Principes de la ventilation assistée

Rappels physiologiques

Principe du ventilateur en pression positive

Modes de ventilation

O.Noizet, R. Cremer

Volumes pulmonaires statiques

VRI

VTCapacité inspiratoire

VR

VRE

VD =

CV

VT = volume mobilisé lors de chaque cycle respiratoire = 7 ml/kg quel que soit l’âge

espace mort = VA + SIT + alvéoles non fonctionnelles

CRF = amortit variations extrêmes de pa02 = 20 ml/kg

Ventilation spontanée : pression négative

Ventilation mécanique par SIT : pression positive

Compliance alvéoles « ballon »

P

V

Partie linéaire de la courbe :

V = Co X P

Co = V / P = 1 (ml/cm H2O/Kg) Co thoraco-pulmonaire : atteinte alvéolaire (MMH, SDRA), épanchement pleural,

compartiment abdominal, hypoplasie pulmonaire, atteinte cage thoracique

Compliance (Co) : capacité du système respiratoire à se laisser distendre

barotraumatisme

atélectraumatisme

Co statique / Co dynamique

Résistance bronches, bronchioles, SIT « tuyau »

Variation de pression lors de l’écoulement d’un gaz dans un tuyau

R = Δ P (cmH2O) / débit (l/sec) = 30-50 cm H2O/l/sec

R = 8 l/ r4

Viscosité/longueur tuyau, rayon [écoulement laminaire : si r/2 R x 16]

Si débit, écoulement devient turbulent et réssitances

Extubation : RVA de 20-60%

Constante de temps « ballon-tuyaux »

1 2 3 4 5T (en cste de temps)

63%

95% 99%Volume expiré

T = Co x R

n.né : 0.2 sec enfant : 0.6 sec adulte : 1.5 sec

il faut 5 T pour vider un poumon à 100%

Vitesse à laquelle les poumons se remplissent /vident

Co, R, T Enfant : Co pariétale et RVA, T Compliance (ballon)

rapport entre une variation de volume et une variation de pression

dynamique / statique nourrisson : 1 à 2 ml/cm H2O/Kg

Résistance (tuyaux) rapport entre la DDP dans les voies aériennes supérieures

et le débit gazeux qui les traverse nourrisson : 30 à 50 cm H2O/l/sec

Constante de temps (ballon-tuyaux)

Stocks J, Monaldi Arch Chest Dis 1999

Mais raisonnement global….

Pour mobiliser un VT à chaque cycle :

=créer une différence de pression entre l’entrée des VA et alvéoles

P = P0 + (E x VT) + (R x V°)

P0 = pression de départ = PEEP totale(E x VT) = forces de rétraction élastiques = E = élastance

= 1/Co(R x V°) = forces résistives

Ventilation en pression positive

Un principe ; souffler dans les poumons génération d'une pression génération d'un volume

Deux modes ventilatoires Volume contrôlé Pression contrôlée

Plusieurs niveaux de participation du malade

trigger VS + Aide VACI (SIMV)

Échanges gazeux

L'oxygénation dépendde la pression moyenne (Paw) : pression qui

maintient déplissées les alvéoles (surface d’échange)

Paw = k [(Pmax – PEEP) x (Ti/Ti+Te)] + PEEP K : constante fonction de rapidité montée de pression Pmax = pression de crête

L'épuration du CO2 dépendde la ventilation minute (VT x FR)peut être diminuée par un TE trop court VA (ventilation alvéolaire) = (VT – VD) x FR

Augmenter l ’oxygénation

Augmenter la pression moyenne Paw = AUC

5 actions : augmenter la FiO2

Pression

Temps

allonger le Ti augmenter la pression d’insufflation augmenter la pente

appliquer une PEEP

Paw= K (Pmax – PEEP) x (Ti/Ttot) + PEEP

Paw

Pressions mesurées : pression de crête : pression maximale atteinte

pendant la phase d'insufflation active du Ti (bronchospasme)

pression de plateau : la pression mesurée par l'appareil au niveau de la pièce Y pendant la phase passive du temps inspiratoire (barotraumatisme 30 cmH2O ; calcul compliance statique)

pression moyenne : moyenne de la pression pendant un cycle complet (Ti + Te) = AUC (reflet Palvéolaire = oxygénation)

Ventilation conventionnelle : débit préréglé (« Volume contrôlé »)

Le volume est imposé il est insufflé à débit

constant (v d’insufflation)

La pression découle du volume choisi de l'état du malade

Surveiller les pressions

P

V inspi expi

pause

Ventilation conventionnelle : pression préréglée

La pression est fixée Elle est constante au

long du cycle Le volume découle

de la pression choisie de l'état du malade

Surveiller les volumesEx : bronchospasmeEx : fuites autour SIT

(débit décélérant)

P

V inspi expi

P

Surveillance des pressions et des volumes

Générateur de pression

P et V inspi

V expi

Autres modes de ventilation

VA : ventilation assistée (trigger)

VAC :ventilation assistée contrôlée (trigger)

VACI : ventilation assistée contrôlée intermittente (respiration spontanée)

VSAI (ventilation spontanée avec aide respiratoire)

VS-AI : ventilation spontanée avec aide inspiratoire

PEP OHF

Types de ventilateurs

Débit continu, FR et pression limitée- sans synchronisation possible- Synchronisation possible (VAC, VACI) : Babylog 8000, Infant Star, VIP Bird, Stéphanie Débit interrompu : - Servo 900 Ventilateurs haute fréquence- oscillateurs : Stéphanie, sensor medics (exsufflation active)

- Interrupteurs de débit : Babylog 8000, Infant Star (exsufflation non active, moins performants que oscillateurs, risque de trappage, PNO, et hypercapnie)

Ventilation assistée : Aide inspiratoire

Le malade maîtrise la FR Il déclenche une aide en

pression La sensibilité du

déclenchement est réglable (trigger en débit/ en pression)

Attention aux modalités de déclenchement de l’expiration

chute de débit à X% du débit maximum atteint

et/ou X% du temps du cycle (bouton de fréquence)

P, trigger, pente

ventilation assistée contrôléeVAC = VC + Trigger«  synchronisation à la FR spontanée du patient »

Assisté : insufflation à chaque fois que le patient déclenche le cycle (la limite : FRmax)

Contrôlé : FRmin de sécurité : si l’enfant ne déclenche pas, la machine délivre un minimum de cycles, Ti contrôlé par machine

Réglages : FRmin, Frmax, Ti

temps

machine

Tps < PR

Patient mode VAC

Tps > PRFRmin FRmax

Cycles non acceptés

-Limite VAC : si agitation, troubles neurologiques : trappage diminuer FRmax et Ti (car Te non fixé, et Te min=PR=200 ms)

-Limite VAC-AI : si fuites autour SIT, Ti augmenté régler un Timax

FRmax=60/ (Ti +TR + PR)TR=tps réponse

PR = période réfractaire

ventilation assistée contrôlée intermittente = « synchronisation à FR machine déterminée » (SIMV) Assisté : insufflation à chaque fois que le patient déclenche le cycle (la limite :

FRmach)

Contrôlé : FRmin de sécurité : si l’enfant ne déclenche pas, la machine délivre un minimum de cycles

Intermittente : alternance cycles machine et ventilation patient ; débit continu (VP Bird = 10 l/mn, Stéphanie = 4 l/mn)

Réglages

Le nb de cycles assistés ne dépasse pas la FRmach fixée, ms l’enfant peut avoir la VS qu’il désire

= synchronisation à l’effort inspiratoire du patient

FR machine limitée et P limitée

VACI + AI

La VACI a l'avantage d'assurer une ventilation-minute minimale tout en permettant un certain degré de respiration spontanée. En effet, un certain nombre de cycles respiratoires sont obligatoirement délivrés par le ventilateur. Entre ces cycles, le patient peut respirer spontanément.7 Il est possible d'ajouter une AI à ces cycles spontanés, ce qui permet de compenser le travail additionnel dû à la résistance du circuit du ventilateur.

Comparaison des différents modes ventilatoires synchronisés

Synchroni-sation

Assistance àchaque cycle Fréquence Ti PIP

VC/VCI non non fixe fixe fixe

VACI oui non fixe fixe fixe

VAC oui oui variable fixe fixe

AI oui oui variable variable fixe

AI+VG oui oui variable variablevariable

Temps contrôlé à pression limitée = TCPL (Ex : VP-Bird)

Le débit est réglé jusqu’à obtention d’une pression donnée, à ce moment-là il diminue et Pinsp maintenue jusqu’à fin inspiration

P

débit

Débit continu : 8-10 l/mn

VCRP Ventilation contrôlée à régulation de pression

"Pression contrôlée à volume garanti"

Volume fixé Courbes de pression

contrôlée Le respirateur

calcule régulièrement la compliance et adapte la pression

V insp exp

P

Barotraumatisme à chaque désadaptation patient-machine

Trigger

Réglage de la sensibilité

Pression

Débit

Pression

Auto-triggering

PEEP ou PEP

V insp exp

P

Attention gène au remplissage

Surveillance

- Monitorage pièce en T Leclerc F, Roze JC, conférence d’experts, SRLF 2000

VTI : -volume de compression :

Ctot= Crs + Ccircuit, Vmin= (VT x FR) + (Ccircuit x Pinspi x FR)

- Résistance SIT, position SIT

-volume mort (réchauffeur, tuyaux) (VA=ventilation alvéolaire= (VT – VD) x FR, VD= VD instrumental + VD anatomique + VD alvéolaire

VTE - fuites autour SIT

-Réglage alarmes

Surveillance

-Analyse graphique

Evaluation mécanique respiratoire Leclerc F, Arnette blackwell Ed 1997 pp67

Encombrement bronchique Leclerc et al. ICM1996

Surdistension Nève AJRCCM

Hyperinflation Riou et al. ICM 1999

Rapport I/EInspiration

Expiration

1/3

1/2

1/4

1/1

1/1,5…

2/1

Ex chez le prématuré, Stéphanie

Mode SIMVDébit continu : 4 l/mn (à prendre en compte ds calcul

débit NO)

Ti = 0,34 FR = 50-55 ( Te)Pi = 15-20 FIO2

Tps cycle = 60/FR

Ex : SDRA

Compliance thoraco-pulmonaire

Objectif : limiter le volotraumatisme

Pplat<30cmH2O

Hypercapnie permissive : VT=5-6 ml/kg, PEEP « élevée »

Objectif SaO2 : 88-96% (85-92%)

Manœuvres de recrutement

Surveillance :

Calcul compliance thoracopulmonaire + + +

Courbes P/V

Ex : asthme aigu graveRVA

Objectif : respecter l’expiration

PEEP=0

I/E : 1/3, ¼, voire +

Fréquence basse

Compressions manuelles

Normoxye ; Objectif CO2…

Surveillance

-auto-PEEP (expi forcée, courbe débit-temps)

-pression de crête

Ex : HTIC

Objectif : ne pas aggraver l’HTIC

Normocapnie

Normoxie

Retour veineux non limité : PEEP=0

…. Situation + délicate si contusion pulmonaire associée

Sevrage de VM (SVM?)Y penser dès le début de la VM

Protocole écrit de SVM? Plutôt protocole de diminution sédation Randolph JAMA 2002

Chez l’enfant :

Dès que critères de sevrabilité : test de VS (gold standard)

au moins 1 fois par jour

Test de ventilation spontanée = Pièce en T /HOOD

Respirateur : P=6-8-10 cm H2O selon âge

Durée : 30 mn, maladie neuromusculaire

Pas d’autres critères de sevrabilité, critères d’endurance en particulier

puis : Extubabilité ? Toux? Déglutition? Encombrement?

Réanimation 2001

Leclerc et al. Rev Mal Respir 2004

Noizet et al. Crit Care 2005

Ventilation haute fréquence :-Déf° : Ventilation associant un volume courant proche de l'espace mort et un fréquence respiratoire supérieure à 5 Hz-Objectif : Limiter les risques de barotraumatismes et/ou de volotraumatisme grâce à l'utilisation de faibles volumes courants nécessitant de faibles pressions pour être mobilisées

Ne semble pas augmenter le risque d’hémorragie intracrânienne ni de leucomalacie périventriculairePossible intérêt pour limiter le risque de DBP

VA = f x VT2

3 types de VHF : Oscillation à haute fréquence (Stéphanie)va-et-vient actif (membrane/ piston) d'un volume fixe de gaz (volume courant) selon une fréquence désirée : production d’un VT Inspiration et expiration activesPerformants + + sur oxygénation, risque d’hypocapnieInterruption de débit à haute fréquence (dérivé de la VHF) (Babylog8000 Infant Star )Interruption à très haute fréquence du débit de gaz du circuit patientExpiration principalement passiveMoins performant que oscillateur, risque de trapping de gaz et d’hypercapnie

Injection à haute fréquenceinjection d'un mélange gazeux à haute fréquence (canule sur la pièce en T ou l'intermédiaire d'un cathéter injecteur inclus dans la paroi de la SIT)Entraîne un volume de gaz supérieur à celui injectéFréquence d'injection de 150 à 400/minutesExpiration passiveNon utilisé en néonatologie en France

Quelles indications pour l’OHF?

•Indications habituelles :

-affections pulmonaires homogènes : MMH? Pneumopathies diffuses

•Indications + discutées :

-hernie diaphragmatique

-HTAP

-inhalation méconiale

•Indications anecdotiques, non évaluées

« rescue » : SDRA, post-opératoire, fistule oesotrachéale, ….

Pressions de ventilation en VHF

Hauteur de l'oscillation ou "Pic à Pic" Pression moyenne (molette circuit expi «PEEP») Onde positive et onde négative de durée habituellement égales Atténuation de l'amplitude d'oscillation le long de l'arbre trachéo-

bronchique Rôle de la fréquence différent de fréquence en ventilation

conventionnellepour une même amplitude, si FR, VT

Réglages de l’OHFRéglages initiaux en néonatologie :

-F VHF = 12-15 Hz pCO2

-Pmoy (molette sur circuit expiratoire = PEEP) pO2

-amplitude de pression = pic à pic = 50 Hz (20-55) pCO2

Si paO2 basse : -débuter avec Pmoy = 8, augmentation jusqu’à 15 cmH02 tant que FIO2 40%

-augmenter FIO2 (diminuer en 1er FIO2 qd amélioration)

Si paCO2 élevée :

-augmenter pic à pic

-puis diminuer fréquence (12 Hz), attention aux bouchons (si F : VT)

Surveillance :

vibration du thorax +++, bouchons

Hémodynamique, pCO2 +++

1

2

Ventilation alvéolairedirecte

Convection par

mouvement pendulaire

Diffusion augmentée

(Taylor)

Asymétrie desprofils d ’écoulement

Diffusionmoléculaire

4

5

3

(d'après H.K. Chang, J Appl Physiol 1984 ; 56 : 553-563).

Conclusion

Pas de mode préférentiel

Primum non nocere

Ne pas tout modifier en même temps

Observer le patient (adaptation)

Monitorage + + +

Sevrage : le souci de tous les instants

Hypercapnie permissive

-SDRA Reda Z, CCM 1997

-bronchiolite du NRS Reda Z, CCM197

-Nné : Hypercapnie permissive Sunil K, ADC 1997