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DESC réanimation médicale. Marseille. Février 2004
Courbes P-V au lit du maladeAspects pratiques
Jean-Christophe RICHARD
DESC réanimation médicale. Marseille. Février 2004
Introduction
• La courbe P-V fait partie des outils physiologiques proposés pour :– tenter de caractériser les anomalies de la mécanique respiratoire
au cours des différents stades évolutifs du SDRA
– étudier les propriétés élastiques de l'ensemble poumons et paroi thoracique
– Aider au réglage du respirateur dans cette pathologie (amélioration de l'oxygénation, limitation et/ou prévention du VILI…)
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Courbes P-V Analyse de l'aspect de la courbe P-V au cours du SDRA
Maggiore. Eur Respir J;2003:S22-S26Maggiore. Eur Respir J;2003:S22-S26
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Super-seringue
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Courbe P-V – Méthodes statiquesSuper-seringue
Méthode
• Patient sédaté, curarisé, déconnecté du respirateur qq secondes pour vidange pulmonaire CRF
• Connexion d'une seringue de 2l remplie d'oxygène pur• Inflation pulmonaire par pas de 50 ml • avec pause de 3 secondes (pour équilibration des pressions VA et
alvéolaire) • jusqu'à un volume total de 2 litres ou 25 ml/kg, ou lorsque la Paw
atteint 50 cm H20• Durée totale d'environ 60 s• L'enregistrement de la pression des voies aériennes au niveau de la
pièce en Y et le monitoring du volume résultant du déplacement du piston permet de reconstruire les courbes P-V inspiratoires et expiratoires
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Courbe P-V – Méthodes statiquesSuper-seringue
Paw (cm H20)
0.5
1
1.5
Vo
lum
e (l
)
FRC
D'après Ranieri et al. In Insuffisance respiratoire aiguë. 1998. Arnette. ParisD'après Ranieri et al. In Insuffisance respiratoire aiguë. 1998. Arnette. Paris
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Courbe P-V – Méthodes statiquesSuper-seringue
• Avantage:– La détection d'éventuels point d'inflexion inférieur et supérieur est
assez aisée avec cette technique
• Inconvénients:– Nécessité de déconnexion du patient du respirateur
possiblement responsable d'un dérecrutement massif du patient en ALI/ARDS
– Nécessité d'utilisation d'une pièce d'équipement (super-seringue) qui ne peut être incluse dans le respirateur
– Augmentation artificielle de l'hystérésis si la procédure dure plus de 45 s (consommation d'O2 supérieure à la production de CO2)
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Technique des occlusions multiples
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Courbe P-V – Méthodes statiquesTechnique des occlusions multiples
Méthode
• Respirateur permettant la réalisation de pauses télé-expiratoire et télé-inspiratoires
• Différent VT sont administrés, selon une séquence randomisée, en maintenant
constant le débit inspiratoire et en modifiant la fréquence respiratoire
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Courbe P-V – Méthodes statiquesTechnique des occlusions multiples
0.5
0
Débit(l)
10
0
Paw(cm H20)
Pause télé-expiratoire
Pause télé-inspiratoire
PEPi PPlat
D'après Ranieri et al. In Insuffisance respiratoire aiguë. 1998. Arnette. ParisD'après Ranieri et al. In Insuffisance respiratoire aiguë. 1998. Arnette. Paris
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Courbe P-V – Méthodes statiquesTechnique des occlusions multiples
0
200
400
600
800
1000
0 10 20 30 40 50
Paw (cm H20)
Vo
lum
e (m
l)
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Courbe P-V – Méthodes statiquesTechnique des occlusions
multiples• Avantages:
– Elle peut être obtenue à tous niveaux de PEP
– Elle ne nécessite pas de déconnexion du patient du respirateur
• Inconvénients – Elle requière pour sa réalisation environ 15 minutes, technique
difficile à réaliser en pratique quotidienne au lit du patient
– La courbe P-V n'est pas immédiatement disponible et doit être reconstruite a posteriori à partir des valeurs de pression et de volume
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Insufflations à débit lent continu
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Courbe P-V – Méthodes quasi-statiquesInsufflation à débit lent continu (<10l/min)
Méthode• Consiste en une inflation du système respiratoire par un débit constant
fourni par le respirateur• Réalisation pratique:
– Ventilation en mode volume contrôlé – Réalisation d'une pause télé-expiratoire– Mise à profit pour régler le ventilateur:
• avec débit inspiratoire constant• volume courant réglé entre 500-1600ml• Ti/Ttot réglé à 80 %• FR à 5/min• Alarme de pression max réglée à 50 cm d'H20
– Pendant l'insufflation à débit lent, régler les paramètres ventilatoires au niveau antérieur
Avec les réglages précédents, on obtient l'insufflation d'un débit lent Avec les réglages précédents, on obtient l'insufflation d'un débit lent continu variant entre 3.1 (VT=500 ml) et 9 l/min (Vcontinu variant entre 3.1 (VT=500 ml) et 9 l/min (VTT = 1500ml) délivré = 1500ml) délivré sur une période de 9.6 ssur une période de 9.6 s
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Courbe P-V – Méthodes quasi-statiquesInsufflation à débit lent continu (<10l/min)
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Courbe P-V – Méthodes quasi-statiquesInsufflation à débit lent continu (<10l/min)• Avantages:
– pas de déconnexion du patient du respirateur– obtention de courbes P-V quasi-superposables à celles obtenues avec les
méthodes statiques (lorsque le débit est inférieur à 9 l/min) (Lu.AJRCCM,1999;159:275-282)(Lu.AJRCCM,1999;159:275-282)
– Pas d'équipement additionnel pour reconstruire la courbe P-V– Directement implémentée sur certains respirateurs (HORUS, GALILEO …)– La courbe P-V peut être affichée en temps réel sur l'écran du respirateur– Les points d'inflexion supérieurs et inférieurs sont aisément identifiables (si
présents), en s'aidant des curseurs mobiles, disponibles sur la plupart des respirateurs utilisés en réanimation
– La durée totale de la procédure est inférieure à 2 minutes
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Courbe P-V – Inconvénients communs à toutes les méthodes précédentes
• Risque d'hypoxémie et de dérecrutement massif à basse PEP et faible volume
• Risque d'effets hémodynamiques adverses par diminution du retour veineux
• Nécessité de sédation ± curarisation
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Courbes PV dynostatiques
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Courbes P-V dynostatiques
• Méthode permettant l'acquisition de courbes P-V statiques pendant la ventilation mécanique en volume ou pression contrôlée
• Cette courbe P-V dynostatique est obtenue au cours d'un VT en mesurant la pression au niveau d'un cathéter trachéal dont l'extrémité est placée 2 cm après l'extrémité de la sonde d'intubation, éliminant la pression résistive provoquée par le passage des gaz dans la prothèse endotrachéale
Karason. ICM,2001;27:1328-1339Karason. ICM,2001;27:1328-1339
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Courbes P-V dynostatiques
Rinsp = (Pinsp-Pdyn)/Vinsp
Rexp = (Pexp-Pdyn )/Vexp
Rinsp = Rexp
Pdyn=(PinspVexp- PexpVinsp)/(Vexp-Vinsp)
..
. . . .
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Courbes P-V dynostatiques
• Avantages: – cette technique permet de construire des courbe P-V
pendant un VT normal, sans altérer l'état ventilatoire par une manœuvre non physiologique (à la différence des techniques précédentes )
– Permet une mesure continue de la pression alvéolaire
• Inconvénient:– Nécessité de mise en place d'un cathéter trachéal
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Courbes P-V – Traitement du signalPrise en compte des propriétés élastiques de la paroi thoracique
• La forme de la courbe P-V du système respiratoire est influencée par la paroi thoracique chez les patients:– en période post-opératoire de chirurgie abdominale
– porteurs d'épanchements pleuraux volumineux
– avec dilatation myocardique
– obèses
– après traumatisme thoracique
• La mesure de la pression oesophagienne (Pes) permet de prendre en compte les propriétés élastiques de la paroi thoracique construction de la courbe P-V de la paroi thoracique
• La courbe P-V pulmonaire est obtenue en représentant la pression transpulmonaire (Paw-Pes) en fonction du volume pulmonaire
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Courbes P-V – Traitement du signalPrise en compte des propriétés élastiques de la paroi thoracique
Mergoni. AJRCCM, Mergoni. AJRCCM, 1997;156:846-8541997;156:846-854
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Courbes P-V – Traitement du signalPrise en compte des propriétés élastiques de la paroi thoracique
• En pratique, la mesure de la pression oesophagienne pour appréhender le rôle de la paroi thoracique est:– d'une part invasive
– souvent incompatible avec la pratique clinique
– en fait rarement nécessaire en dehors des patients obèses, avec distension abdominale ou syndrome oedémateux important…
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Courbe P-VApplications pratiques
• Mesure du recrutement alvéolaireMesure du recrutement alvéolaire, obtenu par la superposition de courbes P-V obtenues dans différentes conditions de ventilation
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Courbes P-V – InterprétationMesure du recrutement alvéolaire
Jonson. AJRCCM, Jonson. AJRCCM, 1999;159:1172-11781999;159:1172-1178
Delta CRF
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Courbes P-V – InterprétationMesure du recrutement alvéolaire
RICHARD. In Actualités en réanimation et urgences 2004. Elsevier. ParisRICHARD. In Actualités en réanimation et urgences 2004. Elsevier. Paris
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Courbe P-VApplication pratique au cours du SDRA
• Mesure du recrutement alvéolaire, • Prédiction de l'effet de la PEP à partir de la courbe P-V Prédiction de l'effet de la PEP à partir de la courbe P-V
obtenue à PEP0obtenue à PEP0
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Courbe P-VApplication pratique au cours du SDRA
Vieira. Vieira. AJRCCM,1999;AJRCCM,1999;159:1612-1623159:1612-1623
PEP0 cm H20
PEP12cm H20
PEP17 cm H20
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Courbe P-VApplication pratique au cours du SDRA
Vieira. Vieira. AJRCCM,1999;AJRCCM,1999;159:1612-1623159:1612-1623
PEP0 cm H20
PEP10cm H20
PEP15 cm H20
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Courbe P-VApplication pratique au cours du SDRA
• Mesure du recrutement alvéolaire• Prédiction de l'effet de la PEP à partir de la courbe
P-V obtenue à PEP0 • Signification du point d'inflexion inférieurSignification du point d'inflexion inférieur:
– classiquement interprété comme une indication de la "pression d'ouverture", qui correspondrait à la pression nécessaire pour ouvrir la majeure partie des territoires non aérés à la fin de l'expiration précédente (PEEP optimale)
– Phénomène remis en cause par des études sur modèle mathématique reproduisant le comportement d'un poumon où les alvéoles s'ouvriraient à différents niveaux de pression l'ouverture d'alvéoles préalablement collabées DEBUTE au point d'inflexion inférieur et se poursuit bien au dessusHickling.AJRCCM,1998;158:194-202Hickling.AJRCCM,1998;158:194-202
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Courbe P-VApplication pratique au cours du SDRA
Hickling.AJRCCM,1998;158:194-202Hickling.AJRCCM,1998;158:194-202
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Courbe P-VApplication pratique au cours du SDRA• Mesure du recrutement alvéolaire• Prédiction de l'effet de la PEP à partir de la courbe P-V
obtenue à PEP0 • Signification du point d'inflexion inférieurSignification du point d'inflexion inférieur:
– classiquement interprété comme une indication de la "pression d'ouverture", qui correspondrait à la pression nécessaire pour ouvrir la majeure partie des territoires non aérés à la fin de l'expiration précédente (PEEP optimale)
– Phénomène battu en brèche par des études sur modèle mathématique reproduisant le comportement d'un poumon où les alvéoles s'ouvriraient à différents niveaux de pression l'ouverture d'alvéoles préalablement collabées DEBUTE au point d'inflexion inférieur et se poursuit bien au dessus Hickling.AJRCCM,1998;158:194-202Hickling.AJRCCM,1998;158:194-202
– Phénomène remis en cause par des études physiopathologiques démontrant la poursuite du recrutement bien au delà du point d'inflexion inférieur
RICHARD. In Actualités en réanimation et urgences 2004. Elsevier. RICHARD. In Actualités en réanimation et urgences 2004. Elsevier. ParisParis
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Courbe P-VApplication pratique au cours du SDRA
Maggiore.AJRCCM,2001;164:795-801Maggiore.AJRCCM,2001;164:795-801
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Courbe P-VApplication pratique au cours du SDRA• Mesure du recrutement alvéolaire• Prédiction de l'effet de la PEP à partir de la courbe P-V
obtenue à PEP0• Signification du point d'inflexion inférieur• Signification du point d'inflexion supérieurSignification du point d'inflexion supérieur:
– classiquement interprété comme le témoin du début de la surdistension
– il semble aussi indiquer la fin du recrutement alvéolaire, qui survient tout au long de la partie linéaire de la courbe
Hickling.AJRCCM,1998;158:194-202Hickling.AJRCCM,1998;158:194-202– Si le recrutement alvéolaire se poursuit dans certaines régions alors
que d'autre se surdistendent, les 2 phénomènes peuvent masquer l'apparition du point d'inflexion supérieur
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Courbe P-VApplication pratique au cours du SDRA
Hickling.AJRCCM,1998;158:194-202Hickling.AJRCCM,1998;158:194-202
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Courbe P-VApplication pratique au cours du SDRA• Mesure du recrutement alvéolaire• Prédiction de l'effet de la PEP à partir de la courbe P-V
obtenue à PEP0• Signification du point d'inflexion inférieur• Signification du point d'inflexion supérieur• Utilisation de la courbe P-V inspiratoire pour régler le Utilisation de la courbe P-V inspiratoire pour régler le
respirateur au cours du SDRArespirateur au cours du SDRA– Repose pas sur des bases physiologiques contestables– N'a jamais été étayée formellement par des études cliniques
démontrant l'amélioration du pronostique des patients SDRA– Est d'autant plus critiquable (PEP) qu'elle suppose de se baser sur
des mesures physiologiques inspiratoires pour régler un paramètre qui s'applique au cours de l'expiration
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Conclusion• Intérêt des courbes PV pour régler le respirateur n'a pas été
formellement démontré jusqu'alors• L'interprétation de la signification des paramètres
physiologiques extraits de ces courbes s'est modifiée au cours des 10 dernières années
• Reproches principaux:– Mesure globale ne permet pas d'appréhender les différences de
ventilation régionale très importantes observées dans les poumons de patients SDRA
– L'utilisation de la courbe P-V inspiratoire pour régler des paramètres expiratoires (comme la PEP) est aussi très critiquable
• Pistes pour l'avenir: courbes PV expiratoires (débit continu)– Courbe pression temps et stress index…..
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Courbe P-V – Méthodes quasi-statiquesInsufflation à haut débit continu (>10l/min)
• Réalisation pratique similaire aux courbes obtenues à débit plus lent
• Le profil de la courbe est différent en raison de la pression résistive générée par le débit élevé, et qui se surajoute à la pression élastique
• Différence dans l'interprétation des résultats:– La pente de la partie linéaire de la courbe P-V reste représentative de la compliance
maximale
– Mais la valeur de pression à laquelle les points d'inflexion supérieur et inférieur sont mesurés est surestimée par la pression résistive
• Méthodes correctrices consistant: – à retrancher la pression résistive générée par la sonde d'intubation jusqu'à la pièce
en Y :
Pres(tube) = K1.V + K2.V2 (avec V=Débit inspiratoire et K1 et K2 mesurés in vitro sur la sonde d'intubation)
– à administrer un débit sinusoïdal pendant l'insufflation pour estimer les résistances du système rspiratoire
. . .
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Courbe P-V – Méthodes quasi-statiquesInsufflation à débit sinusoïdal
Jonson. AJRCCM, Jonson. AJRCCM, 1999;159:1172-11781999;159:1172-1178
Ptot = Paw
Ptot-Ptr= Paw-(K1.V+K2.V2)
Pel = Ptr-RRS.V
.
.
.
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Courbe P-V – Méthodes quasi-statiquesInsufflation à débit sinusoïdal
• Avantages:– La courbe P-V est obtenue en 6 s – Les résistances du système respiratoire peuvent être
estimées
• Inconvénients:– Requière un respirateur piloté par un ordinateur pour
générer le débit lent– Traitement mathématique du signal pour générer Pel– Sous-estime la valeur de la compliance maximale et du
point "d'inflexion" inférieur
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Courbes P-V Analyse de l'aspect de la courbe P-V au cours du
SDRA
• La détermination des différents segments peut se faire:– Visuellement
– Graphiquement (segment initial=tangente à la courbe entre 0 et 100 ml, segment terminal = tangente à la courbe sur ses dernier 100 ml, segment intermédiaire = tangente à la courbe dans sa partie moyenne)
– Par modélisation• Linéaire Non linéaire: Salazar et Knowles / Venegas
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Courbes P-V Analyse de l'aspect de la courbe P-V au cours
du SDRA
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
0 10 20 30 40 50 60
Pression (cm H20)
Vol
ume (
ml)
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Courbes P-V Analyse de l'aspect de la courbe P-V au cours du
SDRA
• La détermination des différents segments peut se faire:– Visuellement
– Graphiquement (segment initial=tangente à la courbe entre 0 et 100 ml, segment terminal = tangente à la courbe sur ses dernier 100 ml, segment intermédiaire = tangente à la courbe dans sa partie moyenne)
– Par modélisation• Linéaire
• Non linéaire: Salazar et Knowles / Venegas
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Courbes P-V Analyse de l'aspect de la courbe P-V au cours
du SDRA
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
0 10 20 30 40 50 60
Pression (cm H20)
Vol
ume (
ml)
DESC réanimation médicale. Marseille. Février 2004
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
0 10 20 30 40 50 60
Pression (cm H20)
Vol
ume (
ml)
Courbes P-V Analyse de l'aspect de la courbe P-V au cours
du SDRA
Pinf
Psup
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Courbes P-V Analyse de l'aspect de la courbe P-V au cours du
SDRA
• La détermination des différents segments peut se faire:– Visuellement
– Graphiquement (segment initial=tangente à la courbe entre 0 et 100 ml, segment terminal = tangente à la courbe sur ses dernier 100 ml, segment intermédiaire = tangente à la courbe dans sa partie moyenne)
– Par modélisation• Linéaire
• Non linéaire: Salazar et Knowles / Venegas
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Courbes P-V Analyse de l'aspect de la courbe P-V au cours du
SDRA
• La détermination des différents segments peut se faire:– Visuellement
– Graphiquement (segment initial=tangente à la courbe entre 0 et 100 ml, segment terminal = tangente à la courbe sur ses dernier 100 ml, segment intermédiaire = tangente à la courbe dans sa partie moyenne)
– Par modélisation• Linéaire
• Non linéaire: Salazar et Knowles / Venegas
DESC réanimation médicale. Marseille. Février 2004
Courbes P-V Analyse de l'aspect de la courbe P-V au cours
du SDRA
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
0 10 20 30 40 50 60
Pression (cm H20)
Vol
ume
(ml)
Experimental PV curve
Fitted curve
Pmci = 8.1 cmH20
Pmcd = 30.8 cmH20
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Courbes P-V – Acquisition du signalEquipement
• Outre l'analyse grossière de l'aspect de la courbe P-V sur l'écran du respirateur, l'analyse des données requière le recueil du signal:– En utilisant un pneumotachographe, une prise de
pression latérale, un transducteur, un amplificateur et un logiciel d'acquisition du signal
– En utilisant les ports du respirateur pour recueillir le signal sur un ordinateur (sortie RS 232…, câble série)