L HARMONIE ENTRE LE PATIENT ET SON VENTILATEUR

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1 L HARMONIE ENTRE LE PATIENT ET SON VENTILATEUR Jean-Christophe Richard (1), Arnaud Thille (2) (1) Réanimation Médicale, CHU Charles Nicolle, 1 rue de Germont, Rouen Cedex (2) Réanimation Médicale, Hôpital Henri Mondor, 51 avenue du Maréchal de Lattre de Tassigny, Créteil INTRODUCTION Au cours de la ventilation mécanique, le ventilateur peut prendre en charge totalement ou partiellement l effort nécessaire à la respiration. On parle de ventilation contrôlée (VC) quand le malade ne présente aucune activité respiratoire spontanée et de ventilation assistée quand le malade est capable de déclencher le ventilateur [1]. Les modes assistés les plus utilisés sont représentés par la ventilation assistée en volume (VAC) et l aide inspiratoire (VSAI). Par définition les problèmes d interaction entre le malade et son ventilateur n existent pas en VC. Ces problèmes, également appelés «asynchronies», sont caractéristiques des malades de réanimation ventilés dans un mode assisté [2]. Les efforts inefficaces (wasted efforts) correspondent à des tentatives de déclenchement qui ne sont pas récompensées par un cycle machine. Il s agit de l asynchronie la mieux connue et la mieux décrite. Ces efforts inefficaces témoignent d un obstacle mécanique à l inspiration (distension dynamique et auto PEP) ou d une baisse importante de la commande inspiratoire. Souvent ces deux phénomènes s additionnent favorisant ainsi la survenue d efforts inefficaces. Les doubles déclenchements (deux cycles inspiratoires successifs sans expiration intermédiaire) sont également des évènements fréquents. A l inverse des cycles manqués, ils surviennent surtout quand la demande inspiratoire est élevée et/ou que l assistance délivrée par la machine est insuffisante (temps inspiratoire, volume ou débit de pointe dont les réglages sont inadéquats). D autres types d asynchronies existent comme par exemple les autodéclenchements (self triggering) ou les inspirations prolongées qui témoignent d un temps inspiratoire machine différent du temps inspiratoire du malade (neural). Ces évènements sont plus subtils à mettre en évidence et leur retentissement clinique est moins connu. Une revue très complète sur ce sujet, montrant les principaux types de tracés que l on peut observer, a récemment été publiée [3].

2 508 MAPAR INCIDENCE DES ASYNCHRONIES L incidence des asynchronies au cours de la ventilation assistée n a été que très peu étudiée. Sur un groupe de patients hospitalisés dans une unité spécialisée dans le sevrage ventilatoire difficile, l incidence des asynchronies cliniques concernait 10 % des malades [4]. Elles étaient plus fréquentes chez les malades insevrables. Très récemment, Thille et al. ont réalisé une étude clinique prospective dont le but était d évaluer la prévalence des asynchronies et d en déterminer les facteurs de risques [5]. Tous les malades ventilés depuis plus de 24 heures dans un mode assisté (donc capable de déclencher le ventilateur) étaient évalués sur une période de 30 minutes sans que les réglages du ventilateur proposés par le clinicien ne soient modifiés. Une chaîne de mesure indépendante du ventilateur permettait de recueillir les signaux de débit et de pression pendant cette période. Une population de 62 malades (25 % des malades ventilés depuis plus de 24 heures) a pu bénéficier de ces mesures. Vingt-quatre pour cent de ces malades présentaient un index d asynchronie supérieur à 10 % (nombre de cycles anormaux sur nombre de cycles totaux). Les efforts inefficaces représentaient 85 % des anomalies enregistrées et les doubles déclenchements 13 %. Ces événements étaient plus fréquents chez les malades ventilés en VAC que chez les malades ventilés en VSAI. La présence d une pathologie obstructive et les situations cliniques où il y a une baisse de l activité des centres respiratoires semblaient favoriser la survenue de cycles manqués. De même un grand volume courant ou une pression d aide inspiratoire élevée étaient des facteurs significativement associés à la survenue d asynchronies. Les doubles cycles observés en VAC étaient plus fréquents quand le temps inspiratoire était court, la FIO 2 et la PEP élevées. Il est intéressant de noter que dans cette étude les cycles manqués étaient aussi fréquents en VAC qu'en VSAI alors que les doubles cycles étaient l apanage de la VAC. Enfin, les asynchronies étaient plus fréquentes chez les malades pour lesquels la ventilation était prolongée. 2. FACTEURS LIÉS AU PATIENT FAVORISANT LES ASYNCHRONIES 2.1. DEMANDE RESPIRATOIRE La demande respiratoire est modulée au niveau du bulbe. Chez un individu donné, elle change en permanence et dépend de nombreux facteurs. L hypoxie, l hypercapnie, l acidose ou la fièvre sont des facteurs qui stimulent fortement l activité respiratoire alors que l alcalose ou le sommeil réduisent cette activité. Les cycles manqués surviennent plus fréquemment quand la demande est modérée alors qu ils disparaissent quand elle augmente [1, 2]. Ce paradoxe est important à connaître car il suggère qu une assistance respiratoire dont le but est de réduire le travail respiratoire peut se traduire par une augmentation des phénomènes d asynchronie. Il peut être alors difficile de trouver le niveau d assistance adapté. Les doubles déclenchements sont à l inverse favorisés par une augmentation de la demande respiratoire. Une assistance insuffisante en VAC, que l on observe classiquement quand le débit inspiratoire réglé ou le volume courant sont trop faibles, est fréquemment la cause de ces doubles déclenchements. Une autre manifestation des modifications de la demande respiratoire concerne le temps inspiratoire «neural» du malade [6]. Ce temps inspiratoire

3 Ventilation mécanique 509 peut varier de manière complexe et est également influencé par les réglages du ventilateur. Néanmoins on peut retenir que le temps inspiratoire neural tend à diminuer quand la demande inspiratoire augmente. Un temps inspiratoire neural inférieur au temps inspiratoire réglé sur la machine favorise les cycles manqués qui surviennent alors que l expiration n est pas terminée. A l inverse, un temps inspiratoire neural plus long que le temps inspiratoire machine favorise la survenue de doubles déclenchements. Cette réflexion est rendue complexe en raison de l influence des réglages du ventilateur (débit inspiratoire, volume) sur l évolution de ce fameux temps inspiratoire neural [7]. On peut retenir de façon simple que les réglages et les modes de ventilation qui facilitent le déclenchement inspiratoire et le déclenchement expiratoire (notion de trigger expiratoire) permettent une bonne adéquation du temps machine au temps inspiratoire neural favorisant ainsi une bonne synchronie entre le malade et son ventilateur MÉCANIQUE RESPIRATOIRE Le problème le plus classiquement rencontré comme cause des cycles manqués est l hyperinflation dynamique qui survient principalement en cas de syndrome obstructif [8]. Ce phénomène est à l origine d une pression alvéolaire positive en fin d expiration (PEPi) qui se comporte comme un obstacle mécanique à vaincre lorsque le malade essaie de déclencher le ventilateur. Une PEPi de 10 cmh 2 O signifie que le malade va devoir générer au mieux cette même pression pour avoir une chance de déclencher le ventilateur quelque soit le réglage du trigger. Appliquer à ce même malade une PEP réglée (ou externe) de 8 cmh 2 O permettra de réduire significativement l effort nécessaire au déclenchement puisque le malade ne devra alors théoriquement générer que 2 cmh 2 O de pression négative pour «trigger» la machine [9]. 3. FACTEURS LIÉS AU VENTILATEUR ET À SES RÉGLAGES 3.1. RÉGLAGE DE LA PENTE EN VSAI En VSAI, la vitesse de pressurisation (pente de montée en pression) peut influencer le travail respiratoire. Il a été élégamment montré par Bonmarchand et al. qu une pente trop faible pouvait majorer l effort inspiratoire généré par le malade [10]. Sur la plupart des ventilateurs récents un réglage de la pente (souvent exprimé en %) est disponible. La pente doit être réglée à un niveau suffisant (autour de 80 %) mais rarement au-delà sous peine de modifier la demande respiratoire. Les problèmes liés à une pente de montée en pression insuffisante sont l apanage quasi exclusif des ventilateurs plus anciens dont l algorithme de pressurisation était particulièrement inadapté [11] RÉGLAGE DU DÉBIT EN VAC En VAC, le clinicien règle un volume courant et un temps inspiratoire ou un débit. En effet, ces trois paramètres volume, débit et temps inspiratoire sont mathématiquement liés. Un débit insuffisant pour un réglage de volume courant donné peut être responsable d une désadaptation importante du malade à son respirateur dès lors que les centres respiratoires sont stimulés. Une demande supérieure au débit réglé se traduit immédiatement par une augmentation du travail respiratoire et par la baisse des pressions au niveau des voies aériennes. A l inverse, un débit trop important peut induire une interruption brutale du temps inspiratoire neural du malade par l activation du réflexe d Herring-Breuer [6, 7].

4 510 MAPAR 2006 En pratique un débit réglé autour de 60 l.min -1 est adapté à la plupart des situations cliniques habituellement rencontrées RÉGLAGE DU TEMPS EXPIRATOIRE Un temps expiratoire machine trop court ne permet pas au malade d expirer la totalité du volume précédemment insufflé. La conséquence immédiate est la survenue de cycles inspiratoires inefficaces et la majoration de l hyperinflation dynamique. Un temps expiratoire insuffisant peut résulter d un temps inspiratoire trop long, d une fréquence réglée trop importante ou en VSAI d un trigger expiratoire insuffisamment sensible [2] Le lien qui existe entre le niveau de pression inspiratoire réglé en VSAI et le temps expiratoire est plus difficile à comprendre bien qu il soit pourtant très important. Une majoration du niveau de pression peut être responsable chez un malade donné d une augmentation du volume courant. Ce volume tend à prolonger l expiration qui est un phénomène passif directement dépendant des caractéristiques mécaniques du système respiratoire (constante de temps) et du volume de départ (volume de fin d inspiration) [9]. De plus, nous avons vu que la réduction du travail respiratoire (souvent associée à l augmentation de la pression en VSAI) favorise la survenue d efforts inefficaces. C est pour ces différentes raisons qu un niveau d aide trop important se complique volontiers de cycles manqués. A l inverse la diminution du niveau d aide réduit ces asynchronies tout en augmentant le travail respiratoire. Un «juste milieu» est parfois difficile à trouver. 4. PERSPECTIVES Globalement on peut retenir que les asynchronies sont liées à une mauvaise adéquation entre la commande respiratoire et les réglages du ventilateur et/ou entre la demande et le niveau d assistance. Un mode de ventilation «idéal» devrait permettre de résoudre ces deux problèmes. Plusieurs solutions technologiques ont vu le jour ces dernières années. La NAVA est un mode de ventilation ou le déclenchement du ventilateur se fait via une électrode oesophagienne qui enregistre le signal électrique du diaphragme [12]. Cette technique représente une adaptation parfaite entre la commande et le cycle machine permettant ainsi de s affranchir des problèmes de PEP intrinsèque. La limite tient au fait que le signal doit être filtré de façon à éviter d éventuels auto-déclenchements. La PAV (ventilation assistée proportionnelle) est un mode ou la pression délivrée par le ventilateur est proportionnelle à la demande ventilatoire. En PAV, plus le patient «tire», plus la machine l assiste ; à l inverse si sa demande diminue l assistance diminue en proportion. Ce mode permet également une synchronisation optimale entre la fin de l inspiration du malade et celle de la machine. La limite principale de cette technique de ventilation est liée au fait que le réglage de la PAV ne peut se faire que si l on connaît précisément les caractéristiques mécaniques (compliance et résistance) respiratoires du malade. Une PAV entièrement automatisée est actuellement commercialisée et en cours d évaluation [13].

5 Ventilation mécanique 511 CONCLUSION Les asynchronies entre le patient et son ventilateur sont des évènements largement sous-estimés. L analyse des courbes affichées sur les ventilateurs permet de détecter la majorité des cycles manqués et des doubles déclenchements [3]. L utilisation de niveaux modérés de pression inspiratoire en VSAI et d un débit suffisant avec une fréquence relativement basse en VAC devrait limiter la survenue de ces asynchronies. Une PEP externe (modérée ou inférieur à la PEPi) doit être appliquée chez les malades présentant un trouble ventilatoire obstructif dès qu ils sont capables de déclencher le ventilateur afin de réduire le travail respiratoire lié au déclenchement. RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES [1] Leung P, Jubran A, Tobin MJ. Comparison of assisted ventilator modes on triggering, patient effort, and dyspnea. Am J Respir Crit Care Med 1997;155: [2] Sassoon CS, Foster GT. Patient-ventilator asynchrony. Curr Opin Crit Care 2001;7:28-31 [3] Nilsestuen JO, Hargett KH. Using ventilator graphics to identify patient-ventilator asynchrony. Respir Care 2005;50: [4] Chao DC, Sheinhorn DJ, Stearn-Hassenpflug M. Patient ventilator trigger asynchrony in prolonged mechanical ventilation. Chest 1997;112: [5] Thille A, Lellouche F, Taillé S, Rodriguez P, Brochard L. Incidence of patient ventilator asynchrony during invasive mechanical ventilation. Am J Respir Crit Care Med 2004;169:A458 [6] Parthasarathy S, Jubran A, Tobin M. Assessment of neural inspiratory time in ventilator-supported patients. Am J Respir Crit Care Med 2000;162: [7] Parthasarathy S, Jubran A, Tobin M. Cycling of inspiratory and expiratory muscle groups with the ventilator in airflow limitation. Am J Respir Crit Care Med 1998;158: [8] Nava S, Bruschi C, Rubini F, Palo A, Lotti G, Braschi A. Respiratory response and inspiratory effort during pressure support ventilation in COPD patients. Intensive Care Med 1995;21: [9] Richard JC, Beduneau G. Mesure de la pression de plateau (Pplat) et de la pression expiratoire positive intrinsèque (PEPi) au cours de la ventilation contrôlée. Réanimation 2005;2: [10] Bonmarchand G, Chevron V, Chopin C, Jusserand D, Girault C Moritz F, Leroy J, Pasquis P. Increased initial flow rate reduces inspiratory work of breathing during pressure support ventilation in patients with exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease. Intensive Care Med 1996;22: [11] Richard JC, Carlucci A, Breton L, Langlais N, Jaber S, Maggiore SM, Fougere S, Harf A, Brochard L. Bench testing of pressure support ventilation with three different generations of ventilators. Intensive Care Med 2002;28: [12] Sinderby C, Navalesi P, Beck J, Skrobik Y, Comtois N, Friberg S, Gottfried SB, Lindstrom L. Neural control of mechanical ventilation in respiratory failure. Nat Med 1999;12: [13] Younes M, Kun J, Younes H, Grasso S, Ranieri VM, Brochard L, Richard JC, Mancebo J. Approach to monitoring and improving Patient-ventilator synchrony. Am J Respir Crit Care Med 2005;169:(Abstract)

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