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Realisation d'un catherer-electrode a pO2 et premieres mesures simultanees en continu in situ dans les sangs arteriel et veineux d'un mammifere
Life Sciences Vol. 3, pp . 1123-1129, 1964 . Pergamon Press, Inc . Printed in the United States .
r' .~LIäaTICN D't'N C \f~I~T~R-EL'~CTROD~ ~ pC2 :~T PR~:.:IEiZ S -;JSUR ~'S ûI_',:ULTAN:;LS FN CONTINCT IN SI'fU D_i :fS LLS äf:NGS aRT';~aIL~ L %T V1;IN~L'X ll'UN
~4~,_ : :
IF RE
B .Rybalc Zoophysiologie , Fuculté des àciences fCaen
(Received 3 August 1964)
LA connaissance instant~~née et continue des pressions partielles d'oxygène est une des nécessités capitales de
L'examen fonctionnel
de l'état métabolique autant en expérimentation animale qu'en cliniques vétérinaire et médicale
. Le présent travail cherche à
rÉ~pondre à, cette exigence et consiste a. procéder avec des microélectrodes ~ p02 originales au cathr>térisme multiple
, au rr;oins
double afic: de connaftre la différence artério-veineuse d'un organe ou d'une suite d'organes . :~~atc'riel et tecimiques animaux : les expériences ont été conduites en uormothermie avec
des La ;~ins d'c~levage maintenus membres étendus en décubitus dorsal, pesant entre 2 et 5 jCg cutané
(souss anesthésiés par 1,5 - 2 ¬ d'uréthane ) ! ~g poids vif et héparinés ( 2 - 4 mg d'héi>arine ,`ÏCg
poids vif ) .
Construction du cathéter-électrode à p0 ~ : 7_e lvrincipe de est celui de et j'ai
l'électrode
l'électrode couverte de Clark à cathode de platine (1)
tenu compte de certaines données de Lübbers (2) (3) et de
Severingha.u s (4) . 1) Confection du corps de l'électrode : un fil d'argent nu
= 3 10 mm ) , destiné â être connecté au fil de platine de la
tête de
l'électrode , est enfilé dans un tube de polyéthylène
mm ) et dépasse de 5 cm au moins aux deux extrémités ( ~ext .- 1 (pour éviter un effet thermique sur le tube de polyéthylène au moment de la soudure Ag - Pt
) . Dans un second tube de polyéthylène 1123
(fô. = lmm; int .
1124
REALLSATION D'UN CATHÉTER-ÉLECTRODE
Vol . 3, No. 10
- 1 mm ) l'ensemble fil Ag - premier tube polyéthylène est alors ext . - ' 5 enfilé avec un second fil d'argent nu ( de même longueur et même diamètre que le premier et destiné à être connecté à .l'anode d'argent de la tête ) . Ce câble bifilaire est contrôlé du point de vue isolement électrique .
2) Co nfecti on d e la tête de l'électrode : un cylindre d' argent ( ~int .= 1 mm ; ~ext ._ 1,5 mm ; L = 4 mm ) est soudé à l'étain avec le fil correspondant du câble décrit précédemment ; de même un fil de platine ( ~ = 310 mm ; L = 10 mm ) est soudé à l'étain avec le second fil. du câble . L'isolement Pt - cylindre Ag est réalisé avec un tube de polyéthylène de diamètres interne et externe appro ;~riés . La solidité de la tête et la liaison mécanique avec le corps sont réalisés à l'aide d'araldite séchée à l'étuve à 50 °C . L'isolement électrique est vérifié avant de procéder aux traitements mécaniques et chimiques de la tête a) le s traitements mécaniques consistent essentiellement en un
polissage grossier du platine et de l'argent avec du papier abrasif, suivi d'un polissage fin avec des poudres abrasives très divisées sur du cuir brut tanné à la façon de Samos ; b) les trait e ments chimiques comprennent d'abord une opération puis une de dégraissage au " Teepol " - rinçage à l'eau distillée
opération de décapage de l'argent avec HN0 3 étendu - rinçage à l' eau distillée et enfin une opération de chloruration avec HC1 étendu rinçage à l'eau distillée . La confection du cathéter - électrode s'achève 1°) en raccordant l'extrémité du câble bifilaire non
utilisée à un fil blindé , le blindage étant soudé à l'étain à l' anode et le fil du câble blindé à la cathode ; 2°) en plaçant une membrane de "Teflon" de 12 ~ sur la
tête de l'électrode . Pour cela on dégraisse la tête au "Teepol" r on la rince à l'eau distillée , on la sèche puis on la trempe dans une solution de KC1 0,2 bi et on pose une goutte de cette solution
sur l'extrémité de la tête ; on fixe alors la membrane en la maintenant tendue par une ligature faite avec du fil de soie très fin (
"
fil à gants " ) . La figure 1 montre le schéma de l'électrode-cathéter en
coupe sagittale et la figure 2 présente le cliché d'une telle électrode avec une référence dimensionnelle centimétrique .
Vol . 3, No. 10
i i REALLSATION D'UN CATHETER-ELECTRODE
kl
a a
0
c~
w
1125
1126
i i REALLSATION D'UN CATHETER-ELECTRODE
Vol . 3, No. 10
FIG. 2 Appareillage de mesure , caractéristiques et mise en place des cathéters-électrodes Le polarogramme E/I permet de définir le plateau d'utilisation de chaque électrode ; le potentiel de polarisation a été ordinairement de 600 mV , parfois de 700 mV . Les cathéters -
électrodes sont stables ( i-e donnent des valeurs reproductibles ) pendant 24 h i condition de les conserver tête immergée dans une solution de KC1 0,2 bt ; le temps de réponse 100 f varie de 1 à
5 secondes . La p0 2 ( air ) de référence est prise à 37 °C , valeur du thermostat - animal . L'électrode est associée à un nanoampèremètre " Siemens " lequel est en liaison avec un galvanomètre " TS1G Sefram " ( travaillant généralement sur la sensibilité de 10 jaA ) ; le spot du gal~ranomètre est suivi par un "Photodyne PHD8 Sefram " . Les enregistrements des p02 artérielle et veineuse se font simultanément en couplant mécaniquement deux " Photodynes " . Le cathétérisme artériel se fait en direction du coeur
jusqu'à la crosse aortique en partant de l'aorte lombaire , tandis que le cathétérisme veineux se pratique jusque dans l'oreillette
droite en passant par la jugulaire externe droite ou gauche .Notons que les sangs caves inférieur et supérieur ont des p02 différentes et qu'ils ne se mélangent pas complètement dans l'oreillette droite (5) mais la valeur de la p0 2 intra-auriculaire droite que l'on mesure ici doit être une valeur moyenne par suite de la présence physique de l'électrode qui perturbe l'hémodynamique intra-
auriculaire normale . Les boutonnières vasculaires se font en sifflet entre une ligature distale et une clamp proximale de sorte que le sommet du " triangle " pariétal ainsi défini peut être saisi facile-
/ / REALISATION D'UN CATHETER-ELECTRODE
Vol . 3, No. 10
1127
ment avec des pinces assurant ainsi une béance qui permet une pénétration aisée du cathéter ; celui-ci est assujetti par une ligature double après élimination de la pince à forciF;ressure Des expériences de contrôle
.
ont consisté particulièrement à
introduire simultanément deux électrodes dans l'oreillette droite via les deux jugulaires externes et à examiner quantitativement les réponses de ces électrodes à différentes altérations de
la p0 2 :
les valeurs doivent être sensiblement les mêmes sinon les électrodes sont à éliminer
. ll'autres expériences de contrôle
ont consisté à
placer une électrode-cathéter dans l'oreillette droite puis à l' insérer dans la crosse aortique et à examiner si les réactions à
deux p0 2 de base distinctes étaient significatives
.
Rés ultats Les expériences multiples ont été instituées
, notamment :
inhalation d'oxygène , d'azote , de gaz carbonique par voie nasale et sous-laryngée , obstruction trachéale , instillation intranasale d'eau glacée
, bivagotor,~ie , injections
acétylcholine et d'adrénaline
. Dans l'espace
intra-veineuses d' limité de cette Note
je ne donnerai que les résultats portant sur des expériences d' inhalation nasale 1}
.
Inhal ation d'oxygène : la figure 3 montre la réaction
Remarquer le maintien du r~~thme ventilatoire
, le décalage entre
les crêtes des vagues d'oxygène artérielle et veineuse lisse de
la p0 2 artérielle qui contraste avec
intra-auriculaire conséquence
.
, le tracé
le tracé dentelé
des mouvements cardiaques ; 2} inhalation d'azote : la figure 4 montre la réaction qui se fait avec un gaz non consommable m~ :is soluble dans les graisses ; 3)
inhalation de gaz carbonique
: la figure 5 montre une
première phase avec une de~pression artérielle
liée à la dilution de C0 2 et une dépression veineuse qui , étant donné son temps d'
apparition et l'apnée , pourrait être due en partie à une consommation activée des réserves d'oxygène , c'est-à-dire à une extraction
plus poussée de l'oxygène par les tissus
. La polypnée consécutive détermine un état d'hyperoxygénation prolongée plus soutenue en zone veineuse
. Cette courbe polyphasique
, exprimant _métaboliquement un réflexe - ici végétatif - est à rapprocher de celle qui , pour la première fois , mettait en évidence un réflexe de cette sorte aux surfaces ventriculaire gauche et encépha+.lo-durale (6) .
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REALISATION D'UN CATHETER-ÉLECTRODE
Vol . 3, No . 10
10 CONTRACTIONS THORACI~UES 13 S
EN
2/10 CROSSE
Ica OREILLETTE
llROITE
aoRTI2tiE
VIA
NGULAIRE
G.vUC1IE
60,95
mm lig H0 2 s 1
10
mn
FIG. 3
CUNTP~CTIONS
13
S
TIiURACIQUES
EN
LRUITE
JUGUL1IîtE
2/10
64,5
OßI:ILLETTE mm F~g p0 2
s 1
mn
FIG. 4
VIA
GAUCIiE
REALISATION D'UN CATHÉTER-ELECTRODE
Vol. 3, No. 10
1129
En conclusion , la nouvelle technique d'exploration fonctionnelle par sondes à oxygène permet raisonnablement d'espérer dans
le proche
avenir une connaissance plus précise des faits du métabolisme physio logique et pathologique des Mammifères comme je pense pouvoir le montrer incessamment
. Résumé
Une sonde à oxygène constituée par un cathéter-électrode à p0 2 fondé sur le principe de Clark a été réalisée stable
, hautement quantitative
, de ~r~aniement facile
Par couplage de deux de ces sondes oreillette droite - crosse aortique ventricule gauche anesthésique
. Elle
s'est avérée .
, la différence artério-veineuse
( sang équivalant <~ celui du
) a été mesurée dans les conditions de relaxation
, d'inhalation d'oxygène, d'azote et de gaz carbonique
et le réflexe à ce dernier gaz a été mis en évidence métaboliquement . Bi bl io~ral>hie (1) L .C .CLARK Jr .,
Trans .Soc .Art .Int .Orean s 2 , 41
(1950) .
(2) iI .BURGER , D .v' .LUBBERS et T .OCKENGA , Pflü~er's Arch . 265 , 2e fasc .,172 (1957)
.
(3) U .GLEICH1iANiv et D .1Y .LUB1iERS , 4fessung des Sauerstoff- und Kohlensäuredruckes in Gasen und Flüssigkeiten mit der p0 2- und pC02 - Elektrode unter besonderer Berücksichtigung der :Messung im Blut Kiel
, 69 pp .
(4) J .~~ .SEVERINGIiAUS surement (1959)
, Publ .Inst .Physiol .Univ . Cologn e et
(1960) , in
. : A symposium on pH and blood gas mea-
, ed . b y IZ .F .WOUL.'~IER , p .126
.
(5) R .F .RUSHJiER , Cardiovascular dynamics (1961)
.
(6) B .RYBAK , Life Sciences
, sous presse
; Churchill Ltd publ .
, 2d ed .,Saunders Cy publ . (1964)
.
Travail réalisé sous contrat de la Délégation générale à la hecherche scientifique et technique ( Convention 63 - FR - 071 ) . Je remercie hI~1 .L . Le Camus et D . de Longcamp pour leur collaboration technique .
r' .~LIäaTICN D't'N C \f~I~T~R-EL'~CTROD~ ~ pC2 :~T PR~:.:IEiZ S -;JSUR ~'S ûI_',:ULTAN:;LS FN CONTINCT IN SI'fU D_i :fS LLS äf:NGS aRT';~aIL~ L %T V1;IN~L'X ll'UN
~4~,_ : :
IF RE
B .Rybalc Zoophysiologie , Fuculté des àciences fCaen
(Received 3 August 1964)
LA connaissance instant~~née et continue des pressions partielles d'oxygène est une des nécessités capitales de
L'examen fonctionnel
de l'état métabolique autant en expérimentation animale qu'en cliniques vétérinaire et médicale
. Le présent travail cherche à
rÉ~pondre à, cette exigence et consiste a. procéder avec des microélectrodes ~ p02 originales au cathr>térisme multiple
, au rr;oins
double afic: de connaftre la différence artério-veineuse d'un organe ou d'une suite d'organes . :~~atc'riel et tecimiques animaux : les expériences ont été conduites en uormothermie avec
des La ;~ins d'c~levage maintenus membres étendus en décubitus dorsal, pesant entre 2 et 5 jCg cutané
(souss anesthésiés par 1,5 - 2 ¬ d'uréthane ) ! ~g poids vif et héparinés ( 2 - 4 mg d'héi>arine ,`ÏCg
poids vif ) .
Construction du cathéter-électrode à p0 ~ : 7_e lvrincipe de est celui de et j'ai
l'électrode
l'électrode couverte de Clark à cathode de platine (1)
tenu compte de certaines données de Lübbers (2) (3) et de
Severingha.u s (4) . 1) Confection du corps de l'électrode : un fil d'argent nu
= 3 10 mm ) , destiné â être connecté au fil de platine de la
tête de
l'électrode , est enfilé dans un tube de polyéthylène
mm ) et dépasse de 5 cm au moins aux deux extrémités ( ~ext .- 1 (pour éviter un effet thermique sur le tube de polyéthylène au moment de la soudure Ag - Pt
) . Dans un second tube de polyéthylène 1123
(fô. = lmm; int .
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- 1 mm ) l'ensemble fil Ag - premier tube polyéthylène est alors ext . - ' 5 enfilé avec un second fil d'argent nu ( de même longueur et même diamètre que le premier et destiné à être connecté à .l'anode d'argent de la tête ) . Ce câble bifilaire est contrôlé du point de vue isolement électrique .
2) Co nfecti on d e la tête de l'électrode : un cylindre d' argent ( ~int .= 1 mm ; ~ext ._ 1,5 mm ; L = 4 mm ) est soudé à l'étain avec le fil correspondant du câble décrit précédemment ; de même un fil de platine ( ~ = 310 mm ; L = 10 mm ) est soudé à l'étain avec le second fil. du câble . L'isolement Pt - cylindre Ag est réalisé avec un tube de polyéthylène de diamètres interne et externe appro ;~riés . La solidité de la tête et la liaison mécanique avec le corps sont réalisés à l'aide d'araldite séchée à l'étuve à 50 °C . L'isolement électrique est vérifié avant de procéder aux traitements mécaniques et chimiques de la tête a) le s traitements mécaniques consistent essentiellement en un
polissage grossier du platine et de l'argent avec du papier abrasif, suivi d'un polissage fin avec des poudres abrasives très divisées sur du cuir brut tanné à la façon de Samos ; b) les trait e ments chimiques comprennent d'abord une opération puis une de dégraissage au " Teepol " - rinçage à l'eau distillée
opération de décapage de l'argent avec HN0 3 étendu - rinçage à l' eau distillée et enfin une opération de chloruration avec HC1 étendu rinçage à l'eau distillée . La confection du cathéter - électrode s'achève 1°) en raccordant l'extrémité du câble bifilaire non
utilisée à un fil blindé , le blindage étant soudé à l'étain à l' anode et le fil du câble blindé à la cathode ; 2°) en plaçant une membrane de "Teflon" de 12 ~ sur la
tête de l'électrode . Pour cela on dégraisse la tête au "Teepol" r on la rince à l'eau distillée , on la sèche puis on la trempe dans une solution de KC1 0,2 bi et on pose une goutte de cette solution
sur l'extrémité de la tête ; on fixe alors la membrane en la maintenant tendue par une ligature faite avec du fil de soie très fin (
"
fil à gants " ) . La figure 1 montre le schéma de l'électrode-cathéter en
coupe sagittale et la figure 2 présente le cliché d'une telle électrode avec une référence dimensionnelle centimétrique .
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FIG. 2 Appareillage de mesure , caractéristiques et mise en place des cathéters-électrodes Le polarogramme E/I permet de définir le plateau d'utilisation de chaque électrode ; le potentiel de polarisation a été ordinairement de 600 mV , parfois de 700 mV . Les cathéters -
électrodes sont stables ( i-e donnent des valeurs reproductibles ) pendant 24 h i condition de les conserver tête immergée dans une solution de KC1 0,2 bt ; le temps de réponse 100 f varie de 1 à
5 secondes . La p0 2 ( air ) de référence est prise à 37 °C , valeur du thermostat - animal . L'électrode est associée à un nanoampèremètre " Siemens " lequel est en liaison avec un galvanomètre " TS1G Sefram " ( travaillant généralement sur la sensibilité de 10 jaA ) ; le spot du gal~ranomètre est suivi par un "Photodyne PHD8 Sefram " . Les enregistrements des p02 artérielle et veineuse se font simultanément en couplant mécaniquement deux " Photodynes " . Le cathétérisme artériel se fait en direction du coeur
jusqu'à la crosse aortique en partant de l'aorte lombaire , tandis que le cathétérisme veineux se pratique jusque dans l'oreillette
droite en passant par la jugulaire externe droite ou gauche .Notons que les sangs caves inférieur et supérieur ont des p02 différentes et qu'ils ne se mélangent pas complètement dans l'oreillette droite (5) mais la valeur de la p0 2 intra-auriculaire droite que l'on mesure ici doit être une valeur moyenne par suite de la présence physique de l'électrode qui perturbe l'hémodynamique intra-
auriculaire normale . Les boutonnières vasculaires se font en sifflet entre une ligature distale et une clamp proximale de sorte que le sommet du " triangle " pariétal ainsi défini peut être saisi facile-
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ment avec des pinces assurant ainsi une béance qui permet une pénétration aisée du cathéter ; celui-ci est assujetti par une ligature double après élimination de la pince à forciF;ressure Des expériences de contrôle
.
ont consisté particulièrement à
introduire simultanément deux électrodes dans l'oreillette droite via les deux jugulaires externes et à examiner quantitativement les réponses de ces électrodes à différentes altérations de
la p0 2 :
les valeurs doivent être sensiblement les mêmes sinon les électrodes sont à éliminer
. ll'autres expériences de contrôle
ont consisté à
placer une électrode-cathéter dans l'oreillette droite puis à l' insérer dans la crosse aortique et à examiner si les réactions à
deux p0 2 de base distinctes étaient significatives
.
Rés ultats Les expériences multiples ont été instituées
, notamment :
inhalation d'oxygène , d'azote , de gaz carbonique par voie nasale et sous-laryngée , obstruction trachéale , instillation intranasale d'eau glacée
, bivagotor,~ie , injections
acétylcholine et d'adrénaline
. Dans l'espace
intra-veineuses d' limité de cette Note
je ne donnerai que les résultats portant sur des expériences d' inhalation nasale 1}
.
Inhal ation d'oxygène : la figure 3 montre la réaction
Remarquer le maintien du r~~thme ventilatoire
, le décalage entre
les crêtes des vagues d'oxygène artérielle et veineuse lisse de
la p0 2 artérielle qui contraste avec
intra-auriculaire conséquence
.
, le tracé
le tracé dentelé
des mouvements cardiaques ; 2} inhalation d'azote : la figure 4 montre la réaction qui se fait avec un gaz non consommable m~ :is soluble dans les graisses ; 3)
inhalation de gaz carbonique
: la figure 5 montre une
première phase avec une de~pression artérielle
liée à la dilution de C0 2 et une dépression veineuse qui , étant donné son temps d'
apparition et l'apnée , pourrait être due en partie à une consommation activée des réserves d'oxygène , c'est-à-dire à une extraction
plus poussée de l'oxygène par les tissus
. La polypnée consécutive détermine un état d'hyperoxygénation prolongée plus soutenue en zone veineuse
. Cette courbe polyphasique
, exprimant _métaboliquement un réflexe - ici végétatif - est à rapprocher de celle qui , pour la première fois , mettait en évidence un réflexe de cette sorte aux surfaces ventriculaire gauche et encépha+.lo-durale (6) .
1128
REALISATION D'UN CATHETER-ÉLECTRODE
Vol . 3, No . 10
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FIG. 3
CUNTP~CTIONS
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EN
LRUITE
JUGUL1IîtE
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FIG. 4
VIA
GAUCIiE
REALISATION D'UN CATHÉTER-ELECTRODE
Vol. 3, No. 10
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En conclusion , la nouvelle technique d'exploration fonctionnelle par sondes à oxygène permet raisonnablement d'espérer dans
le proche
avenir une connaissance plus précise des faits du métabolisme physio logique et pathologique des Mammifères comme je pense pouvoir le montrer incessamment
. Résumé
Une sonde à oxygène constituée par un cathéter-électrode à p0 2 fondé sur le principe de Clark a été réalisée stable
, hautement quantitative
, de ~r~aniement facile
Par couplage de deux de ces sondes oreillette droite - crosse aortique ventricule gauche anesthésique
. Elle
s'est avérée .
, la différence artério-veineuse
( sang équivalant <~ celui du
) a été mesurée dans les conditions de relaxation
, d'inhalation d'oxygène, d'azote et de gaz carbonique
et le réflexe à ce dernier gaz a été mis en évidence métaboliquement . Bi bl io~ral>hie (1) L .C .CLARK Jr .,
Trans .Soc .Art .Int .Orean s 2 , 41
(1950) .
(2) iI .BURGER , D .v' .LUBBERS et T .OCKENGA , Pflü~er's Arch . 265 , 2e fasc .,172 (1957)
.
(3) U .GLEICH1iANiv et D .1Y .LUB1iERS , 4fessung des Sauerstoff- und Kohlensäuredruckes in Gasen und Flüssigkeiten mit der p0 2- und pC02 - Elektrode unter besonderer Berücksichtigung der :Messung im Blut Kiel
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(4) J .~~ .SEVERINGIiAUS surement (1959)
, Publ .Inst .Physiol .Univ . Cologn e et
(1960) , in
. : A symposium on pH and blood gas mea-
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(5) R .F .RUSHJiER , Cardiovascular dynamics (1961)
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(6) B .RYBAK , Life Sciences
, sous presse
; Churchill Ltd publ .
, 2d ed .,Saunders Cy publ . (1964)
.
Travail réalisé sous contrat de la Délégation générale à la hecherche scientifique et technique ( Convention 63 - FR - 071 ) . Je remercie hI~1 .L . Le Camus et D . de Longcamp pour leur collaboration technique .