion de cette diminution de la PetCO2) puis l'analyse de cas sélectionnés dans l'entrepôt de données (données factuelles) ; deux situations devront être sans doute distinguées : (1) la PetCO2 est « basse », mais stable ou lentement évolutive ; et (2) diminution rapide de la PetCO2. - Objectifs 4 et 5 : il s'agit de deux études prospectives interventionnelles. - Objectifs 6 et 7 : utilisent l'entrepôt de données d'anesthésie couplé à INCLUDE. Reposeront sur des méthodologies similaires, mais avec deux objectifs bien différents. Ces travaux, en rapport avec la morbi-mortalité postopératoire, bénéficieront des travaux réalisés déjà (relation hypotension artérielle, PetCO2, et mortalité). Deux critères de jugement sont d'ores et déjà envisagés pour la morbidité : la dysfonction rénale en chirurgie digestive lourde, et le « dommage myocardique » après chirurgie vasculaire. La durée de séjour est également envisagée.

Numerous studies in the literature over the last twenty years have shown that the haemodynamic balance of patients operated on under general anaesthetic impacts the incidence of postoperative complications, particularly in so-called high-risk surgery. More specifically, it has been shown that intraoperative optimisation of cardiac output (or its corollary, systolic ejection volume [SEV, where cardiac output = SEV x heart rate]) reduces the incidence of these postoperative complications in high-risk patients. This is why, in Europe, and particularly in France, recommendations have been drawn up by learned societies recommending intraoperative monitoring and optimisation of SEV for this purpose. However, VES/cardiac output is rarely routinely monitored in patients undergoing general anaesthesia, for several reasons (reliability of measurements, invasive nature of monitoring, time required to set up, and cost). One of the challenges of improving the quality of anaesthesia care is therefore to offer clinicians indirect indicators that can be used routinely and are likely to contribute to good haemodynamic balance under general anaesthesia. Tele-expiratory CO2 pressure (PetCO2), a variable routinely monitored in all patients undergoing general anaesthesia with upper airway control, could contribute to this improvement. PetCO2 is an indirect reflection of PaCO2 and responds to three main factors: cellular production of CO2, alveolar ventilation (elimination of CO2), and cardiac output, particularly through its impact on ventilation/perfusion ratios. In routine practice, PetCO2 is mainly used as an indicator of ventilation efficiency, its dependence on haemodynamics, and more particularly cardiac output, having only been studied on an ad hoc basis by a few authors. Interestingly, recent studies show a possible association between intraoperative PetCO2 and the occurrence of postoperative complications, without being able to specify an underlying mechanism, and therefore a possible causal relationship. Thus, the general objective of this thesis will be twofold: - Specify the value of PetCO2 and its variations for intraoperative haemodynamic assessment. - To explore the predictive value of intraoperative PetCO2. The research strategy will be based on two principal areas/types of tools: - The use of the Lille University Hospital anaesthesia data warehouse, integrated into the INCLUDE health data warehouse. - Prospective clinical studies on patients under general anaesthesia. The feasibility of the work envisaged is supported by the candidate's current threefold involvement with the INCLUDE team, the ULR METRICS, and the anaesthesia-intensive care unit. The following operational objectives have been identified: 1. Validate PetCO2 values and haemodynamic variables of interest in the anaesthesia repository (management of artefacts, management of missing values, descriptions, and reasons for missing values) to ensure the quality of retrospective studies. Search for factors associated (explanatory) with artefacts or missing data. 2. Describe the ''epidemiology'' of a drop in PetCO2 during anaesthesia (incidence, duration, risk factors); establish links with haemodynamic events. 3. To describe how intensive care anaesthetists manage a drop in PetCO2, to develop a probability tree for intervention by the anaesthetist, to develop a prediction model for medical intervention to manage a drop in PetCO2 and to identify cases that deviate from the model for analysis. 4. To characterise and quantify variations in PetCO2 during induced variations in ESV and cardiac output. 5. To evaluate a simple, non-invasive method of characterising the response of the ESV to vascular filling, based on the measurement of PetCO2 6. Investigate the relationship between intraoperative hypotension, a drop in PetCO2 and postoperative mortality. 7. Investigate the relationship between intraoperative PetCO2 and postoperative mortality. Methods (brief description) and expected results. - Objective 1: interrogation of the Lille University Hospital anaesthesia data warehouse; evaluation/validation of different methods of managing outliers, artefacts, and missing data by comparison with direct analysis of data in computerised anaesthesia records. Other useful variables (blood pressure, heart rate, pulse oximetry, indicators of depth of anaesthesia, tidal volumes, and respiratory rate) will be the subject of the same approach. All of this will constitute a decisive stage in the validation of the tool, which has little or no description in the literature using anaesthesia data and will be submitted for publication. After an exhaustive analysis of the relevant literature, this will constitute the first part of this project. - Objective 2: will be based on the use of data from the anaesthesia data warehouse, and possibly, for certain patient characteristics, from the EDS INCLUDE. Two specific areas will be studied: (1) the evolution of PetCO2 in the event of severe arterial hypotension; (2) variations in different variables of interest (haemodynamics, patient temperature, depth of anaesthesia, ventilatory characteristics, therapeutic changes) during sequences in which PetCO2 varies and during sequences in which it does not. - Objective 3: will be based on semi-structured interviews with anaesthetists (declarative data on the criteria for identifying a drop in PetCO2, and the management of this drop in PetCO2) then analysis of cases selected from the data warehouse (factual data); two situations will probably have to be distinguished: (1) the PetCO2 is ''low'', but stable or slowly evolving; and (2) rapid drop in PetCO2. - Objectives 4 and 5: These are two prospective interventional studies. They should not pose any methodological, recruitment or power difficulties. - Objectives 6 and 7: use the anaesthesia data warehouse coupled with INCLUDE. Based on similar methodologies, but with two very different objectives. This work, relating to postoperative morbidity and mortality, will benefit from the work carried out already (relationship between arterial hypotension, PetCO2 and mortality). Two assessment criteria are already being considered for morbidity: renal dysfunction in major digestive surgery, and ''myocardial damage'' after vascular surgery. Length of stay is also being considered.