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PropriPropri ééttéés physiques des anesths physiques des anesth éésiques volatilssiques volatils
VaporisationVaporisation
Pr M. Beaussier – Pr A. LienhartCHU St-Antoine – ParisUniversité Pierre et Marie Curie. Paris 6
La vaporisation dépend de :
• Pression de vapeur saturante (PVS)
• Point d’ébullition
• Chaleur latente de vaporisation
Vaporisation des agents anesthVaporisation des agents anesth éésiques volatilssiques volatils
pression de la vapeur au dessus de son liquide à l’état d’équilibre
température à laquelle la PVS est égale à la Patmosphérique
chaleur requise pour transformer 1 gr d’agent liquide en sa vapeur
La vaporisation d’un gaz est facilitée par :
Un faible point d’ébullition
Une forte PVS
Une faible chaleur latente de vaporisation
Un balayage important par le gaz vecteur
Une grande surface d’évaporation
Une température élevée
La pression de vapeur saturanteLa pression de vapeur saturante
700
desflurane
1,190
700
157
sévoflurane
5
20
157
% maximalde vaporisation
VaporisationVaporisationun exemple de calcul avec le Sévoflurane
à 20°C et à Patm, 1 gr de sévoflurane fournit :
1 Mole = 22, 4 litres de vapeurs (loi d’Avogadro)poids d’une mole = poids moléculaire ( = 200 gr pour le sévo)Densité liquide sévoflurane = 1,46
[1/200] x 22400 x [293/273] = 120,2 ml de vapeur
Consommation horaire :
Pour un débit de 10 l/min et une concentration affichée de 1%Quantité de vapeur à fournir = 100 ml/h = 6 litres/h6000/175,5 = 34,2 ml/h de sévoflurane
à 20°C et à Patm,
1 ml de vapeur : 1000/120,2 = 8,3 mg de sévoflurane (densité de vapeur)1 ml de liquide : [1x1,46] / 200 x 22400 x 293/273 = 175,5 ml de vapeur
Principes du vaporisateurPrincipes du vaporisateur
Sévoflurane liquide à 20°C
Pour vaporiser une concentration de1%, il faudra : 10100 ml x 1/20 = 505 ml/min, ce qui correspond à la vaporisation de 0,57 ml/min
20% de sévoflurane
505 m
l
9595 ml95
95 m
l
405 ml
La point dLa point d ’é’ébullitionbullition
Desflurane = 22,8°C
Sévoflurane = 58,5°C
Isoflurane = 48,5°C
Vaporisation du Suprane
Nécessite unvaporisateur spécial
Système dechauffage
Généralités sur la vaporisation des AAH
1 vaporisateur spécifique pour 1 agent spécifique
Valve pour compenser les variations de températures
Problème du Desfluranechauffage à 39°C
Le gaz se refroidit en s’évaporant
Attention aux retournements des évaporateurs
Liquide dans la ligne d’air : fortes concentrations
Pharmacologie du Protoxyde dPharmacologie du Protoxyde d ’’AzoteAzote
Pr M. Beaussier – Pr A. LienhartCHU St-Antoine – ParisUniversité Pierre et Marie Curie. Paris 6
Protoxyde d’Azote
Propriétés physicochimiques
• Gaz incolore, inodore de saveur un peu sucré
• Très faible solubilité dans le sang (0,46)
• Plus dense que l’air → se dirige vers le sol
• C’est un comburant (attention avec laser)
• Pratiquement pas métabolisé
Protoxyde dProtoxyde d ’’AzoteAzote
Propriétés anesthésiques et analgésiques
• CAM = 104%
• Addition de la CAM avec les autres agents
• Potentialisation
• CAM éveillée = 60% de la CAM
• Effets analgésique à partir de 10%. (correspond à 15 mg de morphine)
• Tolérance progressive
Protoxyde dProtoxyde d ’’AzoteAzote
Effets généraux
Effets cardiovasculaires
Dépression myocardique – baisse du débit cardiaque selon tonus ∑Stimulation sympathique – mais effets dépresseur en associationVD cérébrale
Effets respiratoires
↗ FR avec ↗ volume courant. Ventilation minute ↗ jusqu’à 1,5 CAM
Administration des agents inhalatoires
de l’évaporateur…. au site actif….
Fd
Finspi
FalvBeaussier 2006
Constante de temps (α)
8
2αααα = = = 4 min
V
Q.
En unités concordantes c'est le rapport
Volume de la capacité (V)
Débit vecteur (Q). s ’exprime en minutes
Capacité :V = 8 l
J CC0
Débit vecteur : Q = 2 l/min.
C0
Beaussier 2006
Constante de temps (α)
C
C0
(%)
Temps (min)
10095
86,5
63,2
50
0
C = C0 (1- e )- t / αααα
3αααααααα 2αααα
0 2 4 6 8 10 12 14
Beaussier 2006
Pharmacocinétique des agents par inhalation
Pulmonaire Circulatoire Tissulaire
Trois étapes
Beaussier 2006
ÉÉtape pulmonairetape pulmonaire
Capacité = Volume Pulm
J
Débit vecteur = VA
.
αααα = VP / VA
.
Calv = Cinsp (1- e )- t / αααα
Cinsp Calv
Beaussier 2006
Pharmacocinétique des agents par inhalation
Pulmonaire Circulatoire Tissulaire
Trois étapes
Beaussier 2006
Cinétique des Agents Anesthésiques Inhalatoires
Préambule
Ne pas confondre concentration et quantité transférée dans l’organisme
Un produit peu soluble donne lieu à une forte concentrationcar son volume de diffusion est très faible
L’équilibre est vite atteint dans les tissus richement vascularisés car le débit est fort et le volume de diffusion est faible (cerveau)
Moins le produit est soluble, moins il passe les membranes
La concentration alvéolaire reflète la concentration cérébrale
ÉÉtape circulatoiretape circulatoire
La quantité d'agent anesthésique quittant l'alvéole =
(QT - Qsh ) x DAV
ou (Q T - Qsh ) x (FA - Fv) λλλλs
. .
. .
λλλλs = coefficient de solubilité dans le sang
Beaussier 2009
Solubilité des Agents Anesthésiques dans le sang
λλλλ
N 0 0,47
Isoflurane 1,43
Enflurane 1,78
Halothane 2,4
Méthoxyflurane 13
S
2
Sévoflurane 0,69
Desflurane 0,42
Beaussier 2006
Uptake du N20
800
400
200
100
50
0 10 20 30 40 50 min
ml / min
d'après Severinghaus 1954
Protoxyde dProtoxyde d ’’azote et effet concentrationazote et effet concentration
Lorsque la fraction inspirée est élevée, le débit de gaz quittantl’alvéole n’est pas négligeable. Pour que Vexp = Vinspi, il y a une augmentation du Vinspi
Accélération de l’équilibre de concentrations
Quand un agents halogéné est associé, cette accélération del’équilibre = effet deuxième gaz
Effets concentration / Effets concentration / effet second gazeffet second gaz
80%
19%
1%
1,7%
captation N2O
31,7%
66,7%inspiration
80% N2O19% O21% AAH
1,4%
N2O
O2
AAH
72%
26,6%
explication
Effet concentrationdémonstration
patients intubés / ventilés - hémodynamique stable
Taheri. Anesth Analg 1999
Pharmacocinétique des agents par inhalation
Pulmonaire Circulatoire Tissulaire
Trois étapes
Beaussier 2006
étape tissulaire
J
Débit vecteur = Qtis . λλλλs Capacité = V tis . λλλλtis
.
αααα = V tis . λλλλtis / Qtis . λλλλs.
Fa Fv
(V tis / Qtis ) x (λλλλtis / λλλλs).
Individu Agent
Beaussier 2006
Niveau dans la baignoire
De l'ordre de :
VA.
Q X λλλλs.
Niveau dans la baignoire
De l'ordre de :
VA.
Q X λλλλs.
Agent peu solubleAgent très soluble
Description de la pharmacocinétique des AAI
Analogie hydraulique
d'après Mapleson
Agent peu soluble
CRF
TRV
TG
TPV
Agent soluble
VA . FI
Qtis . λλλλs
.
.
Vtis . λλλλtis
FE
Ftis
Beaussier 2006
Etape TissulaireRapports Vtis / Qtis (d'après Mapleson)
Dénomination Volume Débit V / Q
(l) (l.min ) (min)
V / Q < 5 min TRV 6 4 1,5
V / Q < 60 min TM 34 1,2 28
TG 12 0,3 47
V / Q > 60 min TPV 11 0,07 160
-1
.
.
.
.
.
Beaussier 2006
Conséquences
L'équilibre est d'autant plus rapide que
. le tissu considéré est richement vascularisé
. l'agent anesthésique est peu soluble dans l'organ isme
Falv et concentrations cérébrales en AAH
d’après Lockhart et al. Anesthesiology 1991
0
20
40
60
80
100
avarrêt
6-12min
18-24min
30-42min
isoflurane desflurane
*
** * *
arrêt administrationCc/Fa0 (%)
idem pour tous les agents
Beaussier 2007
Principaux facteurs de variation
• Le débit cardiaque
• La ventilation
• L'admission veineuse
• Le circuit
Beaussier 2006
Variations du débit cardiaque
Halothane
Isoflurane
N2OFA/FI (%)
100
50
0
Temps (min)
0 10 20 0 10 20 0 10 20 30
9 l/min3
9
6
3
9
6
3
d'après Deriaz et Lienhart 1987
Variations de la ventilation
Halothane
Isoflurane
N2OFA/FI (%)
100
50
0
Temps (min)
0 10 20 0 10 20 0 10 20 30
3 l/min
9
3
6
9
3
6
9
d'après Deriaz et Lienhart 1987
Constantes de temps supplémentaires
Le circuit :
.Entrée du circuit = V cir / Vgf
Sortie du circuit = V cir / VA.
Donc fonction de V gf / VA. .
Pharmacocinétique des AAI
Influence du circuitInfluence du circuit
Circuit « ouvert » : DGF = Ventilation
Circuit « semi-fermé » : DGF< Ventilation
Circuit « fermé » : DGF = besoin apport oxygène
réinhalation
Absorbeurs de CO2
Le débit de gaz frais va influencer le rapport entre Fd et Fi
Fi est d’autant plus proche de Fd que le circuit est ouvert
Effet du débit de gaz frais sur la concentration inspirée
121086420
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1co
ncen
trat
ion
insp
irée
(vol
%)
aprè
s 30
min
débit de gaz frais ( l / min )
VE = 6 l / min
Fd = 1 vol%
.
..FI = 1/2 de Fd pour Vgf = VE / 5
ici pour 6 / 5 soit 1,2 l / min FI = 3/4 de Fd pour Vgf = 0,6 x VE
ici pour 3,6 l / min
. .
isoflurane
100
0
50
N2Oλλλλ = 0,47
FA
FA0(%)
durée d’administration15 à 240 min
0 40 80 120
Cinétique d’élimination du N20
LL’’hypoxie de diffusion = Effet Finckhypoxie de diffusion = Effet Finck
Lors du réveil, à l’arrêt du protoxyde d’azote, un volume important revient dans l’alvéole
Dilution des autres gaz présents, dont oxygène
Risque d’hypoxie si FiO2 trop basse
Protoxyde dProtoxyde d ’’AzoteAzote
Toxicité
Activité sur la méthionine synthétase
Effets rapide (30 min) et de longue durée (24h)Défaut d’incorporation de la thymidine dans l’ADN (d-U test)Carence en vit B12 (cicatrisation, cellules sanguines, tissu neurologique…)Hyperhomocystéïnémie (risque cardiovasculaire)
Traduction clinique ? Attention si expositions répétées / sujets dénutris…
Action sur les cellules sanguines
Leucopénie, anémie mégaloblastique (vit B12), ↗ immunité (granulopénie)
Attention si expositions prolongées (> 24h)
Inhibition de la Methionine synthétase
Inhibition de la synthèse des folates↗ homocystéïne
Toxicité du Protoxyde d’Azote
Patients à hauts risques CV – durée chirurgie = 4,5h
FMD = Flow Mediated DilationGarrot et mesure du artère brachialeÉvaluation de la fonction endothéliale
0
2
4
6
8
10
12
14
16
preop postop
N2O Cont
*
homocystéïnémie
0
5
10
15
20
SSPI H48
N20 Cont
**
* p<0,05 vs Cont
homocysteïnémie (µM/l)
0
20
40
60
N2O Cont
incidence d’ischémiepostopératoire (%)
*
• chirurgie de l’oreille moyenne, chirurgie ophtalmologique, traumatisme thoracique avec risque de
pneumothorax
• sinus faciaux non communiquant avec les voies aériennes
• occlusions digestives et éventrations.
Protoxyde dProtoxyde d ’’AzoteAzoteContre-Indications
- patients ayant carence folates / B12
- expositions répétées sur de courtes périodes
- chirurgie ORL au laser
- chirurgies à risques d’embolies gazeuses
(cœlioscopie / chirurgie cardiaque….)
Protoxyde dProtoxyde d ’’AzoteAzotePrécautions d’emploi
Protoxyde dProtoxyde d ’’azote et convalescence postopazote et convalescence postop éératoireratoire
Myle P. et al. Anesthesiology 2007
Time for discharge from PACU (min) 84 [64-120] 92 [65-125] *
Quality of recovery at 24h 12.2 ± 3.4 11.9 ± 3.9 *
Severe nausea or vomiting 10% 23% *
Wound infection 7.7% 10% *
Fever 28% 34% *
Pneumonia 1.5% 3.0% *
Any major complications 16% 21% *
Duration of hospital stay (D) 7.0 [4-10] 7.1 [4-11.8]
without N2On=997
with N2On=1015
Chirurgie majeure > 2h80 02 vs 30% 02 + 70% N20
Faut-il utiliser du Protoxyde d’azote ?
OUI NON
Pollution atmosphérique
NVPO
Dilatation cavités creuses
Coût
Toxicité
Potentialisation
Protection mémorisation
Effet analgésique
Effet anti-hyperalgésique
Cinétique très rapide