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Effets ventilatoires d'une hypothermie mod6r6e (36 ~ C-28 ~ C) chez le chien anesth6sie l'halothane Les modifications de l'h3modynamique syst~mique (pression art3rielle moyenne, "PA; fr3quence cardiaque, fc ; d~bit cardiaque, Qc), de la consommation d'oxyg~ne, f/O 2 et de la ventilation (ventilation minute, (/; fr#quence respiratoire, f ; volume courant, Vr ; et gaz du sang arteriel ) et plus particuli~remerit des temps respiratoires (dur3e de I'inspiration, Tt ; dur3e de l'expiration, TE ; dur3e du cycle respiratoire, TTOT), du mode respiratoire (Tt/I'TOT) et de la commande ventilatoire (VT/TI, ont #t3 3tudi3es chez six chiens au cours d'une hypothermie progressive (36 ~ C-28 ~ C) soas anesth3sie fi l'halothane d niveau constant (CAM = 1,5). ~ fc et Qc diminudrent. V et f diminu~rent significativement, la diminution de f 3tant corr~lde gt celle de la temperature ( r = 0,66; P< 0,01). La diminution de VT ne fut pas significative. La Pa02 et le pHa diminu~rent tandis que la PaC02 augmenta l~g~rement. La diminution de la ventilation fur li3e essentiellement fi une modification des temps respiratoires (Tt et TE) qui augment~rent (TE plus que 1"1)et de la commande ventilatoire (VT/Tt diminuant en raison de l'augmentation de TI). La relation entre les modifications de Vr/Tt et celles de TI/TTOT ne fut pas uniforme au cours de l' abaissement de la temperature. Les modifications des temps respiratoires et da mode respiratoire pourraient ~tre dues ~ une action du froid sur les structures centrales du contr~le de la ventilation.

Key words VENTILATION: anaesthetics, effects of; ANAESTHETIC, VOLATILE:halothane; TEMPERATURE: hypothermia. Laboratoire d'Anesth6siologie, Facult6 de M~deeine SaintAntoine, 27 rue Chaligny, 75012 Paris, France. Correspondance ~ adresser: Dr J.H. Gaudy, Service d'Anesth~sie R6animation Chirurgieale, H6pital Rothschild, 33 Bvd de Picpus, 75012 Paris, France. Ce travail a ~t~ r6alis6 grace It une aide de la Fondation pour la Recherche M~dicale (France). Accepted for publication 14th August, 1992.

CAN .I ANAESTH 1992 ! 39:10 / pp 1094~

Jean-Henri Gaudy MD, Jean-Francois Sicard MD, Olivier Gateau MD, Raymond Maneglia MD, Marielle Quignon ATOS

Changes in systemic haemodynamic variables (mean arterial pressure, MAP; heart rate, HR; cardiac output, Qc), in oxygen consumption, r and in ventilation (minute ventilation, r respiratory frequency, f; tidal volume, Vr; and arterial blood gases) with particular attention to respiratory times (duration of inspiration, Tt ; duration of expiration, TE ; duration of the breathing cycle, TROT), to respiratory timing (Tt/TToT) and respiratory drive (VT/Tt) were studied during moderate progresssive hypothermia 0 6 ~ C to 28 ~ C) during stable halothane anaesthesia (MAC = 1.5) in six dogs. MAP, HR and Qc decreased; (,"and f decrensed, the decrease in f being correlated with that in temperature (r = 0.66; P < 0.01). Tidal volume did not change. The PaO 2 and pHa decreased while PaC02 increased slightly. The decrease in ventiliation was related to changes in respiratory times (1"I and TE) which increased (TE more than 7"1)and in respiratory drive (VT/T! which decreased due to the increase in TI). The relation between VT/TI and TItT1"OT changes was not constant during cooling. Changes in respiratory times and drive couM be due to the effect of cold on medallar respiratory control.

L'hypothennie (temp&ature centrale inf&ieure ~ 36 ~ C) est une complication fr~quente de l'anesth~sie et de la chimrgie. EIIe est le plus souvent mod~r~e, rarement inf~rieure a 30 ~ C. 1 Beaucoup d'observations ont &~ rapporttes concernant les effets de l'hyothermie sur la ventilation, mais il s'agit le plus souvent d'observations d'hypothermie aceidentelle. Certaines 6tudes exlc~rimentales rapportent plus particuli&ement les effets de l'hypothermie sur les r~ponses ventilatoires a l'hypoxie et l'hypercapnie. 2-9En dehors d'une 6tude des modifications respiratoires pendant le r6chauffement et le r~veil de chats ayant 6t6 anesth6si~s avec du pentobarbital,~~ les modifications pr6cises de la ventilation et du r6gime ventilatoire n'ont pas 6t6 d6crites. Dans cette derni~re &ude, comme dans la plupart des 6tudes, la profondeur de l'anesth6sie n'a pas 6t6 contt616e, les animaux ayant 6t6 &udi& pendant la phase de r6veil. Or il est bien connu que les variations de la profondeur de l'anesth6sie s'accom-

Gaudy etal.; VENTILATION ET HYPOTHERMIE pagnent de modifications de la ventilation. De plus l'hypothermie aun effet sur la ventilation et un effet sur la profondeur de l'anesthtsie. Aussi est-il souvent difficile de falre la part des modifications ventilatoires provoqu~es par l'hypothermie de celles induites par les variations de la profondeur de l'anesthtsie. C'est pourquoi nous avons 6tudi6 les effets ventila~oires d'ane hypothermie progressive chez le chien anesthtsi6 ~t l'halothane, le niveau de l'anesthtsie 6tant maintenu constant.

M~thodes L'~tude conforme aux recommandations de la convention d'Helsinki, a ~t6 r~aliste chez six chiens beagle, mfiles (poids, moyenne +- 6cart-type = 15 --- 1,2 kg). Les animaux n'ont pas refu de pr~mgdication. Ils ont 6t6 placts duns une caisse transparente d'un volume de 100 litres et l'anesth~sie a 6t6 induite avec de l'halothane (3%) et de l'oxyg~ne. D~s les premiers signes d'anesthtsie suffisamment profonde, les animaux ont 6t6 placts sur une table d'ol~ration et, apr~s intubation oro-trachtale rapide, 1' anesth~sie a 6t~ entretenue avec de l'halothane (2%) duns de l'air ( ~ O 2 = 0,21). Les chiens ont 6t6 installts en dtcubitus lattral gauche. Un cath6ter vtsical a 6t6 mis en place. Une art~re ftmurale a 6t6 cathtttriste afin de prtlever des 6chantillons pour la mesure des gaz du sang (analyseur Instrument Laboratories module 1302) permettant de corriger les mesures en fonction de la temptrature, ~talonn~ avec des solutions tampons standards - pH 6,840 et 7,384 - et avec des gaz 6talons standards - CO2 : 0% et 10,05% ; 02 : 4,96% et 12,2%), de l'htmoglobine et de la saturation art~rielle en oxyg~ne (cooxym~'tre Instrument Laboratories mod~,le 182 6quip6 d'un syst~me de mesure pour le sang de chien); cet abord art~rieI a permis la mesure de la pression arttrielle systtmique (capteur Statham P23 IA). Un cathtter de Swan-Ganz (5F) a 6t~ introduit dans la veine jugulaire externe droite et son extrtmit6 a ~t6 p l a t t e duns une attire pulmonaire sous contrtle oscilloscopique de la courbe de pression intravasculaire (capteur Statham P23 IA). Ce catheter a permis la mesure du dtbit cardiaque par thermodilution (calculateur Hewlett-Packard), la mesure de la temperature centrale, et le pr~l~vement d'~chantillons de sang pour la mesure des gaz du sang veineux m~l~, de la saturation en oxyg~ne et del'h~moglobine. Les contenusen oxyg~nedu sang art~fiel et du sang veineux mEi6 out 6t~ caicui~s alnsi que la consommation d'oxyg~ne: VO~ ml- rain-t = Qc ml- rain-~ • (CcaO2 - Cc~70~) ml. min-t, Les concentrations de fin d'expiration du gaz carbonique et de l'halothane ont 6t~ surveill~es en continu (analyseur Hewlett-Packard et Anaesthetic Gas Monitor WTI Holland). La ventilation a 6t~ mesur~e ~ l'aide d'un pneumotachographe Gould 6talonn6 au d~but et h la fin des experiences. La pression arttrielle systtmique, les

1095 concentrations de gaz carbonique et d'halothane et le spirogramme (dtbit, ~ / e t volume courant, VT) ont ~t6 enregistr6s sur un polygraphe (Beckman, Dynograph R 411). Les temps respiratoires (TI, "rE, TROT) ont 6t~ mesur~s h partir du signal de dtbit. La ventilation minute, le d~bit inspiratoire moyen (VT/TI) et le rapport TtrI'rOT ont ~t~ calcul~s. La temperature eentrale a 6t~ abaisste progressivement de 36 ~ C h 28 ~ C par ventilation exteme d'air froid non humidifi~. Afin de maintenir constant le niveau d'anesth~sie (MAC = 1,5)" la concentration de fin d'expiration d'halothane a ~t6 diminute de 1,5% ~t 36 ~ C ~t 0,69% 28 ~ C. Les param~tres ventilatoires (TI, TE, TTOT, V, VT/TI, et TI/TroT) ont 6t6 mesurts h chaque degr6 d'abaissement de la temptrature. A 36 ~ C, 32 ~ C, et 28 ~ C, et 28 ~ C ces param~tres ont &6 mesur~s an bout de 15 minutes d'ttat stable de la concentration de fin d'expiration d'halothane; la pression art~rielle systtmique, le dtbit cardiaque, les gaz du sang arttriel et veineux m~lt, la concentration d'h~moglobine e t l a saturation en oxyg~ne du sang art~riel et du sang veineux m~16 ont 6galement 6t6 mesu~s. Pendant la durte des exptfiences les ammaux ont requ 1,0 ~ 1,5 litres d'une solution de lactate de Ringer perfuste lentement dam une veine d'une patte avant. Les r~sultats out &~ analys~s par une analyse interindividuellede variance (ANOVA) pour mesures r~p~t~es et le test de Newman-Keuls a &6 utilis6 pour la comparaison des difftrences entre les moyennes. Le degr~ de signification ~ 5% a 6t~ retenu. R~sultats Chaque exptrience a dur6 de sept ~ huit heures. Aucun frisson n'a 6t6 observ6 cliniquement. Les animaux se sont rtveillts normalement apr~s rtchanffement progressif. Les effets htmodynamiques de l'hypothermie sont reportts Tableau: l'hypothermie a provoqu6 une diminution significative de la pression arttrielle moyenne (98,5 +-. 20 mmHg h 36 ~ C, 90,4 -4- 21,8 mmHg ~t 28* C), de la frtquenee cardiaque (123,3 --- 17,5 ~ 36 ~ C, 85,0 --- 17,5 ~t 28 ~ C) et du dtbit cardiaque (3,36 - 1 L. rain-j h 36 ~ C, 2,52 -+ 0,46 L . min -~ ~t 28 ~ C). Les modifications ventilatoires provoqutes par l'hypothermie sont illustrges Figure 1 (V, VT, f) et Figure 2 (TI, TE, TI/T'roT, VT,rI'I). La ventilation minute a diminu6 rtguli~,rement et significativement (diminution de 50,6% entre 36 ~ C et 28 ~ C). Cette diminution de la ventilation minute a 6t6 due h une diminution non signifieative du volume eourant ~ partir de 31 ~ C, et surtout ~ la diminution r~guli~re et significative de la fr~quence respiratoire: diminution de 46,2% entre 36~ C et 28 ~ C. Cette diminution de la frtquence respiratoire est corrtlge de fa~on lin~aire a v e c l a diminution de la teml~rature (r = 0,661 ; P < 0,01). La duroc de l'inspiration (TI) a augment6 signi-

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CANADIAN JOURNAL OF ANAESTHESIA

TABLEAU Valeurs (moyenne -+ ~cart-type) des gaz du sang arterial et des param~tres h~modynamiques. Pour la signification statistique des r~sultats se r~f6rer au texte Temp,2rature ~

PaO, mmHg

PaCO2 mmHg

pHa

~ mmHg

fc c "min ~

Qr L 9rain-~

36

89,6 12.7 81,9 21,7 75.9 19.1

48,9 4.2 47,2 8.3 52,6 6.0

7,28 0,04 7,29 0,07 7,22 0.05

98,5 20,1 100,8 20.0 90,45 21.8

123,3 17,5 110,0 25,3 85,0 13.8

3,36 0,65 3,19 0,61 2,52 0,46

32 28

0'42 I i

0,8 j

. 0,1~

>,~o

I0,4 ~S . . . . . . .

~

2"e . . . . . . .

a~

1"

400] ~ 1,4 4o

20 28 ....... 36 28 ....... Te rnp61rat~lre ~

~ ~,o

0,61 3'd

2'8 .......

36 Te mp~l-atur'e

2a . . . . . . .

o(~

FIGURE 1 Valeurs (moyenne _+ 6cart-type) du volume courant (VT, ml), de la ventilation minute (V, L- rain-~) at de la fr~quence respiratoi~ (f) au cours de l'abaissement de la temp&ature eentralo de 36* C 28~ C chez six chiens anesthtsits ii I'halothane.

FIGURE 2 Valeurs (moyennr ----~cart-type) de la du~e de I'inspiration (TI), de la durra de I'expiration (TEL du rapport TLrproT ot du rapport VT/TI (ml. $-i) all tours de I'abaissement de la temptrature centxale de 36~ C ~ 28* C chez six chiens anesthesias ~ l'halothane.

ficativement entre 36 ~ C e t 28 ~ C; la dur6e de l'expiration (TE) a aussi augment6, mais de mani~re non significative. Le rapport TltTTOT a 6volu6 en deux phases: pas de variation signiflcative entre 36 ~ C e t 31 ~ C; diminution significative entre 31 ~ C e t 28 ~ C. Le d,~bit inspiratoire moyen (VT.TI) a diminu~ r6guli~rement et signiftcativement entre 36~ C e t 28 ~ C (diminution de 48%). Los valeurs des gaz du sang arttriel (Tableau) ont 6t6 modifites, mais de mani~re non significative: diminution du pH (7,28 ~t36~ C, 7,22 ~t28 ~ C) ; diminution de la PaO 2 (89,6 - 12,7 mmHg ~t36* C; 81,9 - 21,7 mmHg ~t32 ~ C; 75,9 • 19,1 mml-lg ~t 28 ~ C); augmentation de PaCO2 (48,9 • 4,2 mmHg ~t36 ~ C; 52,6 • 6,07 mmHg ~t28 ~ C). La consommation d'oxyg~ne a diminu6 rtguli~rement et significativement: 5,48 rrd- kg -t ~ 36 ~ C ; 3,16 nil- kg -t 32~ 2,13 ml. kg -~ ~t28 ~ C.

risen afin d'tviter les effets d'une distension vtsicale sur la ventilation ou sur la circulation, n Los animaux n'ont pas 6t6 prtmtdiquts et l'anesthtsie a 6t6 induite avec l'anesthtsique utilis6 (halothane) afin d'tviter les intefftrences connues entre los anesthtsiques. Alors que la teml~rature centrale normale du chien est de 38 ~ C, l'ttude a dtbut6 ~t une temptrature de 36~ C, correspondant h cello observ~e apr~s l'induction de l'anesthtsie; en effet il existe une diminution rapide de la teml~rature centrale apr~s induction d'une anesthtsie g t n t r a l e ) La profondeur de l'anesthtsie a 6t6 contrtl~e grace h l'utilisation d'un agent anesthtsique par inhalation, l'halothane. L'estimation de la profondeur de l'anesthtsie et son contrtle sont possibles avec los agents anesth~siques par inhalation depuis l'introduction de la notion de concentration alvtolalre minimale (CAM) par Merkel et Eger) 3 La CAM dtpend de la temperature corporelle." Chez le chien anesthtsi6 ~t l'halothane la CAM diminue presque lintairement en fonction de la teml~ramre centrale: diminution de 50% de la CAM pour une diminution de teml~rature de 10" C.

Discussion Certaines conditions exp~rimentales de la prtsente 6tude mtritent quelques commentaires. La vessie a 6t6 cathttt-

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Gaudy el al.: VENTILATION ET HYPOTHERMIE

Dans la pr~sente Etude nous nous sommes bases sur les t~sultats de Regan et Eger." Ces derniers r~sultats ont ErE obtenus chez des chiens b~tards. I1 est peu probable, quoique non prouvE, qu'il existe une difference dans la mEme esptce et que les beagles se component diffEremment des b~tards. Comme dans l'ttude de Regan et Eger, la CAM n'a pas EtE prEalablement mesurEe pour chaque chien et pour chaque niveau de temperature. Or des variations individuelles, certes peu importantes, existent. Aussi est-il possible qu'avec une mtthodologie plus rigoureuse les rEsultats aient Et6 IEg~rement diffErents. De plus, sauf ~ 36 ~ C, 32 ~ C et 28 ~ C, la stabilitE de la concentration de fin d'expiration d'halothane n'a pas 6t6 vErifiEe pour les mesures intermEdiaires. La temperature centrale a Et~ abaiss~e par ventilation externe d'air froid non humidifit. MSme si la peau des chiens n'a pas EtE ras~e ni humidifite avec de l'eau ou de l'alcool (techniques utilisEes par certains auteurs), il n'est pas possible d'Eliminer la possibilitE de modifications ventilatoires liEes la stimulation de thermortcepteurs cutanEs. I1 est peu probable que les rEsultats observes darts la prEsente Etude aient AtE influences par la durEe de l'anesthEsie. En effet, Blair et coil ~4 n'ont pas observe de modification de la fr&tuence respiratoire, du volume courant et de la capacitE rtsiduelle fonctionneUe pendant six heures d'anesthEsie avec du chloralose chez le chien; toujours chez le chien, anesthtsiE avec de l'halothane, Brandstater et toll ~2n'ont pas observe de variation de la rtponse ventilatoire au gaz carbonique pendant huit heures. Les modifications hEmodynamiques observEes dans la prEsente Etude (diminution de la pression artErielle systEmique, de la fr&tuence cardiaque, du debit cardiaque) sont en accord avec les donntes de la littErature. ~5 La diminution de la ventilation minute, de la consommation d'oxyg~ne, de PaO2 et de pHa, sont aussi des effets bien connus de l'hypothermie. L'augmentation de PaCO, observte ~t 28 ~ C indique que dans la pr~sente Etude la ventilation a diminuE plus que le mEtabolisme. La m~me observation a EtE rapportEe. ~~Cependant, d'autres Etudes ont montr~ que la diminution de la ventilation est moindre ou en rapport avec celle du m~tabolisme) I1 est aussi possible que l'hypercapnie ait EtE due en partie ~t l'augmentation de l'espace mort provoquEe par l'hypothermie.~6 La diminution significative de la ventilation minute (accompagnant la diminution de la consommation d'oxyg~ne) est lite en partie ~ la diminution (non significative) du volume courant ~t partir de 31 ~ C, mais surtout ~tla diminution de la frtquence respiratoire. Les modifications des temps respiratoires (Tt, TE, TROT, TI/TTOT) et celles du debit inspiratoires moyen (VT/'I3) sont les r~sultats les plus inttressants de la prtsente Etude. I1 est possible d'exprimer les interrelations entre les diffErentes composantes du spirogramme t7 par l'Equation suivante: V= (VT/TI) • (TI/ProT), Equation dans laquelle VT,rI'I est

0,41

~

0,39

30~/ 3Z 35 e~36

I" 0,37-

0,35-

T 0

28

~6o V T I T I ( m l

46o 9 s -1

)

FIGURE 3 Relationentre le d~bitinspiratoiremoyen(VT/T1, ml 9s-I) et le rapportTLrI'TOTau coursde I'abaissementde la teml~rature de 36~C ~ 28~C chez six ehiensanesthtsits ~tI'halothane. le debit inspiratoire moyen (reflet de la commande ventilatoire) et TI/TTOT la d u ~ e de l'inspiration par rapport ~t la duroc du cycle respiratoire (the ).Au tours de la pr~sente Etude les deux composantes du debit ventilatoire ont EtE modifiEes par la diminution de la temperature. Au cours de l'hypothermie, VT/TI est un assez bon reflet de la commande ventilatoire puisque l'hypothermie ne modifie ni la mEcanique venfilatoire~s ni la conduction nerveuse. ~9 La diminution ~guli~re et significative du debit inspiratoire moyen an cours de la prEsente Etude peut 8ire interprEtEe comme une depression de la commande provoquEe par l'hypothermie. En raison de l'absence de modification significative du volume courant, force est de constater que les modifications ventilatoires observ~es sont liEes aux modifications du regime respiratoire. L'analyse plus dEtaillEe des relations entre VT/TI et TI/rTOT (Figure 3) montre que ces deux composantes du spirogramme se comportent diffEremment au tours de la diminution de la temperature centrale et scion le niveau de cette temperature: augmentation de TlffTOT et diminution de VT/TI entre 36 ~ C et 32 ~ C; entre 32~ C et 28 ~ C, diminution importante de TI/I'TOT sans variation importante de VT/TI. La mSme observation a Et6 faite par Gautier et Gaudy~~ dans des conditions exptrimentales tr~s diffErentes: animal different (chat) ; anesthEsique different (pentobarbital) ; Etude lors d'un r~ehanffement progressif; niveau d'anesthEsie non contrtlE (rtveil progressif). Le fait de trouver des rEsultats comparables dans la prEsente Etude et darts ceUe de Gautier et Gaudy peut faire Emettre l'hypoth~:se que la nature de l'agent anesthEsique et le

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CANADIAN JOURNAL OF ANAESTHESIA

niveau de l'anesth~sie ne modifient pas l'aspect g t n t r a l des phtnom~nes darts les deux esp~ces 6tudites. Les modifications du rtgime respiratoire pourraient rtsulter d ' u n e action directe du froid sur les structures respiratoires centrales. Chez le chat 2~et chez le chien 2~ d'importantes modifications respiratoires et ciruclatoires ont pu 8tre obtenues par des modifications locales de la tempdrature au niveau des centres respiratoires: le refroidissement des zones dorsales modifie le rtgime respiratoire alors le refroidissement des zones dorsales agit surtout sur la commande ventilatoire.

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Rtt'~rences

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