Optimisation des modalités d'assistances ventilatoires non-invasives chez le patient en insuffisance respiratoire aiguë

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1 UNIVERSITÉ MONTPELLIER I FACULTÉ DE MEDECINE Optimisation des modalités d'assistances ventilatoires non-invasives chez le patient en insuffisance respiratoire aiguë Thèse pour obtenir le grade de DOCTEUR DE L'UNIVERSITÉ MONTPELLIER I Présentée et soutenue publiquement le 22 octobre 2002 par Samir JABER Formation doctorale: Sciences du mouvement humain Sous la direction du: Pr Laurent BROCHARD Professeur, Université de Paris-Créteil Directeur Jury : Pr JJ. ELEDJAM Professeur, Université de Montpellier Président Pr D. ROBERT Professeur, Université de Lyon Rapporteur Pr B. DUREUIL Professeur, Université de Rouen Rapporteur Pr C. PREFAUT Professeur, Université de Montpellier Examinateur Pr JE De La COUSSAYE Professeur, Université de Montpellier Examinateur

2 TABLE DES MATIÈRES I. INTRODUCTION II. ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE II. 1. VENTILATION NON-INVASIVE (VNI) II. 1. a. Définitions et concepts II. 1. b. Rappel physiopathologique II. 1. c. Applications, techniques et modes ventilatoires II. 2. MÉLANGE GAZEUX HELIUM-OXYGENE (HELIOX ou HeO2) II. 2. a. Notions fondamentales sur l'hélium et les écoulements des fluides II. 2. a. 1. Propriétés physico-chimiques des mélanges hélium-oxygène II. 2. a. 2. Application à l'écoulement des fluides II. 2. b. Utilisation en réanimation II. 2. b. 1. Obstruction des voies aériennes II. 2. b. 2. Asthme II. 2. b. 3. Bronchopneumopathie obstructive (BPCO) II. 2. b. 4. Autres II. 3. EFFORT DES MUSCLES RESPIRATOIRES : PRINCIPAUX PARAMÈTRES UTILISES ET INTÉRÊT EN RÉANIMATION II. 3. a. Pressions œsophagienne, gastrique et transdiaphragmatique II. 3. b. Produit temps-pression et paramètres dérivés II. 3. c. Pression d'occlusion (P0.1) et paramètres dérivés II. 3. d. Travail respiratoire II. 3. e. Consommation d'oxygène (VO2) II. 3. f. Activité électromyographique (EMG) 2

3 III. RÉSULTATS III. 1. Partie 1. AMÉLIORATION DE L'UTILISATION ET DE L'EFFICACITÉ DE LA VENTILATION NON-INVASIVE III. 1. a. Optimisation en changeant le gaz vecteur: Air-oxygène versus Hélium-oxygène PUBLICATION N 1 Noninvasive ventilation with Helium-oxygen for acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease. S Jaber, R Fodil, M Boussarsar, A Carlucci, J Pigeot, F Lofaso, D Isabey, A Harf, F Lemaire, L Brochard. Am J Respir Crit Care Med 2000; III. 1. b. Optimisation du système d'humidification des gaz utilisé: Filtre versus Humidificateur PUBLICATION N 2 Humidification during noninvasive ventilation: Heat and moisture exchanger (HME) vs Heated Humidifier (HH). S. Jaber, G. Chanques, S Matecki, M Ramonatxo, B Souche, PF Perrigault, JJ Eledjam. Intensive Care Med 2002 DOI /s III. 2. Partie 2. UTILISATION DE L'ASSISTANCE VENTILATOIRE NON INVASIVE DANS DES SITUATIONS PARTICULIÈRES III. 2. a. Amélioration des conditions de réalisation d'une fibroscopie bronchique en ventilation spontanée chez le patient en insuffisance respiratoire aiguë: utilisation de la CPAP PUBLICATION N 3 Continuous Positive Airway Pressure during fiberoptic bronchoscopy in hypoxemic patients. A randomized double-blind study using a new device. B Maître, S Jaber, S Maggiore, E Bergot, JC Richard, H Bakhtiari, B Housset, G Boussignac, L Brochard. Am J Respir Crit Care Med 2000; III. 2. b. amélioration des conditions de la ventilation spontanée en post-extubation PUBLICATION N 4 Helium-oxygen breathing in post-extubation decreases inspiratory effort. S Jaber, A Carlucci, M Boussarsar, R Fodil, J Pigeot, S Maggiore, D Isabey, A Harf, L Brochard. Am J Respir Crit Care Med : IV. PERSPECTIVES ET CONCLUSIONS RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES ANNEXE 3

4 I. INTRODUCTION L'insuffisance respiratoire aiguë (IRA) correspond à une altération des échanges gazeux associée à une augmentation de l'effort des muscles respiratoires, dont le principal muscle est le diaphragme. La prise en charge symptomatique de l'ira consiste en une assistance respiratoire dont les objectifs principaux sont de prendre en charge partiellement ou totalement la défaillance de la pompe ventilatoire et de corriger les anomalies des échanges gazeux. L'assistance ventilatoire constitue le support vital le plus utilisé en réanimation (1). Elle consiste en une délivrance d'une pression positive fournie par un respirateur jusqu'aux poumons du patient. L'application de cette assistance ventilatoire nécessite une interface entre le patient et le respirateur. Classiquement dans l'ira, cette "interface patient-respirateur" est une sonde endotrachéale introduite dans la trachée à travers la bouche (intubation orotrachéale) ou le nez (intubation naso-trachéale). Cependant, l'intubation trachéale est une procédure "invasive" source d'inconfort pour le patient et qui peut entraîner des complications dont les principales sont représentées par les pneumopathies acquises sous ventilation mécanique (2, 3). Pour tenter de pallier les inconvénients de l'assistance ventilatoire conventionnelle ou invasive, les cliniciens ont développé au début des années quatre-vingt des techniques d'assistance ventilatoire "non-invasives" (VNI) qui consistaient à utiliser comme interface patient-respirateur un masque nasal ou facial (bucco-nasal) et non plus une prothèse endotrachéale. Les deux principales techniques de VNI développées, incluaient l'application d'une ventilation en pression positive continue (CPAP ou Continuous Positive Airway Pressure des anglo-saxons) pour améliorer les échanges gazeux chez les patients en IRA hypoxémique et une ventilation en pression positive intermittente avec ou sans pression expiratoire positive (PEP) pour augmenter la ventilation et la mise au repos des muscles respiratoires des patients présentant une IRA neuro-musculaire ou sur bronchopneumopathie obstructive (BPCO). Ces dernières années, plusieurs études ont montré l'efficacité de la VNI qui a permis de réduire considérablement le nombre d'intubation (4-7) entraînant une baisse de la morbidité et de la mortalité associées à la ventilation mécanique conventionnelle. Ces résultats positifs ont été obtenus initialement dans l'ira hypercapnique des décompensations de BPCO et plus récemment dans d'autres causes d'ira hypoxémique (œdème pulmonaire cardiogénique, pneumonie aiguë communautaire, post-opératoire de chirurgie thoracique). Ces causes d'ira dont les anomalies physiopathologiques sont différentes en fonction de leurs pathologies sous 4

5 jacentes peuvent bénéficier chacune différemment de la VNI. Cependant, le recours à l'intubation reste parfois nécessaire, souvent favorisé par une intolérance de la VNI et probablement lié à une fatigue persistante des muscles respiratoires. Cette situation a encouragé le développement et le perfectionnement des techniques utilisant la VNI, dans l'espoir de réduire encore plus le recours à l'intubation et ses conséquences. C'est dans cet esprit que nos travaux ont été menés. Nos travaux rapportés dans ce manuscrit avaient deux orientations principales: 1. Comment pouvions-nous améliorer l'efficacité de l'utilisation de la VNI? 2. Pouvions-nous appliquer des techniques d'assistances ventilatoires non-invasives à des situations particulières d'ira? Concernant l'amélioration de l'utilisation de la VNI, nous avons dans un premier temps substitué le mélange gazeux classique azote-oxygène par de l'hélium-oxygène (étude n 1) et dans un second temps, nous avons étudié l'impact du système d'humidification et de réchauffement des gaz utilisés (étude n 2). L'hélium du fait de sa faible densité permet d'améliorer l'écoulement gazeux dans les voies aériennes pour un effort donné. Son utilisation peut être assimilée à un support "interne" ("décharge interne") des muscles respiratoires en ce sens où les résistances des voies aériennes à l'écoulement vont être diminuées, alors que la VNI pourrait être considérée comme un support "externe". Nous avons évalué l'intérêt de l'utilisation de l'hélium-oxygène dans 2 situations. La première indication était son utilisation seule et associée à la VNI lors des décompensations aiguës de BPCO (étude n 1). La deuxième indication était dans la période post-extubation immédiate, situation où les résistances des voies aériennes supérieures peuvent être augmentées (étude n 4). Dans ce manuscrit, nous avons rapporté les grands principes de l'utilisation de la VNI, du mélange hélium-oxygène ainsi que les principaux paramètres utilisés en réanimation pour évaluer l'effort des muscles respiratoires. Dans la dernière partie "perspectives", nous avons rapporté les projets futurs que nous souhaitons réaliser ainsi que certains résultats préliminaires. 5

6 II. ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE II. 1. VENTILATION NON-INVASIVE (VNI) II. 1. a. Définitions et concepts La VNI est une technique qui permet de délivrer une assistance ventilatoire à travers un masque facial ou nasal afin d'éviter l'intubation endotrachéale et les complications de la ventilation artificielle conventionnelle (4, 8, 9). Les principaux résultats bénéfiques de la VNI ont d'abord été obtenus dans le cadre de l'ira hypercapnique et essentiellement dans les décompensations de BPCO (4, 6, 10, 11). Au cours de ces dernières années, d'autres patients en IRA ont pu bénéficier de cette technique, en particulier au cours de l'œdème pulmonaire cardiogénique (12), de la pneumonie aiguë communautaire chez des patients immunodéprimés (7), en post-opératoire de chirurgie pour transplantation d'organes solide (13) et en post-opératoire de chirurgie thoracique (14). II. 1. b. Rappel physiopathologique Les IRA hypercapniques et hypoxémiques correspondent à des mécanismes physiopathologiques différents en rapport avec des pathologies qui peuvent bénéficier chacune différemment de la VNI. Le système respiratoire est composé de deux parties: l'échangeur pulmonaire et la pompe constituée par les muscles respiratoires. Une IRA peut se développer lorsqu'une de ces deux fonctions est défaillante voire les deux fonctions en même temps. De plus, le diaphragme constituant le principal muscle respiratoire formant la pompe a comme particularité par rapport aux autres muscles squelettiques périphériques de ne jamais s'arrêter de fonctionner. Comme les autres muscles il est exposé à une fatigue musculaire qui se définit par l'impossibilité de continuer à produire ou à maintenir une force donnée et qui est réversible après une période de repos. Cependant, les conséquences de cette fatigue diaphragmatique sont beaucoup plus graves que la fatigue des muscles périphériques, en ce sens où contrairement à ces derniers, le diaphragme ne peut s'arrêter de fonctionner. En effet, le diaphragme est le seul muscle squelettique devant se contracter sans interruption pendant 6

7 toute la vie. Le diaphragme constitue donc "une pompe vitale", au même titre que la pompe cardiaque. De facon schématique, la mise en route d'un support ventilatoire devra avoir comme objectif de suppléer aux fonctions respiratoires défaillantes. Les réglages des paramètres ventilatoires seront bien évidemment guidés par le fait de suppléer au mieux la fonction respiratoire défaillante prédominante. Dans le cas de la décompensation aiguë de BPCO, situation où le mécanisme d'action de la VNI a été le mieux étudié, l'objectif principal de la VNI sera de briser le cercle vicieux représenté par l'acidose respiratoire, l'hypercapnie, l'hypoxie, l'augmentation de la demande ventilatoire, l'augmentation du travail respiratoire, l'hyperinflation dynamique, la diminution de la performance des muscles respiratoires Ces différents effets s'intriquent et s'entretiennent mutuellement. Par conséquent, le support ventilatoire que l'on privilégiera pour briser ce cercle vicieux sera celui qui entraînera le moins de complications. En d'autres termes on essayera d'utiliser la VNI chaque fois que cela est possible par rapport à la ventilation invasive à l'origine de complications propres (cf. supra). La VNI en délivrant une pression positive dans les voies aériennes et en travaillant en synchronie avec le patient va entraîner une diminution des pressions intrathoraciques négatives et de l'effort respiratoire, tout en permettant d'améliorer la ventilation alvéolaire et les échanges gazeux (4, 8, 9). De plus l'utilisation d'une PEP externe permettra d'une part de contrebalancer les effets d'une PEP intrinsèque liée à l'hyperinflation dynamique (cf. infra). Les raisons qui conduisent à la mise en route de la VNI ne sont pas différentes de celles qui conduisent à la prise en charge mécanique de la fonction ventilatoire, mais sont appliquées plus précocement. Seul l'interface (sonde versus masque) diffère. De plus, des études physiologiques ont montré que la VNI était aussi efficace que la ventilation invasive. Meduri et coll. (15), chez 7 patients en IRA (dont 2 sans antécédent d'insuffisance respiratoire chronique) ont montré que la VNI était aussi efficace que la ventilation par sonde endotrachéale en termes de volume courant délivré et d'amélioration des échanges gazeux. Cependant, ces résultats sont applicables uniquement sur des effets à court terme. En effet, les caractéristiques de la VNI que sont la présence de fuites (quasi inévitables au long cours), le caractère discontinu de son application et l'impossibilité de recourir à une sédation rendent difficile les comparaisons sur une longue période d'assistance ventilatoire. Plusieurs études ont évalué directement ou indirectement les effets de la VNI sur les échanges gazeux et différents index d'effort musculaire inspiratoire (4, 16-20). Une des premières études, ouvertes, réalisées par Meduri et coll. (21) rapportait les effets bénéfiques de la VNI 7

8 chez 10 patients en IRA, qui se traduisaient par une amélioration des échanges gazeux et de la dyspnée. Carrey et coll. (16) ont étudié chez 12 sujets (3 normaux, 4 neuromusclaires et 5 BPCO) l'effet de la VNI délivrée à travers un masque nasal en l'absence (bouche fermée) et en présence (bouche ouverte) de fuites. L'activité diaphragmatique électrique (EMG) était diminuée en VNI par comparaison à la ventilation spontané, sauf lorsque les fuites étaient présentes ("importantes"). Ce travail princeps souligne l'importance de diminuer au maximum les fuites lors de l'utilisation de la VNI pour augmenter son efficacité et par conséquent le succès de la technique (cf. infra). Dans le travail de Brochard et coll. (4), on retrouve les effets physiologiques de la VNI à court terme chez 11 BPCO en IRA, ainsi que ses effets thérapeutiques à long terme (chez 13 patients comparés à 13 contrôles historiques appariés). Après 45 min de VNI (AI 12 à 20 cmh2o; PEP = 0), les patients avaient une amélioration significative du ph (de 7,31 à 7,38), de la PaCO2 (68 à 55 mmhg) avec une réduction de la fréquence respiratoire (de 31 à 21 c/min) et une amélioration de la PaO2 (52 à 69 mmhg). La ventilation minute augmentait en VNI et la réduction de la PaCO2 était bien corrélée à la réduction de la fréquence respiratoire. Enfin, les index d'effort musculaires inspiratoires étaient très nettement améliorés, soit en ce qui concerne la pression transdiaphragmatique chez les 9 patients chez qui cela a pu être mesuré (19 à 10 cmh2o), soit l'index pression temps du diaphragme (diminution de 36%). Ceci a été confirmé chez 4 patients par l'étude du signal EMG (voir figures infra et chapitre paramètres de l'effort respiratoire). Ces résultats ont été confirmés par d'autres études (18, 22-25) ainsi que notre étude N 1 (20). Appendini et coll. (22) ont évalué l'effet sur l'effort des muscles respiratoires de l'aide inspiratoire (AI) seule, d'une CPAP seule et de leur association (AI+PEP) chez 7 patients BPCO traités par VNI. La CPAP et la PEPexterne étaient réglées à environ 80-90% de la PEPi. L'effort des muscles respiratoires était apprécié par le PTPdi. L'adjonction d'une PEP à l'aide inspiratoire permettait d'obtenir une plus grande diminution de l'effort respiratoire que l'aide inspiratoire. Les auteurs concluaient que les muscles respiratoires des patients BPCO en décompensation aiguë étaient soumis à une charge excessive, du en particulier à la présence d'une PEPi élevée. Dans cette situation, l'application d'une PEP externe améliorait l'efficacité de l'aide inspiratoire seule en permettant d'obtenir une plus grande décharge des muscles respiratoires en contrebalancent l'effet délétère de la PEPi. 8

9 II. 1. c. Applications, techniques et modes ventilatoires En théorie, la ventilation non invasive (VNI) peut être délivrée avec les mêmes modalités ventilatoires que celles utilisées chez les patients intubés ou trachéotomisés (11, 26). En pratique, ce n'est pas tout à fait le cas. En effet, les conditions de ventilation sont différentes, les patients sont plus sélectionnés, et le matériel disponible est quelquefois différent (11, 26). De plus la présence de fuites quasi-constante en VNI nécessitera une approche spécifique lors de l'utilisation des modes de ventilation classiques. En VNI, l'utilisation d'un mode en pression est le plus habituel, car il présente plusieurs avantages : - 1) en cas de fuites, la pression de consigne sera maintenue ce qui permettra de délivrer un volume courant approprié; - 2) la pression d'insufflation étant limitée dans le masque, les fuites et leurs effets indésirables seront réduits; - 3) la synchronisation patient-machine est habituellement bonne, justifiant l'utilisant initiale des modes en pression pour améliorer l'effort respiratoire du patient, - 4) l'association d'une PEP à l'aide inspiratoire a montré son efficacité pour réduire l'effort et le travail respiratoire (22). Dans ce chapitre, les principes généraux des réglages des principaux paramètres ventilatoires sont brièvement rappelés et sont abordés les spécificités de leur utilisation en VNI. A Fonctions générales A.1. Systèmes de déclenchement (ou "trigger") inspiratoire et expiratoire Trigger inspiratoire En ventilation assistée, le patient initie le cycle respiratoire et reçoit une assistance prédéterminée par le réglage du clinicien, alors qu'il continue son effort. Le système de déclenchement (trigger des auteurs anglo-saxons) est la fonction qui permet au ventilateur de reconnaître le début de l'effort inspiratoire du patient. Il est réglé pour délivrer le débit inspiratoire et représente l'un des déterminants de cet effort inspiratoire. Théoriquement, n'importe quel signal (après conversion digitale et/ ou analogique) peut être utilisé pour déclencher le ventilateur. Ainsi, le trigger idéal pourrait être le signal provenant 9

10 du centre respiratoire ou du nerf phrénique, mais cette technologie n'est pas disponible pour le moment. Néanmoins, une étude récente (27) a décrit un nouveau système qui utilise le signal électrique lié à l'activation du diaphragme (recueilli par des électrodes positionnées sur une sonde œsophagienne) pour déclencher le ventilateur (trigger neurale). Deux types de système de déclenchement sont classiquement disponibles sur les ventilateurs (28). Le premier ("trigger en pression") est le système classique fondé sur le principe d'une valve fermée dite "à la demande", contre laquelle le patient doit développer un effort pour atteindre une dépression mesurée dans le circuit du respirateur. Ces systèmes ont été remplacés par des mécanismes plus sensibles, ouverts, et reposant sur le signal de débit (28). Ces "triggers en débit" (flow-by) fonctionnent en détectant le début de l'effort inspiratoire du patient, comme étant la différence entre le débit de base (débit d'entrée) délivré en continu dans le circuit du respirateur et le débit de retour (débit de sortie) mesuré dans le bloc expiratoire. La plupart des études comparant les deux systèmes de déclenchement ont été réalisés soit sur banc expérimental (28), soit chez des patients intubés (28-30). Ces travaux ont pratiquement tous rapportés un avantage des systèmes en débit, qui se traduisait par un effort lié au système de déclenchement plus faible avec les triggers en débit qu'avec les triggers en pression, et ce d'autant plus que le patient présentait une hyperinflation dynamique et une pression expiratoire positive intrinsèque (PEPi). Cette donnée a été aussi montrée en spécifiquement au cours de la VNI. En effet, Nava et coll (25) ont comparé les deux systèmes de déclenchement chez des patients en VNI et ont également rapporté que le système de déclenchement en débit était plus sensible et entraînait moins de travail respiratoire de la part du patient que les systèmes en pression. Des résultats similaires ont également été rapportés par Sassoon et coll. (31). Fuites et trigger La présence de fuites peut entraîner un auto-déclenchement, qu'il faudra savoir évoquer devant une augmentation inopinée de la fréquence respiratoire affichée sur le ventilateur. Ce phénomène peut entraîner un inconfort et une asynchronie patient-ventilateur, puisque le ventilateur ne tient plus compte de la demande réelle du patient. Dans le cas du trigger en pression en présence d'une PEP externe et de fuites, la pression chute (à cause des fuites), la PEP n'est pas maintenu, et un nouveau cycle est déclenché. Avec un système de 10

11 déclenchement en débit, le débit circulant compense les fuites, donc la PEP est maintenue. Cependant, si le débit des fuites télé-expiratoire est supérieur à la valeur de sensibilité réglée du trigger, elles peuvent être reconnues comme un appel du patient et entraîner le déclenchement du ventilateur. Effort inefficace Une autre raison pour le patient pour ne pas déclencher le respirateur peut être l'apparition d'efforts inefficaces liés à un niveau de PEPi important et/ou à un réglage inadéquat de la ventilation (32, 33). En général, cela survient lors de pressions d'insufflations trop élevées, à l'origine de volumes insufflés excessifs. La vidange de ces "trop grands volumes" va nécessiter des temps expiratoires plus prolongés que ceux dictés par la fréquence respiratoire propre du patient, entraînant le déclenchement de l'effort suivant bien avant le retour à la position d'équilibre du système respiratoire. La réduction des pressions d'insufflations et des volumes insufflés peut permettre de résoudre ou limiter ce phénomène. Par contre, chez les patients ayant une PEPi liée à une limitation des débits expiratoires due au collapsus des voies aériennes distales pendant l'expiration, l'application d'une PEP externe permet de diminuer la différence de la pression téleexpiratoire entre les alvéoles et le circuit du respirateur et par conséquent, le travail que le patient doit fournir pour générer le débit ou la dépression pour déclencher le ventilateur. Trigger expiratoire Pour reconnaître la fin de l'effort, terminer l'assistance inspiratoire et ouvrir la valve expiratoire, le ventilateur attend généralement que le débit décélérant est atteint une valeur seuil (trigger expiratoire). Ce trigger ou sensibilité expiratoire est le plus souvent réglable sur les ventilateurs de dernière génération, alors qu'il était fixe sur les premiers ventilateurs. Fréquemment, les fuites pendant l'inspiration (et à des niveaux élevés de pression) sont telles que le débit de fuite est supérieur à cette valeur seuil. Ainsi le débit correspondant au trigger expiratoire n'est jamais atteint et la reconnaissance de la fin de l'inspiration de la part du ventilateur est impossible. Cela entraîne des inspirations prolongées qui se terminent seulement à la limite maximale du temps inspiratoire ou si disponible, du volume insufflé. Ce phénomène est probablement très fréquent et il peut être mal tolérer par le patient, peut entraîner une désynchronisation majeure patient-machine comme cela a été récemment montré (34). 11

12 A.2. Pression expiratoire positive (PEP) Une pression expiratoire positive (PEP), (technique au cours de laquelle la pression des voies aériennes est maintenue au cours de l'expiration à un niveau supérieur à la pression atmosphérique) est classiquement utilisée chez les patients présentant une insuffisance respiratoire aiguë et une hypoxémie sévère car elle permet l'amélioration de l'oxygénation et participe à l'augmentation des volumes pulmonaires. La PEP a été utilisée dès 1936 par Poulton et Oxon (35) pour traiter des patients en ventilation spontanée présentant un œdème pulmonaire aigu. La PEP est actuellement de plus en plus utilisée chez des patients BPCO, afin de contrebalancer l'effort nécessaire pour déclencher l'inspiration, lorsqu'il existe un "trapping" gazeux responsable d'une PEPi, et/ou chez des patients présentants un syndrome d'apnée du sommeil ce qui permet d'assurer la perméabilité des voies aériennes. Une autre utilisation indirecte de la PEP s'est dernièrement développée, qui concerne son emploi par les petits respirateurs à turbine spécialement destinés à la VNI, afin de permettre le lavage expiratoire du CO2. En effet, les machines disposant d'un circuit unique, permettent en général le lavage du CO2 du fait du débit de lavage lié à la PEP pendant l'expiration. Cependant lorsqu'une PEP faible est utilisée et en l'absence de valve expiratoire, lorsque la ventilation minute et/ou la fréquence respiratoire est élevée, cette réinhalation de CO2 peut tout de même survenir (36-38). Il est alors nécessaire sur certains ventilateurs à turbine de rajouter une valve antiréinhalation. En fait, l'indication principale de la PEP reste son emploi chez les patients BPCO afin de minimiser l'effort inspiratoire nécessaire pour contrebalancer la PEPi. En effet, en présence d'une PEPi, le temps nécessaire pour inverser le sens du débit expiratoire est de millisecondes (39), et l'effort nécessaire peut représenter 40 à 60% de l'effort total fourni par le patient (40). Dans ces conditions, l'utilisation d'une PEP permet de diminuer considérablement cette partie de l'effort (41). Idéalement le niveau de PEP devrait être déterminé en connaissant la valeur réel de la PEPi. Or, il est difficile de mesurer la PEPi en ventilation assistée, et plus particulièrement en VNI. Il est classiquement recommandé d'utiliser de façon empirique un bas niveau de PEP ( 5 cmh2o), car d'une part la PEPi "dynamique" chez les patients BPCO dépasse rarement 5 cmh2o et d'autre part plus la valeur de la PEP sera élevée et plus on risque de voir apparaître des fuites, des phénomènes d'auto- 12

13 déclenchements et une asynchronie patient-ventilateur. Toutefois, il faut rappeler que d'excellents résultats cliniques ont été obtenus en VNI utilisée sans PEP (4). B. Modes volumétriques Dans un mode volumétrique, le respirateur est réglé pour délivrer un volume courant (VT) pendant une durée définie (Ti: temps inspiratoire) selon un débit défini. Les modes volumétriques ont été les premiers à être utilisé pour le domicile car ils ont été pendant très longtemps les seuls modes disponibles sur les respirateurs. Il est fréquemment recommandé d'utiliser des valeurs de volume courant plus élevées que celle habituellement employées en ventilation invasive, pour compenser au mieux les fuites (12-14 ml/kg). Dans un mode volumétrique, le réglage du débit de pointe est crucial pour obtenir une diminution de la dyspnée et de l'effort respiratoire Rappelons que d'excellents résultats cliniques ont pu être obtenu avec la ventilation en volume assisté contrôlé (VAC) dans plusieurs études (6), bien que ce mode représentait parfois un facteur de mauvaise tolérance de la technique dans d'autres séries. C. Modes barométriques L'aide inspiratoire associée à une PEP est certainement la modalité ventilatoire la plus largement utilisée en VNI. Plusieurs ventilateurs portables à turbine sont spécialement destinés à la VNI et permettent de délivrer une assistance ventilatoire avec deux niveaux de pression. Leurs performances sont globalement assez bonnes et parfois meilleures que celles de certains respirateurs de réanimation. Contrairement à un mode régulé en volume, où le débit sera fixe quelque soit l'effort du patient avec le risque de voir apparaître une asynchronie patient-machine lorsque le patient augmente son effort (45), le débit sera variable en aide inspiratoire, car le paramètre fixe est le niveau d'aide inspiratoire. Cet aspect présente un avantage potentiel des modes barométriques (45). Le niveau de pression de l'aide inspiratoire est généralement réglé entre 8 et cmh2o. Ce réglage va essentiellement dépendre de la tolérance du patient et de l'efficacité obtenue jugée sur la fréquence respiratoire et le volume courant expiré. En cas d'insuffisance respiratoire aiguë des niveaux de 8 à 12 cmh2o sont souvent insuffisants pour obtenir une amélioration de la ventilation alvéolaire (15). A l'inverse, des pressions d'insufflations trop 13

14 élevées (>25-30 cmh2o) pourront entraîner ou majorer une asynchronie patient-machine, secondaire à la majoration des fuites et aux efforts inefficaces survenant lors de la vidange d'un "trop grand volume pulmonaire". La vitesse d'obtention du niveau d'aide inspiratoire ("pente de l'aide") peut être réglable sur la plupart des respirateurs. Elle correspond au débit utilisé dans la partie initiale de l'inspiration pour amener la pression du circuit au niveau de consigne. Une montée lente de la pression équivalent à un réglage d'une pente trop faible est le plus souvent inadapté avec le risque d'entraîner une augmentation du travail respiratoire (46). D. Ventilation en pression négative externe L'action des muscles respiratoires consiste à créer autour du poumon une pression périthoracique négative, qui en présence des voies aériennes ouvertes, permet une entrée de gaz de l'extérieur vers les poumons. La ventilation en pression négative externe initialement réalisée par le "poumon d'acier" a surtout été utilisé lors des grandes épidémies de poliomyélites dans les années cinquante. Les muscles respiratoires défaillants étaient alors remplacés par des "muscles externes" créant une pression négative autour du thorax. Bien que cette technique de ventilation puisse avoir un rôle thérapeutique potentiel dans le traitement des décompensations aiguës d'insuffisance respiratoire chronique, en réduisant le nombre d'intubation, son usage est limité par l'encombrement de la machine, et le nombre limité de centres équipés du système. Cette méthode a été utilisée avec succès chez des patients BPCO hypoxiques, hypercapniques et comateux (47). Une étude cas-témoin réalisée chez des patients BPCO en décompensation aiguë, comparant la ventilation en pression négative externe à la ventilation mécanique invasive ne rapportait aucune différence entre les deux techniques (48). E. Ventilation assistée proportionnelle (PAV) La ventilation assisté proportionnelle (PAV) est un support ventilatoire partielle dans lequel le respirateur délivre une pression (Paw) proportionnelle à l'effort du patient (Pmus). Ce mode ventilatoire développé au début des années quatre vingt dix par Magdy Younes constitue, au moins en théorie, le moyen le plus approprié pour "décharger" les muscles respiratoires d'une manière totalement adaptée à leur besoin (49). Ainsi la PAV diffère radicalement des modes 14

15 précédents, puisque aucun des réglages traditionnels (volume, débit, pression, fréquence) n'est disponible ni nécessaire, en dehors du système de déclenchement, de la PEP et de la FIO2. Le seul réglage à effectuer est le degré d'assistance souhaité (de 0 à 100%), qui va dépendre de la mécanique respiratoire du patient que doit intégrer le respirateur. Celui-ci analyse les signaux de débit et de volume venant du patient, ce qui lui permet de calculer l'effort effectué par le patient s'il connaît la résistance (R) et l'élastance (E) (inverse de la compliance) du système respiratoire. Pour mieux appréhender le principe de la PAV, il est indispensable de rappeler l'équation de mouvement du système respiratoire. Si l'on assume la linéarité de R et de E, la pression totale (Pappl) nécessaire à la mobilisation d'un certain volume (V) et d'un certain débit (V') dans le système respiratoire est la somme de la pression nécessaire pour produire ce débit, c'est à dire pour vaincre les forces résistives et de la pression nécessaire pour produire le volume c'est à dire pour contre balancer les forces de rétraction élastique. Ainsi: Pappl= Paw + Pmus= (E x V) + (R x V'). Pappl est générée exclusivement par le ventilateur (Paw) quand les muscles respiratoires sont paralysés (Pmus= 0). Cette pression est exclusivement générée par le patient (Pappl= Pmus) lors de la ventilation totalement spontanée (Paw = 0). Enfin, cette pression sera une combinaison des deux comme cela arrive lors de la ventilation en PAV ou dans d'autres modes de ventilation assistée. Suivant ces principes, en PAV l'utilisateur devra rentrer dans la machine les gains respectifs de l'assistance en volume (VA) et en débit (DA). Ainsi la Paw en PAV suivra l'équation suivante : Paw = (VA x V) + (DA x V'). Puisque Pappl= Paw + Pmus, alors Pmus= ((E x VA) x V ) + ((R x DA) x V'). Ainsi, le respirateur s'adapte en permanence au cours du cycle pour délivrer une assistance directement proportionnelle au besoin du patient. En d'autres termes, l'assistance ventilatoire va s'adapter en continue à des changements de demande ventilatoire (douleur, fièvre, sommeil ), ce qui constitue la singularité et l'avantage théorique de ce mode (49). La présence de fuites, situation souvent observée en VNI, risque de générer de la part du respirateur, des pressions d'insufflations élevées du fait d'une surestimation du débit et du volume reçus par le patient. Peu d'étude ont été réalisées en PAV au cours de la VNI. Le premier travail est celui de Patrick et coll. (50), qui ont utilisé la PAV en VNI chez un groupe de 11 patients présentant des insuffisances respiratoires aiguës rapidement réversibles (asthme, œdème aigu du poumon ) et chez qui l'intubation semblait nécessaire très rapidement. Les auteurs ont observé une rapide diminution de la fréquence respiratoire après l'initiation de la PAV et ont 15

16 été capable d'éviter l'intubation chez 8 de ces 11 patients. Les paramètres de dyspnée étaient également très rapidement améliorés. Des travaux récents montrent que cette modalité ventilatoire est applicable chez le patient atteint de BPCO, aussi bien à l état stable (51), qu au cours d une décompensation aiguë (52). Dans les deux cas une réelle efficacité sur la réduction de l effort respiratoire et l amélioration des gaz du sang pouvait être démontrée, avec peu d épisodes d asynchronie. La PAV est donc un mode ventilatoire prometteur, encore en cours de développement. F. Comparaison des modalités ventilatoires Comme on l'a vu, plusieurs modes ventilatoires peuvent être utilisés avec, pour chacun, des avantages et des inconvénients. Quelques études ont comparé l'efficacité de certains modes ventilatoires en VNI. Meecham et coll. (53) ont comparé l'aide inspiratoire et la ventilation en volume assistée contrôlée chez des patients BPCO, et n'ont pas trouvé de différence significative sur les gaz du sang entre les deux modalités. Vittacca et coll. (54) ont réalisé une étude randomisée comparant l'aide inspiratoire à la ventilation en volume assistée contrôlée chez un groupe de 30 patients. L'efficacité des deux techniques étaient comparables permettant d'obtenir une réduction significative du nombre d'intubation en comparaison à une série historique. Cependant, les auteurs rapportaient une meilleure tolérance de la VNI avec l'aide inspiratoire qui entraînait un meilleur confort. Ceci pouvant être expliqué par la limitation des pressions d'insufflation dans le masque facial. Dans un travail physiologique, Girault et coll. (55) ont rapporté une diminution plus importante du travail respiratoire avec la ventilation en volume assistée contrôlée que celle obtenue en aide inspiratoire. Cette plus grande réduction pouvait être expliquée par des pressions d'insufflation moyennes plus élevées avec la ventilation en volume assistée contrôlée. Cependant le confort était meilleur avec l'aide inspiratoire qu'avec la ventilation en volume assistée contrôlée. Dans une étude comparant différents modèles de masque, Navalesi et coll. (56) n'ont retrouvé aucune influence du mode ventilatoire sur le confort et les échanges gazeux. La plupart des études physiologiques comparant la PAV à l'aide inspiratoire retrouvent une tendance à une meilleure adaptation à l'effort de la PAV. Une étude récente multicentrique (57) comparant la PAV à l'aide inspiratoire au cours de la VNI chez des patients présentant une insuffisance respiratoire aiguë, concluait à une efficacité comparable des deux modes 16

17 ventilatoires en terme de recours à l'intubation, de durée de séjour et de mortalité. Cependant, les auteurs rapportaient un plus grand confort avec une meilleur tolérance de la VNI en mode PAV comparé à l'aide inspiratoire. Au total, l'utilisation de modes limités en pression a un intérêt au moins potentiel qui est celui de limiter la pression dans le masque, un facteur jouant probablement un rôle majeur à la fois dans les fuites, dans le risque d'insufflation gastrique et dans la tolérance dans la ventilation. De plus, l'existence de fuites liées à des pressions élevées oblige en général à une fixation plus serrée du masque, elle-même source d'effets secondaires en particulier de douleur et de lésions d'abrasions cutanées. Ces effets expliquent probablement la meilleure tolérance subjective retrouvée avec les modes en pression par comparaison aux modes en volume. G. Monitorage Quelque soit le mode ventilatoire utilisé, il est fondamental de s'assurer de l'efficacité de la VNI, qui dépendra essentiellement de la capacité de l'assistance ventilatoire à augmenter la ventilation alvéolaire. Celle-ci dépendra d'une bonne adaptation du patient à l'assistance ventilatoire et du niveau de fuites. Une ventilation adéquate est le plus souvent obtenu par l'application combinée d'une aide inspiratoire à une PEP. Les niveaux de pressions de l'aide inspiratoire et de la PEP seront réglés de façon à obtenir le meilleur volume courant expiré. Le paramètre le plus important à monitorer est le volume courant expiré qui ne doit jamais être inférieur à 400 ml pour assurer une ventilation alvéolaire suffisante. Lorsque ces objectifs ne peuvent pas être atteints, d'autres modalités ventilatoires doivent être essayées. En résumé, tous les modes ventilatoires peuvent être utilisés en VNI, car ils permettent tous d'obtenir des améliorations physiologiques et des bénéfices cliniques. La tendance actuelle est d utiliser très majoritairement les modes en pression type aide inspiratoire (58). Les avantages et les limites de chacun d'entre eux doivent être connus par le clinicien. Le choix initial d'un mode sera fonction des habitudes et de l'expérience de l'équipe. Cependant, en l'absence d'amélioration de l'état respiratoire du patient et la présence d'un inconfort avec un choix initial, d'autres modalités ventilatoire doivent être essayées. Les modes en pression présentent tout de même une meilleure tolérance de la technique, en limitant la pression dans le masque diminuant ainsi les fuites. L'apparition de nouvelles modalités ventilatoires telles que l'assistance ventilatoire proportionnelle (PAV) ou l'utilisation combinée de la VNI à des mélanges hélium-oxygène (cf. infra) pourrait augmenter l'efficacité de la VNI.. 17

18 II. 2. MÉLANGE GAZEUX HELIUM-OXYGENE (HELIOX ou HeO2) II. 2. a. Notions fondamentales sur l'helium et les écoulements des fluides L'hélium est quantitativement l'élément le plus important de l'univers après l'hydrogène. Sa découverte date de la fin du XIX siècle. En 1868, Lockier est le premier à individualiser ce nouvel élément qu'il baptise hélium (du grec soleil). L'hélium qui est actuellement utilisé provient essentiellement de poches de gaz naturel où l'hélium a été piégé sous des formations rocheuses. L'hélium (gaz rare) est présent dans l'air selon la proportion de 5 cm 3 par m 3 d'air. Difficile à liquéfier du fait de son très faible point d'ébullition, il est extrait de l'air par liquéfaction des autres constituants. Il s'agit d'un gaz inerte, non toxique, incolore, inodore, et incombustible, c'est-à-dire qu'il est transporté et stocké uniquement en solution et qu'il n'est ni produit, ni métabolisé par l'organisme. L'hélium est léger (masse molaire = 4 g/mole), très diffusible, et est le moins soluble de tous les gaz dans les liquides. Il présente une viscosité dynamique ou absolue légèrement supérieure à celle de l'azote (~10 %) mais une bien plus grande viscosité relative ou cinématique, par ailleurs sa conductivité thermique est élevée. L'hélium inhalé présente une totale innocuité. La première utilisation de l'hélium dans des mélanges respirables remonte à 1926 où Sayers et Yant l'utilisent en plongée sous-marine pour éviter les problèmes de décompression. II. 2. a. 1. propriétés physico-chimiques des mélanges helium-oxygéne a) Masse molaire: elle est fonction des fractions gazeuses contenues dans le mélange (tableaux 1-2). b) Viscosité cinématique: la viscosité cinématique, qui est le quotient de la viscosité dynamique par la masse volumique (tableau 1), augmente lorsque le mélange s'enrichit en hélium. c) Diffusion mutuelle: les paramètres de diffusion mutuelle montrent une très grande miscibilité de l'hélium et de l'oxygène, on obtient donc un mélange très homogène. d) Coefficient de solubilité dans l'eau: il est extrêmement faible pour l'hélium α(he)=0,0088; il est le moins soluble de tous les gaz. 18

19 e) conductivité thermique (ou chaleur massique): elle est 6 fois supérieure à celle de l'air avec pour conséquence un refroidissement plus important des corps exposés aux mélanges HeO2 qu'aux mélanges AirO2. Cette caractéristique conduit lors d'une utilisation longue du mélange à une diminution de la température corporelle qui doit être surveillée. Cette caractéristique est d'une grande importance en ventilation mécanique, en effet les capteurs de spirométrie de certains ventilateurs sont basés sur la technique du fil chaud, leur comportement en HeO2 devra donc être vérifié avant toute utilisation. En pratique : le mélange utilisé est l'héliox contenant 78% d'hélium et 22% d'oxygène. II. 2. a. 2. Application à l'écoulement des fluides Quand un fluide, gaz ou liquide s écoule dans un tuyau, les trajectoires des particules qui le composent, peuvent rester soit parallèles entre elles, l écoulement est dit laminaire (ex: écoulement de Poiseuille), soit fluctuer en tous sens de façon désordonnée, l écoulement est alors dit turbulent. Le passage d un type d écoulement à un autre est rapide; il existe donc des régimes transitionnels où l écoulement est en partie laminaire, en partie turbulent. La nature du régime de l écoulement dépend de plusieurs paramètres: - La masse volumique du fluide ρ : il s agit du rapport entre la masse molaire et le volume molaire (qui est de 22,4 l quel que soit le gaz dans les conditions standard de température et pression (273 K et 1 atm respectivement). ρ = V = 4,003 22, 4 He M He ρ = 0,1785 He g/l ; ρ = 1,293 g/l ; Air ρ( ) 0,429 g/l. He = O 2 (la masse volumique de l air est trois fois plus grande que celle du mélange hélium-oxygène (78-22) et sept fois plus grande que celle de l'hélium pur, à 20 C). - La viscosité du fluide La viscosité dynamique (ou absolue) µ: c est la constante de proportionnalité entre les forces de frottement entre deux couches d un fluide et la variation de vitesse entre ces deux couches. La différence de µ entre l azote et l hélium est minime. La viscosité cinématique (ou viscosité relative à la densité): c est le quotient de la viscosité dynamique (ou absolue) par la masse volumique: ν = µ ρ ( ν 106mm 2 s, ν 13,38mm 2 s ). He = N 2 = La viscosité cinématique de l hélium est supérieure à celle de l azote. La notion de viscosité cinématique reste déterminante sur l'écoulement au cours de la ventilation. - La rugosité des parois du circuit et les caractéristiques géométriques du circuit (diamètre, rétrécissement, virages, bifurcations...) 19

20 Tableau 1. Caractéristiques physico-chimiques des gaz (20 C) Hélium Azote Oxygène Poids Atomique Poids Moléculaire Masse Volumique [g/l] Densité Viscosité Dynamique [µpoise] Viscosité Cinématique [mm²/sec] <10 Chaleur Spécifique [Cal/g à 25 C] Tableau 2. Densité/ air des mélanges Hélium-oxygène et Air-oxygène en fonction de la FiO2 20

21 NOMBRE DE REYNOLDS ρ Le nombre de Reynolds est défini par la formule suivante : Re = UD, µ Re : nombre de Reynolds, ν : viscosité cinématique, U = V & A : vitesse débitante de l écoulement, Re = UD ν V & : débit, 2 A = πd 4 : section ρ : masse volumique, D: diamètre. Pour un fluide donné, dans un tuyau diamètre D, la turbulence apparaît lorsque le nombre de Reynolds dépasse une valeur de l'ordre de La viscosité cinématique de l hélium est bien plus élevée que celle de l azote (106 > 13). Par conséquent sous hélium, il faudra une vitesse d écoulement plus importante pour atteindre une valeur de 2000 dans les mêmes conditions géométriques. Ainsi, sous Héliox, un régime turbulent n apparaîtra que pour des vitesses plus élevées. Le régime correspondant au passage d un type d écoulement à un autre est dit transitionnel. Le diagramme de perte de charge (appelé diagramme de Moody) permet de déterminer les différents types d'écoulement que l'on peut rencontrer dans un conduit. PERTE DE CHARGE DANS UN CONDUIT Entre deux sections d un conduit ne présentant pas de changements importants de section, où s écoule un fluide, il y a une perte de charge, c est-à-dire une chute de pression entre la section d'amont et d'aval. La pression d aval est moindre que la pression d amont. L équation de ROHRER ( ) est resté très longtemps la formulation classique pour prédire les pertes de charge, P, et le débit, V &, le long des voies aériennes, car le modèle de résistance laminaire et linéaire (type Poiseuille) était clairement insuffisant pour décrire la dépendance du débit dans les voies aériennes, ou les tubes endotrachéaux. 21

22 équation de ROHRER : P = K & + & 2 1V K 2V Les coefficients K 1 et K 2 devaient être initialement déterminés de façon empirique, ce qui faisait apparaître certaines limites pour expliquer l ensemble des phénomènes résistifs liés au débit. PEDLEY (59) a proposé une relation pression-débit basée sur le concept du développement de la couche limite en écoulement laminaire. P = K ρ 0,5 µ 0,5 V& P [Paw]: perte de charge le long de l axe trachéo-bronchique, ρ [Kg/m 3 ]: masse volumique du mélange gazeux, µ [Poises]: viscosité dynamique (ou absolue) du mélange gazeux, V & [m 3 /s] débit inspiratoire moyen, K : constante dépendante de la géométrie des voies aériennes. Plus tard, WOOD (60) suggéra une équation plus générale. P = K ρ D'autres auteurs (61, 62) ont développé cette formule, ce qui a permis des applications plus précises (tubes longs et courts). P = k n 1 µ 2 n 1,5 n V& n 3+ n n 1 2 n n ( 4 π ) ( L D ) ρ µ V& L : longueur du conduit, les valeurs de n et k dépendent de la nature de l'écoulement: n = 1; k = 32 ; régime laminaire/poiseuille, 0, 5 n = 1,5 ; k = 3 ( L D) régime intermédiaire (entre laminaire et turbulent) "à l'entrée du tube, zone lisse", n = 1,75 ; k = 0, 16 régime turbulent avec paroi lisse, équation de BLASIUS appliquée pour les sondes d'intubation : n = 2 ; k = 0,01 0, 03 régime turbulent avec paroi rugueuse. 22

23 II. 2. b. Utilisation en réanimation Comme nous venons de le voir plus haut, la nature du régime d'un écoulement dépend en partie de la masse volumique et de la viscosité du fluide. La viscosité cinématique (ou viscosité rapportée à la masse volumique ν = µ ρ; cf. supra) des mélanges hélium-oxygène utilisés en pratique clinique contenant en moyenne 30 à 35% d'oxygène est environ trois fois supérieure à celui d'un mélange AirO2 contenant la même concentration d'oxygène. Ceci va induire une diminution du nombre de Reynolds dans un rapport de trois environ (au même débit). Comme l'ont indiqué plusieurs auteurs (59, 63, 64), on peut s'attendre à des régimes plus laminaires le long de l'arbre aérien et à une diminution systématique des pertes de charges d'autant plus marquée quand le régime change du turbulent au laminaire considérant qu'un écoulement laminaire non développé prévaut. Les variations d'énergie cinétique qui sont directement dépendantes de la masse volumique seront également diminuées. La diminution des pertes de charge théoriques à débit constant en HeO2 par rapport à l'airo2 (à 35% d'o2) estimées à partir de la formule de Pedley (voire équation 1) est d'environ 38% ( ρ ρ ) ( µ µ ) PHeO PAirO = 2 2 HeO2 AirO2 HeO2 AirO. (1) 2 Cette estimation théorique est applicable jusqu'à environ la dixième génération de bronches en sachant que les différences de pertes de charge sont maximales pour les conduits des voies aériennes proximales et moyennes. La diminution de la résistance théorique, obtenue pour l'heo2 par rapport à l'airo2, est de l'ordre de 38%. Cette valeur est à comparer d'une part à la diminution des résistances observée chez les patients lors de l'administration de l'heo2 et d'autre part à la diminution du travail patient (W RESP, cf. chapitre II). Il est intéressant de noter que les valeurs théoriques et cliniques sont du même ordre de grandeur. La diminution théorique de 38% de résistance, à débit donné, attendue en HeO2 est toutefois un maximum. En effet, outre la prise en compte de la résistance des voies aériennes, il existe d'autres phénomènes tels que la redistribution du gaz dans les compartiments des voies aériennes qui dépendent des propriétés physiques du gaz et des hétérogénéités des constantes de temps. Otis et coll. (63) montrèrent le rôle des inégalités mécaniques des unités en parallèle. Elles dépendent de la valeur pour chaque unité de la résistance R, de la compliance C et de la "constante de temps" mécanique définie comme le produit résistance x compliance (RC). 23

24 La distribution des propriétés mécaniques des divers éléments en parallèle influence donc le comportement mécanique global du poumon et donc la distribution de la ventilation. Les inégalités de ventilation sont à la fois spatiales et temporelles; d'une part l'expansion inspiratoire est variable d'un territoire à l'autre, elle est plus importante dans les zones à faible constante de temps; d'autre part il existe un déphasage des débits dans les différents territoires: les unités à basses résistances et de même compliance auraient une expansion plus précoce et plus grande que les unités à haute résistance. Inversement, pendant l'expiration, les unités à faible constante de temps se videraient les premières et les unités à constante de temps élevée les dernières. Cette différence sera d'autant plus marquée que le débit est plus important, ainsi les phénomènes de Pendelluft seront maximums avec transfert de gaz d'une unité dans l'autre. En résumé, la ventilation à l'heo2 pourrait avoir deux conséquences bénéfiques: 1) En réduisant le nombre de Reynolds, les conditions de flux laminaire sont favorisées. De ce fait, une pression motrice plus faible sera nécessaire pour générer un débit donné, ou inversement, le débit sera plus élevé pour une pression motrice donnée, qu'en condition turbulente. 2) En condition de flux turbulent, l'heo2 diminue la pression motrice nécessaire pour générer un débit donné et inversement, engendre un débit supérieur pour une pression motrice donnée. II. 2. b. 1. Obstruction des voies aériennes supérieures L'utilisation des mélanges hélium-oxygène pour diminuer les résistances au cours des obstructions des voies aériennes supérieures a fait l'objet de quelques séries dans la littérature qu'elles soient organiques ou fonctionnelles. Barach (65) rapporta les premières expériences cliniques de l'utilisation clinique des mélanges hélium-oxygène chez des enfants ayant une obstruction laryngée. Plus tard Duncan et collaborateurs rapportaient une amélioration de l'état respiratoire d'enfants atteints de diphtérie ou de laryngite striduleuse (66). Wolfson et collaborateurs (67) ont obtenu une diminution de près de 30% de travail respiratoire chez 12 nouveaux nés prématurés atteints de dysplasie bronchopulmonaire. Des expériences cliniques ont également été rapportées avec succès dans des cas d'obstructions des voies aériennes secondaires à une tumeur ORL (68) ou médiastinale (69). 24