Ann. Kinésithér., 1987, t. 14, nO 6, pp. 261-266© Masson, Paris, 1987

MISE AU POINT

L'espace mort dosable en physiothérapie respiratoireP. ALTHAUS

Physiothérapeute-enseignant, École Cantonale Vaudoise de Physiothérapeutes, 2, avenue de la Sallaz, CH 1005 Lausanne, Suisse.

L'auteur définit l'espace mort et le décriten mettant en évidence son principe d'action.

La revue de la littérature des principauxarticles sur l'espace mort ou le rebreathingpermet de donner les effets connus, lesmodalités d'application, les limites de laméthode et ses contre-indications.

L'auteur insiste sur la surveillance systémi­que qui doit s'effectuer durant la séance etpropose l'emploi de l'espace mort dosable dansle milieu de la gériatriepour la prévention descomplications pulmonaires liées à l'alitementprolongé.

Nous nous proposons de présenter une techni­que de kinésithérapie respiratoire dont l'usageest des moins répandus et qui pourtant peutdevenir ou redevenir d'usage courant dans lesservices de médecine interne et de chirurgie.

En 1928, Scott et Culter proposent la méthodede rebreathing pour la prévention et le traite­ment des atélectasies postopératoires «21) citépar Bartlett). Vers 1960, Giebel (11) propose enAllemagne le « Totraumvergrosserung » ou la«respiration d'un volume mort» pour lagymnastique pré et postopératoire.

Cette technique peut être étendue à d'autresservices que ceux de chirurgie.

Nous allons en décrire les principes, lesmodalités d'application, les effets connus, leslimites, les contre-indications et les indicationsde choix.

Tirés à part: P. ALTHAUS, à l'adresse ci-dessus.

Description de l'appareil

L'espace mort dosable se comp'ose d'une sériede cylindres emboîtables l'un dans l'autre defaçon hermétique dont la partie proximaleconstitue l'embout buccal, adaptable à l'enfant,à l'adulte (fig. 1) et au tube de trachéotomie oud'intubation nasotrachéale.

FIG. 1. - L'espace mort dosable et le pince-nez.

Chaque cylindre correspond à un volume de100 ml, le diamètre interne est de 3 cm (fig. 2).Ce diamètre offre une résistance à l'écoulement

de l'air qui est négligeable.Il est construit avec un matériau résistant et

non toxique, les cylindres sont stérilisables(vapeur - pression), par contre les emboutsbuccaux sont à usage unique.

Le set pour adulte est livré avec 6 segments,un embout buccal et 10 pinces-nez. Tout oupartie du set est commandable séparément ainsi

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FIG. 2. - Non, ce n'est pas un kaléidoscope l, mais un tube de3 cm de diamètre.

que la connection cylindrique pour la trachéoto­mie (28, 29).

Espace mort anatomique: c'est le volume desvoies aériennes conductrices (26), qui inclut latrachée, les bronches, jusqu'à leurs subdivisionsextrêmes, et qui exclut les bronchioles alvéo­laires. Il est appelé aussi espace mort série (17).

Sa valeur normale, à l'état basal, atteintenviron 150 ml. Elle augmente au cours desfortes inspirations par suite de la traction exercéesur les bronches par le parenchyme pulmonairevoisin (26).

L'espace mort dépend aussi de la morpholo­gie, puisqu'il représente plus exactement2,22 ml/kg de poids corporel pour Rathford cité .par Olivier (17).

C'est cet espace mort série que nous augmen­tons instrumentalement.

Principe d'action

LE STIMULUSCOz

Le dioxyde de carbone est un facteur derégulation de la ventilation. Haldane et Priestleycités par Flandrois (9) donnent la premièredescription de la relation existant entre le débit

ventilatoire et la PCOz alvéolaire (PACOz) etpar conséquent la PCOz artérielle (PaCOz).

Si un homme respire pendant plusieursminutes un mélange gazeux enrichi en COz, sondébit ventilatoire augmente progressivementvers une valeur stable dont le niveau est fonction

du pourcentage de COz inspiré et de la PaCOzqui en résulte. La relation n'est pas linéaire.L'hyperpnée débute pour 1 % de COz dans l'airinspiré, correspondant à environ 7 mmHg. Laventilation augmente modestement encore pourune variation de COz dans l'air inspiré entre 2et 4 %, puis très rapidement entre 5 et 15 %de COz pour atteindre alors une valeur maximalenormale à environ 80 1 mn-l.

L'hyperventilation atteint son niveau maximalmême si le pourcentage de COz inspiré croîtencore. Cependant, elle devient de plus en pluspénible et s'accompagne alors de troubles de laconscience pouvant conduire au stade ultime àune perte de conscience (carbonarcose).

Fenner et coll. (8) comparent la ventilation aurepos de 10 sujets sains respirant à travers unespace mort de 1 400 ml ou respirant un mélangede 4 à 6 % de COz à travers un circuit ouvert.Avec l'espace mort, la PCOz mesurée dans lesvoies aériennes oscille avec chaque cycle respira­toire et atteint le niveau zéro à la fin de chaquevolume courant, tandis que le mélange enrichide COz ne permet pas cette grande oscillationde la PCOz alvéolaire qui peut être un stimulussupplémentaire au niveau des chémorécepteursartériels.

Le délai des réponses (environ 5 secondes)correspondent au temps de circulation poumon­chémorécepteurs (9) est en faveur d'un méca­nisme chémoréflexe pour 20 % au niveau deschémorécepteurs aortiques et carotidiens et pour80 % au niveau ventrolatéral de la moelle (6).Mais c'est aussi dans les chémorécepteursintrapulmonaires sensibles au COz que la ré­ponse ventilatoire pourrait être modulée (16).

Effets systémiques

SYSTÈME RESPIRATOIRE

L'augmentation de la ventilation/minuteporte essentiellement sur le volume courant

(8,18,19,20). Cette forme de réponse est propiceà une meilleure ventilation alvéolaire et, enconséquence, à une meilleure épuration en COz.

Le volume courant augmente avec l'augmen­tation de la fraction inspirée de COz (FiCOz) oul'augmentation de l'espace mort additionnelcependant que la fréquence respiratoire nechange presque pas. Ce fait n'est valable quepour une respiration de repos (18).

Sackner et coll. (18) rapportent les valeurs deventilation additionnelle pour six sujets respirantà travers différents espaces morts dont lediamètre interne est de 5,2 cm et dont les valeurssont respectivement de 150, 250 et 350 ml(mesuré par déplacement d'eau). Elles sont de67 %, 85 % et 89 % au repos. Pour ces auteurs,le fait de respirer avec un embout buccal, le nezpincé, ajoute 18 % de ventilation à la respirationnaturelle. Ce phénomène est confirmé pard'autres auteurs: Gilbert (12) et Askanazi (1).

Les effets sur le mode respiratoire.

Sackner et coll. ne montrent pas d'augmenta­tion significative de la fréquence respiratoire. Anoter cependant la faible valeur de l'espace mortutilisé lors de l'expérimentation.

Fenner et coll. (8) étudient chez deux sujetssains les valeurs de la ventilation/minute, duvolume courant et de la fréquence respiratoirerespirant à travers un tube de 1 400 ml et de14 mm de diamètre.

Ils obtiennent au repos : une ventilation derepos de 8,06 et 8,26 1/mn, un volume courantde 537 et 486 ml et une fréquence respiratoirede 15 à 17/mn. Ces deux sujets passent après10 minutes de rebreathing à respectivement27,31 et 21,39 1/mn de ventilation, 1517 et1 258 ml de volume courant, enfin 18 et 17 defréquence respiratoire. Il semble donc que c'estprincipalement le volume courant et non lafréquence qui augmente lors de cette ventilation.

Les effets sur les gaz du sang

Ils sont bien connus; ils sont décrits parSchwartz et coll. (20) chez 15 sujets normauxrespirant pendant 10 minutes à travers un tubede 3,2 cm de diamètre interne et 1 000 mld'espace mort. Il décrit une chute rapide de làPAOz survenant durant les deux premières

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minutes, celle-ci pouvant chuter d'une valeur de100 mmHg jusqu'à 75-80 mmHg; la PAOzremonte dans les huit minutes suivantes pourse situer aux alentours de 90 mmHg.

L'on pourrait penser que c'est le stimulusoxygène qui est à l'origine de l'augmentation dela ventilation lors de cette respiration, mais iln'en est rien, car Schwartz rapporte les mêmeseffets sur le volume courant si l'on respire àtravers le même espace mort muni à sonextrémité distale d'un apport de 3-4 litresd'oxygène en continu.

Quant à la PACOz, durant les trois premièresminutes, elle augmente depuis sa valeur de base(40-44 mmHg) pour se situer aux alentours de47 mmHg jusqu'à la fin de l'exerciced'hyperventilation.

Fenner rapporte les valeurs de la PACOz etde la PaCOz chez deux sujets sains respirant àtravers un espace mort de 1 400 cc ; il note queles valeurs sont très proches l'une de l'autre, laPACOz reflète la PaCOz moyenne de façonsimultanée. La PaCOz de ces deux sujets sontdans les limites de la norme durant l'hyper­ventilation mais l'auteur ne donne pas à quelmoment les prises de sang artériel sonteffectuées.

Mahoney et Colgan (15) mesurent les PAOzet PaOz de 10 patients sans complicationspulmonaires après chirurgie abdominale sus­ombilicale; ils notent une chute de 23 % de laPaOz à 2 minutes de rebreathing et uneaugmentation de Il % de la PaCOz au mêmemoment.

Dans un groupe de 8 patients souffrantd'atélectasies, ils mettent en évidence une chutede 6,4 % de la PaOz (qui est déjà basse au repos)à la deuxième minute et une augmentation dela PaOz à la fin de l'exercice de 5 minutes quiramène celle-ci à la valeur de départ. Mais10 minutes après l'arrêt de l'exercice, lespressions partielles d'Oz et de COz sont ànouveau à leurs valeurs de départ.

Les effets sur la mécanique respiratoire

Mahoney et Colgan ne peuvent que déplorerle fait que la Capacité Résiduelle Fonctionnelle(CRF) de leurs deux groupes de patients resteinchangée après 5 minutes de respiration à

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travers un espace mort standard dont la valeurn'est pas donnée.

Les auteurs concluent en admettant la possibi­lité d'utiliser l'espace mort dans un but pro­phylactique et signalent qu'une seule séance derebreathing n'est pas suffisante pour lever uneatélectasie comme en témoignent la constancedes volumes pulmonaires de repos et la valeurdu shunt pulmonaire. Il faut noter que la duréede la ·séance est de cinq minutes et qu'aucunautre artifice thérapeutique n'est employé.

Ils remettent en question son usage de routineen pensant surtout à l'hypoxie sévère créée parla méthode à la deuxième minute d'exercice.

Ils proposent l'utilisation d'un débitd'oxygène à l'extrémité distale du tube commel'ont déjà fait Schwartz (20) et Darin (7).

SYSTÈME CARDIa-VASCULAIRE

Les effets sur la pression artérielle systémique

Les conséquences hémodynamiques del'hyperventilation volontaire sont : l'augmenta­tion du débit cardiaque, la constance de latension artérielle qui découle de cette augmenta­tion du débit cardiaque (27). Mais aucun auteurprécédemment cité n'a observé la dynamique deces valeurs au cours de l'hyperventilation induitepar l'augmentation de l'espace mort.

Modalités d'application

POUR LE PATIENT

Il suffit de mettre l'embout buccal en bouche

et le pince-nez de façon à éviter les fuites, puisla séance commence. Rien de plus simple!

POUR LE KINÉSITHÉRAPEUTE

- pendant : la tension artérielle, la fréquencerespiratoire et cardiaque, être à l'affût de signescliniques de l'hypoxémie (25) et de l'hypercapnie(somnolence, céphalées, tremor...);

- après: idem avant, environ deux minutesaprès l'arrêt.

Tous ces contrôles sont à faire au moins à la

première séance pour évaluer la capacité dupatient à compenser l'espace mort et surtoutpour obtenir le meilleur réglage de l'espace mort.

Éventuellement, ces contrôles permettent dedéceler une contre-indication qui ne serait pasapparue lors du bilan initial du patient. Ils sontdes motifs d'arrêt de l'exercice et de réévaluationdu volume de l'espace mort si leurs valeursdépassent les limites de «la norme», parexemple la fréquence respiratoire maximaleacceptable lors de l'exercice est de 24/mn selonGiebel, alors qu'elle est au repos de 16,6 + 2,8pour une population âgée (22).

Pour le reste, seul le bon sens et la connais­sance de son patient permet de diminuer lerisque d'« accident» lors de l'application decette technique.

Dosage de l'espace mort

L'avantage du matériel présenté ici est quele dosage est individuel. Il se fait par la méthodeessai-erreur, débutant avec un volume de 200­300 ml pour l'adulte (fig. 3), la valeur atteintgénéralement 500 ml en fin de dosage pour

Surveillance systémique

Il est conseillé de faire quelques contrôlesavant, pendant et après la séance. Il s'agit de":' .

FIG. 3. - L'espace mort dosable. le pince-nez et le patient. Notezmesurer : . / . / la manchette du sphygmomanomètre en place durant le dosage

- avant : la tenslOn artenelle, la frequence de première séance. le réveil indique la durée de l'exercice aurespiratoire et cardiaque; patient.

l'adulte jeune,200 ml pour un enfant et la moitiéde ces valeurs pour un patient opéré en débutde traitement.

En fonction de l'observation, l'espace mortsera diminué ou augmenté dès la premièreséance.

Durée de la séance

La réponse ventilatoire au nouvel espace mortest rapide mais l'adaptation demande de 3 à5 minutes pour atteindre le plateau auquel levolume courant reste constant. Il faut donc quela respiration soit tenue pendant au moins5 minutes de façon à obtenir le plus grandvolume courant.

Dans le contexte de la prévention des compli­cations respiratoires, ce n'est pas le typed'appareil utilisé ni le nombre de respirationsamples qui compte mais la fréquence de leurexécution (3). Les différents auteurs proposentune application horaire ou bi-horaire à raisonde 5 à 10 minutes d'exercice, ce qui va dans lesens de Bartlett (4) et bien d'autres auteurs citéspar lui (2) ou par d'autres (5).

Limites de la méthode

Le fait de court-circuiter le nez par unerespiration buccale dessèche les voies aériennessupérieures (comme le fait la spirométrie incita­tive). Pour pallier à ce défaut le patient peutboire du thé chaud avant l'exercice par exemple(restons simples).

Le constructeur propose d'utiliser l'espacemort avec un humidificateur ou un aérosol àl'extrémité distale du tube.

L'utilisateur peut ajouter au tube un circuitd'humidification, un circuit d'oxygénation maisd'une méthode qui se veut des plus simples àl'origine, nous créons un environnement qui nepermet plus au patient de se prendre en chargeseul.

Contre-indications

En fonction des effets connus, de la sensibilitéau stimulus COz, les contre-indications suivantessont:

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Absolues :

- insuffisance respiratoire globale ou partielle,- une PaOz inférieure à 60 mmHg,- insuffisance cardiaque non compensée,- bronchopneumopathie chronique obstruc-

tive sévère (14,19,24),- asthme bronchique sévère (13),- insuffisance rénale chronique après

hémodialyse (10),- syndrome restrictif avec dyspnée de

repos (23),- status après traumatisme crânio-cérébral,- maladie neuromusculaire avec atteinte

phrénique.

Relatives :

- hypertension artérielle systémique,- tachycardie,- tachypnée,- douleur thoracique et/ou abdominale.

FIG. 4. - L'espace mort dosé, la séance est répétée durant lajournée sous contrôle du kinésithérapeute au début du traitement.

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Indications

Nous proposons d'utiliser l'espace mort dosa­ble dans la prévention des complications respira­toires liées à l'alitement prolongé chez levieillard.

L'enfant peut aussi l'employer, surtout encoloriant les différentes pièces de l'appareil àtitre de jeu. Toute gymnastique respiratoirepré-opératoire pourrait employer l'espace mortau même titre que la spirométrie incitative sile but est de rompre la monotonie de larespiration courante.

Par sa double action, mobilisation de volumepulmonaire et mobilisation de volume sanguin,l'espace mort dosable trouve son entière justifi­cation dans ce qui nous paraît son indicationde choix: l'hygiène respiratoire du vieillard alité(fig. 4) ou la prévention des pneumonies de typehypostatique.

L'espace mort dosable est un adjuvant à laphysiothérapie respiratoire dont le principalavantage est sa simplicité d'utilisation et demaintenance au lit du malade.

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28. Importateur pour la Suisse : SSC Steril Catgut GesellschaftCH-8212 Neuhansen a. Rheinfall.

29. Importateur pour la France: Les Laboratoires Bruneau etCie, 14, avenue du Maréchal-Juin, Boulogne-Billancourt.