A hockey game is a very dynamic process divided into three periods. Predicting the winning team when the puck drops, as the game gets under way, can be a difficult task. Nevertheless, when one of the teams outscores the other and there is little time remaining, the outcome then becomes easier to predict and, eventually, confirms itself. By comparison, predicting the outcome of critically ill patients in the intensive care unit (ICU) is also a very dynamic process. Clinicians and researchers have been pursuing this goal for years, trying to find the appropriate markers, alone or in combination, for inadequate perfusion, treatment response, outcome and the appropriate timing for their use. Can we now predict how the game will end? Let’s start by reviewing some basic concepts.

From a physiologic standpoint, oxygen delivery (DO2) is set to satisfy oxygen consumption (VO2) with the oxygen extraction ratio (OER) adjusting itself for varying DO2 conditions in health and disease. Oxygen consumption/oxygen delivery dependency is well described in a variety of shock states and can be monitored by the mixed venous oxygen saturation as well as lactate levels.1 In patients with shock, we typically use central venous oxygen saturation (ScvO2) and lactate values to help classify and stratify the type of shock.

Reduced ScvO2 is typical of an increase in OER to compensate for insufficient DO2 as in cardiogenic or hemorrhagic shock. It can also be seen in insufficiently resuscitated septic shock or with accompanying myocardial depression.2 Normal or elevated ScvO2 values may be typical of well-resuscitated septic shock with a decreased OER, despite hyperlactatemia. Central venous oxygen saturation interpretation may become somewhat of a challenge as its variability can depend on a number of physiologic parameters such as arterial oxygen desaturation and anemia, amongst many underlying abnormalities. Thus, variations in ScvO2 may often be linked to physiologic compensation of these abnormalities and not necessarily reflect the underlying shock state.

Lactate will be elevated regardless of the type of shock and correlates with outcome.1 Nevertheless, despite successful resuscitation, lactate clearance is slow3 and dependent on normal liver function, thus it is of limited utility to track rapid responses to resuscitation strategies.

Measurements of the venous and arterial carbon dioxide partial pressures (PvCO2 and PaCO2) have drawn less attention. Nevertheless, several studies have shown that an increase in the difference between the PvCO2 and the PaCO2 (or delta PCO2 — VA-∆PCO2; normal value 2–6 mmHg)4 is present in different forms of shock states of various origins, such as cardiac arrest,5 cardiogenic shock,6 hemorrhagic shock,7 obstructive shock as in cardiac tamponade,8 septic shock,9 and difficult separation from cardiopulmonary bypass.10 The relationship between ScvO2, lactate, and VA-∆PCO2 gradients is summarized in the Table for different shock states.

TABLE ScvO2, lactates, VA-∆PCO2 and various shock types and VO2/DO2 relationships*
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Using the Fick equation and assuming a linear relation between the total carbon dioxide content and the PCO2,11 the ∆PCO2 is directly related to carbon dioxide production and inversely related to the cardiac output.12 In cardiac arrest, both lactate and PvCO2 from the coronary sinus increase significantly.13 The PvCO2 will also significantly increase during ischemia of the brain, kidneys, and gastrointestinal tract.14 As mentioned by Johnson and Weil, ischemia is characterized by both an oxygen deficit and an excess in carbon dioxide.14 How can we explain elevated VA-∆PCO2 in shock states?

Figure 1A illustrates one of the proposed mechanisms of VA-∆PCO2. Normally, the PvCO2 entering the right atrium is about 4–6 mmHg higher than the PaCO2. The lower PaCO2 is a result of normal ventilation and passive diffusion of carbon dioxide from the capillaries to the alveoli. The end-tidal carbon dioxide (ETCO2) is typically lower than the PaCO2 (by 4–6 mmHg) because of physiologic dead-space that dilutes the PaCO2. For instance, in a normally ventilated patient, approximate values for the different PCO2 variables would be a PvCO2 of 44 mmHg, a PaCO2 of 40 mmHg, and an ETCO2 of 36 mmHg. Those values may vary slightly in patients depending on basal metabolism, cardiac function, and lung performance (dead-space and ventilation parameters).

Fig. 1
figure 1

A) Normal heart-lung interaction and PCO2. Venous carbon dioxide partial pressure (PCO2) arrives to the right atrium and enters the pulmonary circulation in both the dependent (West III zone) and non-dependent (West I zone) of the lung. Ventilation and passive diffusion of carbon dioxide result in a lower arterial PCO2. The end-tidal PCO2 would be the same as the alveolar PCO2 if there would be no dilution from dead-space ventilation. This explains why the end-tidal PCO2 is lower than the arterial PCO2. The veno-arterial PCO2 difference is the difference between the venous and the arterial PCO2 and should normally be between 2 and 6 mmHg.4 The end-tidal carbon dioxide will be influenced by the ventilation /perfusion ratio. B) Mechanism of elevated veno-arterial carbon dioxide partial pressure gradients (VA-∆PCO2). Venous PCO2 increases when cardiac output is reduced. When venous PCO2 arrives to the right atrium, it will preferentially enter into the pulmonary circulation in the dependent region (West III zone) compared with the non-dependent (West I zone) region of the lung. Stagnation of the venous PCO2 and preserved ventilation of carbon dioxide will result in a much lower arterial PCO2. Because of the reduced pulmonary perfusion, the increase in dead-space and the increased ventilation/perfusion ratio, the end-tidal PCO2 will also be significantly reduced. The veno-arterial PCO2 difference will increase and a pseudo-respiratory alkalosis will be present.16 The arterial pH is alkalotic with low PaCO2 and the venous pH is acidotic with elevated PvCO2.

PvCO2 = venous and arterial carbon dioxide partial pressures.

A) Interaction normale coeur-poumon et PCO2. La pression partielle de dioxyde de carbone veineux (PCO2) arrive à l’oreillette droite et entre dans la circulation pulmonaire tant dans la zone dépendante (zone 3 de West) que dans la zone non dépendante (zone 1 de West) du poumon. La ventilation et la diffusion passive du dioxyde de carbone entraînent une baisse de la PCO2 artérielle. La PCO2 télé-expiratoire serait identique à la PCO2 alvéolaire s’il n’y avait pas de dilution par la ventilation de l’espace mort. Cela explique pourquoi la PCO2 télé-expiratoire est inférieure à la PCO2 artérielle. La différence de PCO2 veino-artérielle est la différence entre les PCO2 veineuse et artérielle et devrait normalement se situer entre 2 et 6 mmHg.4 Le dioxyde de carbone télé-expiratoire sera influencé par le ratio de ventilation/perfusion. B) Mécanisme de gradients de pression partielle élevée de dioxyde de carbone veino-artériel (VA-∆PCO2). La PCO2 veineuse augmente lorsque le débit cardiaque est diminué. Lorsque la PCO2 atteint l’oreillette droite, elle entre de manière préférentielle dans la circulation pulmonaire de la zone dépendante (zone 3 de West) plutôt que dans la zone non dépendante (zone 1 de West) du poumon. La stagnation de la PCO2 veineuse et la ventilation préservée du dioxyde de carbone se traduiront par une PCO2 artérielle beaucoup plus basse. En raison de la réduction de la perfusion pulmonaire, de l’augmentation de l’espace mort et de l’augmentation du ratio ventilation/perfusion, la PCO2 télé-expiratoire sera également considérablement réduite. La différence de PCO2 veino-artérielle augmentera et une alcalose pseudo-respiratoire sera présente.16 Le pH artériel est en alcalose avec une PaCO2 basse et le pH veineux en acidose avec une PvCO2 élevée.

PvCO2 = pressions partielles veineuse et artérielle du dioxyde de carbone.

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When cardiac function is reduced (Fig. 1B), PvCO2 increases. Both reduction in blood flow and increase in carbon dioxide production are responsible for this increase in PvCO2, as increased carbon dioxide production stems from bicarbonate buffering of hydrogen ions due to increased lactate production.14 The PvCO2 arriving in the right atrium is therefore higher. The increase in PvCO2 occurs rapidly, within a few minutes. When the underlying etiology is corrected, it will also normalize as rapidly15 (Fig. 2). In shock states, because the pulmonary blood flow is reduced, the carbon dioxide delivered to the lungs for excretion is proportionately reduced in relation to cardiac output, leading the PvCO2 to further increase from stagnation. In addition, preferential perfusion of the dependent lung regions (West zone III) may occur with minimal perfusion of the non-dependent regions (West zone 1), leading to a physiologic dead-space increase due to modifications in the ventilation/perfusion ratio, independent of ventilatory parameters. Therefore, the washout of alveolar carbon dioxide and PaCO2 reduction will be proportional to the severity of the shock state. This explains the term “pseudo-respiratory alkalosis” observed in severe myocardial depression, with reduced pulmonary perfusion but preserved alveolar ventilation.16 This will lead to the arterial pH being alkalotic with a low PaCO2 and the venous pH being acidotic with an elevated PvCO2. Because of the reduction in pulmonary perfusion and increased dead-space, the ETCO2 will also be reduced. The ETCO2 reduction will be proportional to the reduction in cardiac output.17 In severe cases, such as in cardiac arrest, the inability to buffer carbon dioxide has been proposed as a potential mechanism to explain hepatic and portal venous gas, as seen with ultrasound in these patients.18 The presence of venous gas possibly originating from carbon dioxide coming out of solution in low cardiac output state can be visualized with ultrasound and is associated with a poor prognosis.19

One must note that the mechanisms resulting in elevated VA-∆PCO2 can be influenced by several factors. For instance, as published several years ago, VA-∆PCO2 gradients are absent if there is no ventilation.6 In fact, the degree of ventilation will also influence the VA-∆PCO2 value. For the same reduction in cardiac output, larger VA-∆PCO2 gradients will be observed if patients are hyperventilated.20 One must beware of this “false” increase in the VA-∆PCO2 gradient, unrelated to cardiac output worsening. Hypothermia can also influence this value, as oxygen consumption and carbon dioxide production are decreased accordingly. Finally, authors have also shown that VA-∆PCO2 increases during ischemic hypoxia but not during hypoxic hypoxia. Therefore, this measure is mostly influenced by cardiac output. Thus, a normal VA-∆PCO2 gradient does not exclude tissue hypoxia, particularly in high blood flow states.21

Despite these limitations, correction of an abnormal VA-∆PCO2 gradient can be considered a goal-directed therapy, as elevated values might indicate inadequately resuscitated patients9,21,22 and dysoxia.23 Algorithms on the use of tissue oxygenation indices and combining VA-∆PCO2 have been proposed.11,21,24,25,26 In addition, persistently elevated VA-∆PCO2 gradients have been associated with poor outcomes in septic shock,27,28,29,30,31,32,33 high-risk surgery,34 and cardiac surgery.35,36 Nevertheless, some studies have observed only modest27,37 or limited predictive ability38,39,40 such as the current study published in this issue of the Journal by Huette et al.41

This retrospective study of 5,151 cardiac surgical patients over a decade, ended in 2018. The authors measured ScvO2, lactate, and VA-∆PCO2 at three identical time points: on admission to the ICU and on days 1 and 2, irrespective of the underlying hemodynamic status. The primary outcome was the presence of at least one adverse postoperative outcome including ICU mortality, hemopericardium or tamponade, resuscitated cardiac arrest, acute kidney injury, major bleeding, mesenteric ischemia, acute hepatic failure, or pneumonia. The authors used logistic regression and measured receiver-operating characteristic curves (ROC) for each of the three perfusion parameters. Adverse outcomes were present in 38% of their cohort. Both lactate and VA-∆PCO2 gradients were higher in patients with complications, but the ScvO2 was not. Nevertheless, the predictive ability or ROC values for both the VA-∆PCO2 and ScvO2 were below 0.6, rendering them of poor diagnostic value, as the authors correctly emphasize in their discussion. The same can be said of lactate area-under-the-curve (AUC) results between 0.63 and 0.65 for all time point measurements (as a reminder, an AUC of 0.5 is obtained when a diagnostic test has no discriminative capacity whatsoever). With regards to the VA-∆PCO2 gradient results, with or without adverse outcomes, albeit above 6 mmHg for the adverse outcomes group, values between days 1 and 2 differed by only 1 mmHg between groups and were reported as statistically significant. The no adverse outcomes group day 2 median value of 8 mmHg remains to be explained.

This is one of the largest studies in which three perfusion parameters were measured in patients. The retrospective nature of this study remains a limiting factor. In a much smaller prospective study on 115 high-risk surgical patients, Robin et al. obtained a higher ROC value of 0.86 for the VA-∆PCO2 gradient as predictive of postoperative complications, as similar parameters were measured at admission, as well as six and 12 hr later.34 Both elevated VA-∆PCO2 and the sequential organ failure assessment score were independently associated with postoperative complications, and lactate was not.

More frequent measurements of a biomarker related to hypoperfusion, in close relationship to hemodynamic instability, should logically provide a better appreciation of the severity of organ dysoxia. Time is also of the essence. In the current study, measurements were obtained routinely at the same time point for all patients, independently of the underlying hemodynamic status. As VA-∆PCO2 can rapidly change during resuscitation within minutes (Fig. 2), a random measurement may not necessarily capture the most critical period in which organ perfusion is compromised or rapidly corrected. This study shows that fixed time point measurements, unrelated to hemodynamic instability, are of poor prognostic value.

In a proposed algorithm of elevated VA-∆PCO2, Gavelli et al. suggested the bedside ultrasound evaluation of cardiac contractility be done in such patients.21 They also developed a ratio with the arterio-venous oxygen content difference as the numerator and the VA-∆PCO2 as the denominator. A ratio ≥ 1.4 correlated best with elevated lactate.24 Therefore, a combination of perfusion variables might be superior to individual variables in predicting outcomes.

As with other monitors of clinical status, such as an electrocardiogram, burst suppression, and brain or tissue oximetry,42 VA-∆PCO2 is a marker more so than a causal mediator. It indicates a serious circulatory problem. Nevertheless, as has been shown with many other biological markers and hemodynamic variables in the ICU, it is the physician’s reaction to these abnormal values that will determine the outcome. With regards to this aspect, the rapid bedside identification with ultrasound of the etiology of a shock state and appropriate correction of the underlying cause of an elevated VA-∆PCO2 gradient should help us strive towards decreasing mortality.

As both authors of this editorial have been playing hockey for a number of years, they know you can’t predict the outcome of a hockey game by looking at three still snapshot pictures of players interacting in the first, second, and third periods, while missing the action when a goal is scored. Hockey is a dynamic process, as is a patient’s evolution in the ICU. Predicting the result of a hockey game based on limited information is challenging, as is a patient’s outcome.

Un match de hockey est un processus très dynamique divisé en trois périodes. Il est difficile de prédire quelle équipe gagnera lorsque la rondelle touche la glace au début de la partie. Toutefois, lorsque l’une des équipes prend le dessus et que les minutes avant la fin de la joute sont comptées, le résultat devient alors plus facile à prévoir et, finalement, se confirme. En comparaison, la prédiction du devenir clinique des patients gravement malades à l’unité de soins intensifs (USI) constitue aussi un processus très dynamique. Les cliniciens et les chercheurs poursuivent cet objectif depuis des années, en essayant de trouver les bons marqueurs, utilisés seuls ou en combinaison, d’une perfusion inadéquate, de réponse au traitement, et du devenir clinique ainsi que … ainsi que le moment opportun pour les utiliser. Pouvons-nous prédire maintenant comment la partie se terminera? Commençons par revoir quelques concepts de base.

D’un point de vue physiologique, l’apport d’oxygène (DO2) est réglé de manière à satisfaire la consommation d’oxygène (VO2), le ratio d’extraction d’oxygène (REO) s’ajustant en fonction de diverses conditions de DO2 chez les sujets sains ou malades. La dépendance entre consommation et apport d’oxygène est bien décrite dans plusieurs états de choc et peut être monitorée en surveillant la saturation veineuse mixte en oxygène ainsi que les taux de lactate.1 Chez les patients en état de choc, nous utilisons généralement la saturation veineuse centrale en oxygène (ScvO2) et les valeurs de lactate pour catégoriser et stratifier le type de choc.

Une ScvO2 réduite est typique d’une augmentation du REO pour compenser une DO2 insuffisante, comme c’est le cas lors d’un choc cardiogénique ou hémorragique. On peut également observer ce phénomène lors d’un choc septique insuffisamment réanimé ou avec une dépression myocardique l’accompagnant.2 Des valeurs normales ou élevées de ScvO2 peuvent être typiques d’un choc septique bien réanimé avec un REO diminué, malgré une hyperlactatémie. L’interprétation de la saturation veineuse centrale en oxygène peut devenir difficile car sa variabilité peut dépendre de plusieurs paramètres physiologiques tels que la désaturation artérielle en oxygène et l’anémie, entre autres. Ainsi, les variations de la ScvO2 sont souvent liées à une compensation physiologique de ces anomalies et ne reflètent pas nécessairement l’état de choc sous-jacent.

Quel que soit le type de choc, le taux de lactate sera élevé et sera corrélé … et sera corrélé aux complications et au devenir clinique.1 Néanmoins, malgré une réanimation réussie, la clairance du lactate est un processus lent3 et dépend d’une fonction hépatique normale; cette mesure n’a donc qu’une utilité limitée pour suivre les réponses rapides aux stratégies de réanimation.

La mesure des pressions partielles de dioxyde de carbone veineux et artériel (PvCO2 et PaCO2) a moins attiré l’attention des chercheurs. Plusieurs études ont cependant démontré qu’une augmentation de la différence entre la PvCO2 et la PaCO2 (ou delta PCO2 — VA-∆PCO2; valeurs normales de 2–6 mmHg)4 est présente dans différentes formes d’états de choc d’origines diverses, comme par exemple lors d’un arrêt cardiaque,5 d’un choc cardiogénique,6 d’un choc hémorragique,7 d’un choc obstructif comme en cas de tamponnade cardiaque,8 d’un choc septique9 ou d’un sevrage difficile de la circulation extracorporelle.10 La relation entre la ScvO2, le taux de lactate et les gradients de VA-∆PCO2 est résumée dans le tableau décrivant les différents états de choc.

TABLEAU ScvO2, taux de lactate, VA-∆PCO2 et divers types de choc et de relations VO2/DO2*
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En se fondant sur l’équation de Fick et sur l’hypothèse d’une relation linéaire entre le contenu total en dioxyde de carbone et la PCO2,11 la ∆PCO2 est directement liée à la production de dioxyde de carbone et inversement liée au débit cardiaque.12 Lors d’un arrêt cardiaque, le taux de lactate et la PvCO2 provenant du sinus coronaire augmentent de manière significative.13 La PvCO2 augmentera également de manière significative pendant une ischémie cérébrale, rénale, et du tractus gastro-intestinal.14 Comme le mentionnent Johnson et Weil, l’ischémie se caractérise à la fois par un déficit en oxygène et un excès de dioxyde de carbone.14 Comment peut-on expliquer l’augmentation de la VA-∆PCO2 dans les états de choc?

La figure 1A illustre l’un des mécanismes proposés de la VA-∆PCO2. Normalement, la PvCO2 dans l’oreillette droite est approximativement 4-6 mmHg plus élevée que la PaCO2. La PaCO2 plus basse est le résultat d’une ventilation normale et de la diffusion passive du dioxyde de carbone des capillaires aux alvéoles. Le dioxyde de carbone télé-expiratoire (ETCO2) est généralement inférieur à la PaCO2 (de 4 à 6 mmHg) en raison de l’effet espace mort qui dilue la PaCO2. Par exemple, chez un patient normalement ventilé, les valeurs approximatives des différentes variables de PCO2 seraient une PvCO2 de 44 mmHg, une PaCO2 de 40 mmHg, et un ETCO2 de 36 mmHg. Ces valeurs peuvent varier légèrement chez les patients en fonction de leur métabolisme basal, de leur fonction cardiaque et de leur statut pulmonaire (les paramètres liés à l’espace mort et à la ventilation).

Lorsque la fonction cardiaque est réduite (figure 1B), la PvCO2 augmente. La réduction du débit sanguin et l’augmentation de la production de dioxyde de carbone sont toutes deux responsables de cette augmentation de PvCO2, étant donné que l’augmentation de la production de dioxyde de carbone provient de l’effet tampon du bicarbonate sur les ions hydrogène en raison de l’augmentation de la production de lactate.14 La PvCO2 arrivant dans l’oreillette droite est donc plus élevée. L’augmentation de la PvCO2 se produit rapidement, en quelques minutes seulement. Lorsque l’étiologie sous-jacente est corrigée, elle se normalisera tout aussi rapidement (figure 2).15 Dans les états de choc, parce que le débit sanguin pulmonaire est réduit, le dioxyde de carbone arrivant aux poumons pour être excrété est réduit de manière proportionnelle au débit cardiaque, menant la PvCO2 à augmenter davantage à cause de la stagnation. En outre, une perfusion préférentielle des régions pulmonaires dépendantes (zone 3 de West) peut survenir avec une perfusion minimale des régions non dépendantes (zone 1 de West), résultant en une augmentation de l’effet d’espace mort due à des modifications du taux de ventilation/perfusion, indépendamment des paramètres ventilatoires. Par conséquent, l’élimination du dioxyde de carbone alvéolaire et la réduction de la PaCO2 seront proportionnels à la gravité de l’état de choc. Ceci explique le terme « alcalose pseudo-respiratoire » observé dans les cas de dépression myocardique grave, avec une réduction de la perfusion pulmonaire mais une préservation de la ventilation alvéolaire.16 Ainsi, le pH artériel sera en état d’alcalose avec une PaCO2 basse et le pH veineux en état d’acidose avec une PvCO2 élevée. En raison de la réduction de la perfusion pulmonaire et de l’augmentation de l’espace mort, l’ETCO2 sera également réduit. La réduction de l’ETCO2 sera proportionnelle à la réduction du débit cardiaque.17 Dans les cas graves, comme par exemple en cas d’arrêt cardiaque, certains chercheurs ont suggéré que l’incapacité de tamponner le dioxyde de carbone constituerait un mécanisme potentiel expliquant les bulles de gaz hépatique et de la veine porte, comme cela a été observé sous échographie chez ces patients.18 La présence de ces bulles de gaz veineux provenant peut-être du dioxyde de carbone sortant du sang dans un état de débit cardiaque faible peut être visualisée par échographie et est associée à une mauvaise évolution clinique.19

Fig. 2
figure 2

Cardiac arrest and veno-arterial carbon dioxide partial pressure gradients (VA-∆PCO2). Changes in carbon dioxide partial pressure (PCO2) and pH during ventricular fibrillation (VF), electromechanical dissociation (EMD), and resuscitation. The mixed venous gas is in blue and the arterial gas is in red. Note the rapid increase of VA-∆PCO2 and the arterial “pseudo-respiratory alkalosis” during the VF and their rapid reversal following resuscitation. (modified with permission from Grundler et al.).15

Arrêt cardiaque et gradients de pression partielle de dioxyde de carbone veino-artériel (VA-∆PCO2). Changements dans la pression partielle de dioxyde de carbone (PCO2) et le pH pendant la fibrillation ventriculaire (FV), la dissociation électromécanique (DEM) et la réanimation. Le gaz veineux est en bleu et le gaz artériel en rouge. À noter l’augmentation rapide de VA-∆PCO2 et l’« alcalose pseudo-respiratoire » artérielle pendant la FV et leur correction rapide après la réanimation (modifié avec la permission de Grundler et coll.).15

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Il faut noter que les mécanismes entraînant une hausse de la VA-∆PCO2 peuvent être influencés par plusieurs facteurs. Par exemple, comme cela a été publié il y a plusieurs années, il n’y a pas de gradient de VA-∆PCO2 s’il n’y a pas de ventilation.6 En fait, le degré de ventilation influencera la valeur de VA-∆PCO2. Des gradients de VA-∆PCO2 plus importants seront observés pour la même réduction de débit cardiaque si les patients sont hyperventilés.20 Il faut se méfier de cette « fausse » augmentation du gradient de VA-∆PCO2, sans rapport avec l’aggravation du débit cardiaque. L’hypothermie peut également avoir un impact sur cette valeur, car la consommation d’oxygène et la production de dioxyde de carbone diminuent avec la température. Enfin, les auteurs ont également montré que la VA-∆PCO2 augmente pendant l’hypoxie ischémique mais pas pendant l’hypoxie hypoxique. Par conséquent, cette mesure est principalement influencée par le débit cardiaque. Ainsi, un gradient de VA-∆PCO2 normal n’exclut pas une hypoxie tissulaire, particulièrement dans les états de débit sanguin élevé.21

Malgré ces limitations, la correction d’un gradient de VA-∆PCO2 anormal peut être considérée comme une thérapie ciblée, car des valeurs élevées peuvent indiquer une réanimation insuffisante des patients9,21,22 et une dysoxie.23 Plusieurs algorithmes ont été proposés concernant l’utilisation des indices d’oxygénation tissulaire et la combinaison de la VA-∆PCO2.11,21,24,25,26 En outre, des gradients de VA-∆PCO2 constamment élevés ont été associés à de mauvais pronostics en cas de choc septique,27,28,29,30,31,32,33 de chirurgie à haut risque34 et de chirurgie cardiaque.35,36 Néanmoins, certaines études n’ont observé qu’une capacité prédictive modeste27,37 ou limitée,38,39,40 comme l’étude actuelle par Huette et coll. publiée dans ce numéro du Journal.41

Cette étude rétrospective portant sur 5151 patients de chirurgie cardiaque pendant une décennie s’est terminée en 2018. Les auteurs ont mesuré la ScvO2, le taux de lactate et la VA-∆PCO2 à trois moments identiques : à l’admission aux soins intensifs et aux jours 1 et 2, quel que soit le statut hémodynamique sous-jacent. Le critère d’évaluation principal était la présence d’au moins une complication postopératoire néfaste, y compris la mortalité à l’USI, l’hémopéricarde ou une tamponnade, la réanimation suite à un arrêt cardiaque, l’insuffisance rénale aiguë, les saignements majeurs, l’ischémie mésentérique, l’insuffisance hépatique aiguë, ou la pneumonie. Les auteurs ont utilisé la régression logistique et mesuré les courbes caractéristiques de fonction d’efficacité de l’observateur (ROC) pour chacun des trois paramètres de perfusion. Des effets indésirables étaient présents chez 38 % de leur cohorte. Le taux de lactate et les gradients de VA-∆PCO2 étaient plus élevés chez les patients présentant des complications, mais pas la ScvO2. Néanmoins, la capacité prédictive ou les valeurs ROC pour la VA-∆PCO2 et la ScvO2 étaient inférieures à 0,6, ce qui les rend de mauvaise valeur diagnostique, comme les auteurs le soulignent à juste titre dans leur discussion. On peut en dire autant des résultats de la surface sous la courbe (SSC) de lactate, situés entre 0,63 et 0,65 pour toutes les mesures dans le temps (pour rappel, une SSC de 0,5 est obtenue lorsqu’un test diagnostique n’a aucune capacité discriminatoire). En ce qui concerne les résultats de gradients de VA-∆PCO2, avec ou sans avec ou sans devenirs cliniques défavorables, bien que supérieurs à 6 mmHg dans le groupe devenirs cliniques défavorables, les valeurs entre les jours 1 et 2 n’ont différé que de 1 mmHg entre les groupes et ont été rapportées comme significatives d’un point de vue statistique. La valeur médiane de 8 mmHg dans le groupe pas de devenirs cliniques défavorables au jour 2 reste à expliquer.

Il s’agit de l’une des plus grandes études dans lesquelles trois paramètres de perfusion ont été mesurés chez les patients. La nature rétrospective de cette étude demeure un facteur limitant. Dans une étude prospective beaucoup plus petite portant sur 115 patients chirurgicaux à haut risque, Robin et coll. ont obtenu une valeur de SSC plus élevée de 0,86 pour le gradient de VA-∆PCO2 comme étant prédictive de complications postopératoires, alors que des paramètres semblables avaient été mesurés lors de l’admission, aussi bien que six et 12 heures plus tard.34 Une VA-∆PCO2 élevée et le score séquentiel d’évaluation de la défaillance d’organes ont tous deux été indépendamment associés aux complications postopératoires, alors que le taux de lactate ne l’était pas.

Des mesures plus fréquentes d’un biomarqueur lié à l’hypoperfusion, en relation étroite avec l’instabilité hémodynamique, devraient logiquement procurer une meilleure appréciation de la sévérité de la dysoxie d’organes. Chaque minute compte. Dans l’étude présentée ici, des mesures ont été régulièrement obtenues au même moment pour tous les patients, indépendamment de leur statut hémodynamique sous-jacent. Étant donné que la VA-∆PCO2 peut changer rapidement, en quelques minutes, pendant la réanimation (fig. 2), une mesure aléatoire pourrait ne pas nécessairement capturer le moment le plus crucial pendant lequel la perfusion des organes est compromise ou rapidement corrigée. Cette étude montre que des mesures à des moments fixes, sans rapport avec l’instabilité hémodynamique, ont une faible valeur pronostique.

Dans un algorithme proposé de VA-∆PCO2 élevée, Gavelli et coll. ont suggéré de réaliser une évaluation échographique ciblée de la contractilité cardiaque chez de tels patients.21 Ils ont également mis au point un ratio utilisant la différence de teneur en oxygène artério-veineux en tant que numérateur et la VA-∆PCO2 en tant que dénominateur. La meilleure corrélation avec un taux de lactate élevé était obtenue avec un ratio ≥ 1,4.24 Par conséquent, une combinaison de variables de perfusion pourrait être supérieure à des variables individuelles pour la prévision des prévision des complications postopératoires.

Comme c’est le cas avec d’autres moniteurs de l’état clinique, tels que l’électrocardiogramme, le burst suppression, et l’oxymétrie cérébrale ou tissulaire,42 la VA-∆PCO2 est un marqueur plus qu’un médiateur causal. Elle indique un grave problème circulatoire. Néanmoins, comme cela a été démontré avec beaucoup d’autres marqueurs biologiques et de variables hémodynamiques à l’USI, c’est la réaction du médecin à ces valeurs anormales qui déterminera le pronostic. En ce qui concerne cet aspect, l’identification échographique ciblée rapide de l’étiologie d’un état de choc et la correction appropriée de la cause sous-jacente d’un gradient élevé de VA-∆PCO2 devrait nous aider dans nos efforts de réduction de la mortalité.

Comme les deux auteurs de cet éditorial jouent au hockey depuis un certain nombre d’années, ils savent qu’il est impossible de prédire l’issue d’un match en examinant trois photos de joueurs interagissant dans les première, deuxième et troisième périodes, tout en ne voyant pas l’action lorsqu’un but est marqué. Le hockey est un processus dynamique, tout comme l’évolution d’un patient aux soins intensifs. Il est difficile de prédire le résultat d’un match de hockey en se fondant sur des renseignements limités, tout comme ce l’est pour le pronostic d’un patient.