ventilatia artificiala

Ventilation artificielle I : modesde ventilation mcanique. Effetsphysiologiques et physiopathologiquesJ.-P. Viale, S. Duperret, P. Branche, M.-O. Robert, M. Muller

Autrefois moyen de sauvetage dun tat de dtresse vitale, la ventilation mcanique est devenueaujourdhui un outil sophistiqu sintgrant dans des stratgies complexes de prise en charge despatients. Cette mutation continue connat actuellement un tournant volutif dcisif, marqu par unedouble caractristique : une relative stabilit des protocoles ventilatoires destins aux principales pathologies concernes par la

ventilation mcanique, signe dune maturit nourrie de nombreuses tudes cliniques etexprimentales ;

une mise disposition de matriel de plus en plus performant aussi bien dans ses capacits dedlivrance adapte de dbit inspiratoire autorisant de nombreuses modalits, que dans ses possibilitsde surveillance et dexploration fonctionnelle.

Cette actualisation sur la question de la ventilation mcanique est loccasion dune mise au point rpartiesur deux articles, concernant : la description aussi bien analytique que fonctionnelle des modalits ventilatoires actuellement notre

disposition, ainsi que leurs effets physiologiques et pathologiques ; les stratgies utilises pour les principales pathologies requrant la ventilation mcanique, en insistant

sur leurs fondements physiopathologique et clinique. 2008 Elsevier Masson SAS. Tous droits rservs.

Mots cls : Ventilation artificielle ; Modes ventilatoires ; Physiopathologie de la ventilation

Plan

Introduction 1

Modes de ventilation mcanique 2Lecture du mode de ventilation 2Ventilations contrles 3Ventilations partielles 7

Effets physiologiques et physiopathologiques de la ventilationmcanique 14

Effets sur le systme ventilatoire 14Effets circulatoires de la ventilation mcanique : les interactionscur-poumon 17Ventilation mcanique et autres fonctions de lorganisme 19

IntroductionApparue il y a une cinquantaine dannes, la ventilation

artificielle a connu rcemment une volution acclre. En effet,autrefois mesure de sauvetage, la ventilation mcanique estdevenue progressivement un outil de prise en charge dedfaillances multiples. Sil apparat aujourdhui que les stratgiesde ventilation mcanique sont capables de modifier le devenirdes patients, elles peuvent aussi avoir leurs propres effetsdltres. Cette volution est lie deux facteurs intimementintriqus : une meilleure technique de ventilation autorise par la

disponibilit dappareils dots de capteurs et de programmesintelligents ;

une connaissance plus complte de la physiopathologierespiratoire.Ainsi, la priode actuelle peut-elle tre considre comme un

stade de maturit de la ventilation artificielle, caractris parune stabilit des conduites et des stratgies thrapeutiques pourles grands syndromes qui la concernent : insuffisance respira-toire aigu, dcompensation de pathologie chronique obstruc-tive, dsordres neurologique ou neuromusculaire. Elle peut treanalyse aussi comme une priode charnire, si on veut bienconsidrer que les deux objectifs majeurs pour lavenir sontclairement identifis : diminution des effets secondaires de la ventilation mcanique

portant aussi bien sur le parenchyme pulmonaire, que lesorganes extrapulmonaires et les muscles respiratoires ;

adquation entre la demande et le profil ventilatoire dupatient dune part, et la dlivrance du ventilateur dautrepart, dans les circonstances o il est admis que le profiladopt par le patient est bnfique pour lui.Les progrs rcents de la ventilation mcanique sont une

belle illustration des chemins de la connaissance en mdecine,se nourrissant aussi bien de lexprience clinique que delinvestigation exprimentale. Suggrs ds les annes 1970 pardes observations cliniques, les effets dltres de la ventilationmcanique ont t spcifiquement tudis sur des modlesanimaux in vivo, des organes isols, voire des modles cellulai-res, forgeant les concepts de baro- et volotraumatisme puis plustard de biotraumatisme. Dans le mme temps, ces effets taientrvalus au cours dtudes cliniques incluant de courtes sriesde patients slectionns. Enfin, des tudes pidmiologiques ont

36-945-A-10

1Anesthsie-Ranimation

2013 Elsevier Masson SAS. Tous droits rservs. - Document tlcharg le 21/07/2013 par Avram-Joncart Roxana (106788)

permis de conforter des stratgies robustes de protectionventilatoire ayant un impact sur le devenir des patients ventils.

Dix ans aprs la dernire mise au point sur la ventilationartificielle parue dans lEMC, cette mise jour a pour objectifde prsenter de faon analytique les modes de ventilation, leseffets physiopathologiques, et les stratgies de prise en chargedes principales pathologies qui ncessitent la ventilationmcanique.

Modes de ventilation mcanique

Lecture du mode de ventilationLes modes de ventilation mcanique sont nombreux, les

acronymes les dnommant peuvent tre ambigus, il est doncncessaire davoir une grille de lecture de mode ventilatoire quisoit robuste et valide pour tous les modes. Une lecture pas pasconduit analyser successivement la nature de la variablecontrle, de la variable de cyclage de linspiration, de cyclagede lexpiration, enfin de la variable de limitation.

Variable contrle

Il sagit de la premire tape danalyse dun mode, lquationde mobilisation du systme respiratoire servant de base auraisonnement. Cette quation exprime le fait que la pressiondveloppe par les muscles respiratoires ou par le ventilateur, ouencore par les deux sert, dune part, dformer le systmerespiratoire passant de la capacit rsiduelle fonctionnelle auvolume de fin de volume courant, dautre part, vaincre lesrsistances lcoulement gazeux. La premire composante estle travail lastique, proportionnel limportance de la dforma-tion (le volume courant) et la facilit de dformation dusystme (llasticit), la deuxime est le travail rsistif, propor-tionnel au dbit gazeux et la rsistance des conduits ariens.

Au cours de linsufflation, les ventilateurs sont capablesdassurer : soit la dlivrance dun volume (ou dun dbit en un temps

donn), la pression gnre est alors dpendante des propri-ts dlastance et de rsistance du systme respiratoire. Lesrespirateurs qui contrlent ainsi le volume dlivr fonction-nent selon un mode dit volumtrique, le vocable dbitmtri-que est quivalent, mais plus rarement utilis ;

soit une pression positive, le volume dlivr est alors dpen-dant des proprits mcaniques du systme respiratoire. Lesventilateurs contrlant la pression au cours de linspirationfonctionnent en mode baromtrique.Techniquement, le contrle du volume est plus facile

raliser, ce sont donc ces ventilateurs qui ont t crs lanaissance de la ventilation mcanique. Les appareils appels relaxateurs de pression ont suivi, mais ce nest que lorsqueles capacits techniques des ventilateurs ont inclus les capteursde qualit et les processus de rgulation que les ventilateursbaromtriques proprement dits ont vu le jour.

Variable de cyclage du dbut de linspiration

Il existe thoriquement quatre variables de cyclage quipeuvent tre : le temps : le ventilateur passe de lexpiration linspiration

quand un temps dtermin sest coul. On est alors enventilation strictement contrle, que ce soit en ventilationvolumtrique ou baromtrique ;

la pression : le ventilateur passe de la phase expiratoire laphase inspiratoire quand il peroit une dpression cre parlappel inspiratoire du patient. On est alors en ventilationassiste, que ce soit en mode volumtrique ou baromtrique ;

le dbit : le ventilateur cycle le dbut dinspiration quand ilperoit un dbit gnr par le patient. Quand ce dbit atteintun seuil dtermin, rglable sur la plupart des machines, uneinspiration est dclenche par le ventilateur volumtrique ou

baromtrique. Il est ncessaire que le ventilateur soit quipdun systme autorisant le patient prlever un dbit alorsque la phase inspiratoire nest encore pas dclenche ;

enfin, le volume : le principe est le mme que prcdemment,quand le ventilateur peroit un volume gnr par lappelinspiratoire du patient et que ce volume atteint un seuil, ildclenche la phase inspiratoire.

Variable de cyclage de fin dinspiration

Thoriquement, elle peut tre, l aussi, de quatre types : le temps : le ventilateur passe de linspiration lexpiration

aprs un temps inspiratoire fix ; la pression : le ventilateur phase son passage inspiratoire/

expiratoire quand il peroit une lgre surpression cre parle patient qui cesse son effort inspiratoire ou qui veut expireralors que la valve expiratoire est toujours ferme ;

le dbit : le ventilateur phase sa fin dinspiration quand ledbit atteint une valeur seuil qui peut tre soit fixe (engnral 25 % du dbit instantan maximal inspiratoire), soitvariable et rgle par lutilisateur ;

le volume enfin : latteinte au cours de linspiration dunvolume slectionn dtermine le passage de linspiration lexpiration. Cette modalit est diffrencier de celle utilisantle volume comme variable de limitation. En effet, danscertains modes, linsufflation est arrte quand un certainvolume est atteint, mais le ventilateur reste en phase inspira-toire et la fin dinspiration ne survient que lorsquun tempsdinspiration a t respect. Pendant la fin de linspiration, ledbit est nul.Ainsi, lobservation de trois variables au cours de la ventila-

tion, savoir la variable contrle et les deux variables decyclage, permet de classer lensemble des modes ventilatoiresutiliss en ranimation (Tableau 1) : modes volumtriques qui incluent la ventilation en volume

contrle (VVC ou VC), la ventilation en volume assistecontrle (VAC) et la ventilation en volume assiste contrleintermittente (VACI) ;

modes baromtriques, de loin les plus nombreux, quiincluent la ventilation en pression contrle (VPC), laventilation en pression assiste contrle (VPAC), la ventila-tion en aide inspiratoire (AI), enfin la ventilation deuxniveaux de pression positive (biphasic positive airway pressure[BIPAP]). Ce groupe de ventilation baromtrique comprenden outre un ensemble de modalits incluant les ventilationsdont le niveau dassistance en pression est asservi lun desparamtres de la ventilation ou une combinaison deparamtres. On parle alors de ventilation baromtriqueasservie, dont la dnomination est propre chaque industrielde la ventilation. On distingue au sein de ce groupe lasser-vissement :

la ventilation minute ; la frquence ventilatoire ; au volume courant ; deux paramtres, tels que la frquence ventilatoire et le

volume courant ; trois paramtres, tel que le propose un logiciel de sevrage

automatique prenant en compte la frquence, le volumecourant et la PETCO2.Ces modes asservis sont de faon quasi exclusive actuelle-

ment des modes baromtriques en aide inspiratoire. Ils intro-duisent cependant une ambigut dans la mesure o il nestplus possible dopposer la variable contrle, donc fixe, lavariable dpendante, donc non garantie et intgrer auprocessus de surveillance. En effet, dans ces modes asservis, lavariable contrle qui est la pression est elle-mme non garantiepuisque soumise une rgulation.

Cette classification en deux grands groupes volumtrique etbaromtrique a le mrite de prciser au cours de la pratique dela ventilation la nature de la variable contrle et de la variabledpendante. Elle est devenue moins pertinente en cliniquedepuis lintroduction de modes baromtriques asservis etlextension de la pratique de la ventilation au cours de laquellele patient nest pas passif. Une autre classification consiste donc

36-945-A-10 Ventilation artificielle I : modes de ventilation mcanique. Effets physiologiques et physiopathologiques

2 Anesthsie-Ranimation


opposer les ventilations strictement contrles dans lesquellestous les lments du cycle sont dtermins par le ventilateur, etles ventilations partielles dans lesquelles le patient a la possibi-lit de modifier un ou plusieurs lments du cycle. Une faonsimilaire de caractriser les ventilations contrles et partiellesfait appel lquation de mobilisation du systme ventilatoire,dans laquelle la pression qui sert la mobilisation du systmeventilatoire (Paw de lquation ci-dessous) est la somme de lapression musculaire (Pmusc.) dveloppe par le patient, et de lapression dassistance (Passist.) fournie par le ventilateur.

Quand Pmusc. est nulle, il sagit dune ventilation contrle,ds que Pmusc. est diffrent de zro, dune ventilation partielle.

Ventilations contrles

Dfinition

Les ventilations contrles sont dfinies par la gestion de tousles lments du cycle ventilatoire par le ventilateur, ne laissantaucun domaine de libert au patient, et thoriquement parlabsence de pression musculaire dveloppe par ce dernier. Eneffet, lannulation du travail respiratoire du patient est lobjectifpoursuivi quand une ventilation contrle est introduite, il peutcependant ne pas tre rempli, conduisant lexistence duntravail rel important.

Indications des ventilations contrles

Par dfinition, deux indications majeures justifient la venti-lation contrle : la volont de diminuer le travail ventilatoiredu patient et la ncessit de matriser son profil ventilatoire, cesdeux buts tant le plus souvent intriqus : la diminution du travail ventilatoire peut rsulter de la

volont daugmenter le confort du patient, damliorer leschanges gazeux, ou la fonction circulatoire. Ces objectifspeuvent tre rendus ncessaires en cas de choc circulatoire,ddme pulmonaire cardiognique, dpuisement au coursde dcompensation de bronchopneumopathie chroniqueobstructive (BPCO), la phase initiale dun syndrome dedtresse ventilatoire aigu (SDRA) ou dune hypertensionintracrnienne. La relation entre amlioration des changesgazeux et instauration dune ventilation contrle fait

intervenir plusieurs mcanismes dimportance ingale selonles pathologies en cause :C la diminution du dbit cardiaque secondaire la pression

thoracique positive est un premier facteur, le shunt intra-pulmonaire tant li positivement au dbit cardiaque. Dansle mme temps, la diminution de la consommation doxy-gne secondaire la mise au repos des muscles ventilatoi-res est un facteur daugmentation de la saturation veineusemle, et donc de la saturation artrielle ;

C la ventilation contrle permet, dans un certain nombre decas, damliorer les rapports ventilation/perfusion grce auxmodifications de recrutement en ventilation ;

la ventilation contrle permet la mise en place de profilsventilatoires qui peuvent tre loigns du profil physiologi-que, soit en termes de rapport temps inspiratoire/tempsexpiratoire, de frquence ventilatoire basse, de ventilationindpendante des deux poumons, ou de ventilation associe une hypercapnie. De tels profils sont adopts dans desstratgies de ventilation protectrice ou de recrutementventilatoire particulires. De la mme faon, des protocoles deventilation contrle sont justifis par des objectifs deprotection de circulation crbrale ou de diminution duvolume sanguin crbral en ranimation neurologique.

Mise en uvre de la ventilation contrle

Contrle de la commande ventilatoire

La ventilation contrle ncessite linhibition de la com-mande ventilatoire pour viter un conflit entre la demande dupatient et la dlivrance du ventilateur. La commande est souslinfluence dun double contrle, humoral et non humoral,dont les deux composantes peuvent thoriquement intervenircomme systmes inhibiteurs au cours de la ventilationcontrle.

Alors quil est admis quun changement du dbit ventilatoire/inspiratoire induit par la ventilation contrle modifie trsrapidement le profil ventilatoire, et en particulier la frquenceventilatoire [1], les effets sur la commande ventilatoire pluslong terme restent prement discuts [2]. Sil est en effetdmontr quune augmentation de volume courant ou defrquence ventilatoire chez un sujet maintenu en normocapniediminue la commande ventilatoire [3], lextrme sensibilit decette dernire la PaCO2 est telle que son rle ne peut tre

Tableau 1.Classification des modes ventilatoires par analyse de la variable contrle et des variables de cyclage de linspiration et de lexpiration.

Variable contrle Variable de cyclagede dbut dinspiration

Variable de cyclagede fin dinspiration

Modalit ventilatoire Acronyme Particularit

Volume (dbit) Temps Temps Ventilation (en volume)contrle

V(V)C

[CV ou VCV]

Pression

Dbit (ou volume)

Temps Ventilation (en volume)assiste contrle

V(V)AC

[ACV]

Trigger en pression ou en dbit

Pression

Dbit (ou volume)

Temps Ventilation (en volume)assiste contrleintermittente

V(V)ACI

[SIMV]

Le ventilateur autorisela ventilation spontaneentre les cycles dlivrs

Pression Temps Temps Ventilation en pressioncontrle

VPC

[PCV]

Pression

Dbit

Temps Ventilation en pressionassiste contrle

VPAC

[APCV]

Pression

Dbit

Dbit

Pression

Temps

Ventilation en aideinspiratoire

AI

[PSV]

La fin dinspiration survient quand undes trois critressurvient

Pression

Dbit

Dbit

Pression

Temps

Ventilation deux niveauxde pression

[BIPAP]

[APRV]

Le patient peut inspirer aussi bienpendant le temps de pression hauteque le temps de pression basse

Les abrviations entre crochets sont les abrviations anglaises : CV : controlled ventilation ; VCV : volume controlled ventilation ; ACV : assisted controlled ventilation ; SIMV :synchronized intermittent mandatory ventilation ; PCV : pressure controlled ventilation ; APCV : assisted pressure controlled ventilation ; PSV : pressure support ventilation ; BIPAP :biphasic positive airway pressure ; APRV : airway pressure release ventilation.

Ventilation artificielle I : modes de ventilation mcanique. Effets physiologiques et physiopathologiques 36-945-A-10



exclu. Lensemble des rsultats de la littrature est parfaitementcontradictoire, la discussion tant encore essentiellementdordre mthodologique [2]. Il semble cependant difficiledadmettre une inhibition de la commande ventilatoire dori-gine purement neuromcanique chez le patient ncessitant uneventilation contrle.

Le mcanisme de linhibition au cours de la ventilationmcanique faisant intervenir une une variation de PaCO2 estplus fermement tabli. Si une diminution de la PaCO2 de2-3 mmHg est suffisante pour entraner une apne chez le sujetnormal endormi [4], cette inhibition nexiste cependant pluschez le sujet veill, la ventilation persistant encore pour desvaleurs de PaCO2 atteignant 20 mmHg [5]. Chez les patients enventilation mcanique, un grand nombre dtudes a montrune relation inverse entre la commande ventilatoire et le niveaudassistance ventilatoire, la baisse de la PaCO2 tant le mca-nisme principal [6-8]. Dans les situations de rtention chroniquede dioxyde de carbone, la relation liant la ventilation la valeurde PaCO2 peut tre modifie, rendant possible linduction duneapne pour des valeurs plus leves de PaCO2 [9]. Cependant, defaon gnrale, la situation pathologique des patients ventilsest plutt en faveur dune augmentation de la commande quece soit la situation dveil, lacidose, un tat fbrile, ou unedyspne, rendant indispensable lutilisation dagents mdica-menteux pour moduler la commande.

La diminution de la commande ventilatoire est une desraisons dutilisation dagents sdatifs ou analgsiques. Lesmdicaments pouvant tre utiliss cet effet remplissentlobjectif en fait par leurs effets secondaires, savoir la dpres-sion ventilatoire induite par les agents sdatifs ou analgsiques.Les curares quant eux agissent en inhibant lexpression de lacommande ventilatoire. Le choix entre ces agents nest pas trsais car il doit prendre en compte plusieurs considrations : ledegr de communication du patient, le conflit entre le profilventilatoire physiologique et celui du ventilateur, la douleurprovoque par la prsence de la prothse ventilatoire, lappr-ciation de linconfort induite par le rythme impos par leventilateur, enfin lanxit induite par la dpendance lassis-tance ventilatoire. Quelques principes peuvent tre dgags desrevues gnrales et guides de bonne pratique consacrs cetteprise en charge [10].

La premire tape est lvaluation du degr de douleur par lesoutils dauto- ou dhtrovaluation disponibles. Les premiersont lavantage de la facilit, mais ncessitent une cooprationdu patient, les seconds peuvent tre rendus simples par desanalyses comportementales : observation du visage, des mouve-ments des membres et adaptation au ventilateur [11, 12].

Sil nexiste pas de composante algique ou si son traitementest inefficace en termes dadaptation ventilatoire, la sdation estvalue. Il nexiste pas dattitude consensuelle relative aumeilleur outil dvaluation : le plus ancien connu (le score deRamsay) est peu adapt aux tats dagitation et peu discriminantpour les tats profonds de sdation [13]. Dautres outils sontactuellement disponibles [12, 14], permettant la titration et lesuivi du traitement sdatif.

Lutilisation des agents curarisants nest envisager quen casdchec de la conduite prcdente [15], souvent manifest parune hypoxie-hypercapnie associe une dsadaptation aurespirateur. Certaines pratiques permettent de diminuer linci-dence des complications attendues en cas de curarisation,notamment la surveillance du bloc neuromusculaire et laconservation dune rponse de deux stimulations sur quatre surle Train de quatre (TOF test) [16].

Objectifs de la ventilation contrle

Les deux objectifs essentiels de la ventilation sont dassurerlapport doxygne au sang pulmonaire et llimination dudioxyde de carbone, ces deux gaz servant ainsi de rfrencepour rgler le niveau de la ventilation. Alors que, physiologi-quement, les pressions partielles de ces gaz dans le sang sontparfaitement stables et rgules, beaucoup dtudes ont tconsacres la recherche du compromis entre le niveau tolrlors des situations pathologiques et le prix payer en termesdagression pulmonaire induite par le protocole ventilatoire.

La saturation et donc la concentration artrielle en oxygnerestent stables au-del dune valeur de PaO2 denviron 60 mmHg.Ce nest quen de de ce seuil que lorganisme met en place desprocessus de rgulation et de dfense tels que la vasoconstrictionhypoxique pulmonaire, lhyperventilation alvolaire, laugmenta-tion du dbit cardiaque ou encore la scrtion drythropotine.Tout dficit de ces mcanismes rgulateurs peut tre la sourcedune diminution de dlivrance doxygne lorganisme. Unedfaillance de cet apport est un dterminant majeur du devenirdes patients [17]. Ce seuil de PaO2 de 60 mmHg apparat doncrobuste en termes dobjectif de ventilation, il correspond unesaturation artrielle de 90-92 %.

Contrairement lhypoxmie, une hypercapnie, mmesvre, est extrmement bien tolre par lorganisme si elle nestpas associe une acidose, cest--dire si le systme de rgula-tion rnale a eu le temps de se mettre en place. Cette hypercap-nie permet mme aux patients insuffisants ventilatoireschroniques daugmenter llimination du dioxyde de carbone ventilation alvolaire rduite. En ventilation contrle, lastratgie consistant tolrer une hypercapnie a t adoptedepuis de nombreuses annes, notamment lors de la ventilationde patients en tat de mal asthmatique [18]. Elle a t trsrapidement transpose au traitement du SDRA, puisque latolrance dune hypercapnie permettait des pressions deventilation moins agressives pour le tissu pulmonaire [19]. Cettepratique a mme fait natre le concept d hypercapnie permis-sive tel point que la communaut scientifique sest deman-de si le rle causal du meilleur devenir des patients tait enrelation avec la stratgie autorise par lhypercapnie ou aveclacidose hypercapnique que cette stratgie engendrait. Lesdonnes de la littrature exprimentale sont tout fait contra-dictoires. En effet, il a t montr, aussi bien sur organe isolque sur animal entier, que lacidose hypercapnique diminuaitles lsions induites par lischmie-reperfusion [20], attnuait leseffets dune ventilation agressive sur les marqueurs fonctionnels(gradient alvoloartriel en oxygne, permabilit pulmonaire)et biologiques [21], alors quune alcalose hypocapnique lesaggravait [20]. De faon plus prcise, il semblait bien que ce soitlacidose hypercapnique et non lhypercapnie per se qui ait desproprits protectrices puisque la correction de lacidoserduisait le bnfice protecteur de lhypercapnie [20]. Desrsultats opposs ont t observs sur dautres modles :lacidose hypercapnique tait capable damplifier la rponseinflammatoire induite par des lipopolysaccharides [22] et nerduisait pas les lsions induites par la ventilation agressive dunpoumon ls par dpltion du surfactant [23]. Les donnescliniques sont rares, mais lanalyse de lessai clinique pivotjustifiant lusage de faible volume courant (ARDS NetworkStudy) montre que, aprs ajustement pour les comorbidits,lhypercapnie permissive tait associe une mortalit rduitepour le groupe ventil haut volume courant. Cette hypercap-nie naffectait pas le devenir des patients ventils bas volumecourant [24]. Une analyse secondaire de donnes nest jamaisune preuve robuste, nanmoins, ce rsultat est en faveur dunrle protecteur de lacidose hypercapnique, et suggre que lacorrection dune acidose ventilatoire nest pas un objectifmajeur au cours de la stratgie de ventilation.

Pressions au cours de la ventilation contrle

Pressions moyennes. La pression alvolaire moyenne (Palv.moyenne) de ventilation est probablement le facteur qui rsumele mieux les objectifs de ventilation. Elle est en effet au cur deseffets attendus de la ventilation et de ses effets secondairesdltres. La Palv. moyenne est responsable du recrutement alvolaire et

donc de la qualit de loxygnation au cours du cycle venti-latoire.

Sa valeur est dpendante des pressions maxima et minima deventilation qui grent lamplitude du cycle ventilatoire etdonc llimination pulmonaire du dioxyde de carbone.

En outre, limportance des effets secondaires dpend de sonniveau, que ce soit les effets circulatoires, les lsions induitespar la ventilation, ou les effets rnaux.




La Palv. est constitue de trois composantes : la pressionncessaire la dformation lastique du systme ventilatoire, lapression motrice expiratoire, et la pression alvolaire de findexpiration (quation ci-dessous).

La modification de chacune de ces composantes peut modi-fier la pression alvolaire moyenne. Ainsi, la pression moyenneest dpendante du rglage du cycle ventilatoire, des caractris-tiques du systme ventilatoire, ou de la combinaison des deux. Certains rglages du cycle ventilatoire lvent la Palv.

moyenne de faon prvisible : lvation de la pressionpositive inspiratoire, du dbit inspiratoire du dbut de cycle,allongement du temps inspiratoire ou inclusion dun tempsde dbit nul en fin dinspiration sans modification du tempsexpiratoire.

Dautres modifications ont des effets damplitude moinsprvisible, mettant en jeu des variations de pression de findexpiration : augmentation de frquence ventilatoire,allongement du temps inspiratoire au dtriment du tempsexpiratoire, augmentation du volume courant telle que savidange expiratoire nest plus complte. Ce dernier effet estdautant moins prvisible quand ces modifications sadressent des patients ayant une limitation du dbit expiratoire. Il estdonc ncessaire de surveiller lvolution de cette Palvmoyenne en cours de ventilation.La Palv moyenne ne peut tre mesure de faon simple, elle est

habituellement estime partir de la pression moyenne enregis-tre la bouche du patient (Paw moyenne). Envisager les dter-minants de la Paw moyenne permet de comprendre labsence desuperposition entre ces deux pressions moyennes. La Paw com-prend la pression ncessaire la dformation du systme venti-latoire, ou composante lastique, la pression dissipe durantlinspiration, ou composante rsistive inspiratoire, et enfin lapression externe de fin dexpiration (quation ci-dessous).

Les deux pressions ne sont donc quivalentes que dans lamesure o la pression expiratoire positive intrinsque (PEPi) est

gale la pression expiratoire positive externe (PEP) et lapression dissipe pendant linspiration gale celle qui estperdue pendant lexpiration. En dautres termes, il nexiste pasde limitation expiratoire de dbit et que la rsistance inspira-toire est gale la rsistance expiratoire. La premire conditionest facilement vrifiable par la simple observation du dbit defin dexpiration, qui, sil nest pas nul, indique la prsence dunelimitation de dbit. La seconde hypothse, probablement vraieen conditions physiologiques, nest pas vrifie dans lespathologies obstructives dans lesquelles la rsistance expiratoirepeut tre beaucoup plus leve que la rsistance inspiratoire, etdonc la Palv. moyenne tre plus haute que la Paw moyenne [25].Pressions instantanes particulires enregistres la

bouche du patient (Fig. 1). Plusieurs pressions instantanessont intressantes mesurer au cours du cycle ventilatoire,surtout quand une priode de dbit nul est mnage en findinspiration. Leur analyse en ventilation contrle permet decaractriser le systme ventilatoire.

Pression maximale inspiratoire. Elle reprsente la somme de lapression gnre pour vaincre le travail lastique et rsistif. Elleest donc dpendante de la rsistance et de llastance dusystme ventilatoire et du niveau de dpart de pression ou PEPexterne. Elle ne correspond pas la pression de distension desalvoles et donc la pression responsable ventuellement dubarotraumatisme.

Pression de dbut de plateau tlinspiratoire. Elle est observe aumoment prcis du passage du dbit inspiratoire zro (pressionP1 de la Fig. 1), la chute de pression correspond alors lapression rsistive dite initiale. Ce gradient divis par le dbitobserv juste avant son annulation exprime la rsistanceinspiratoire initiale.

Pression plateau. Si le dbit est maintenu zro, la pressioncontinue diminuer plus lentement, squilibrant la pressionplateau (pression Paw plateau de la Fig. 1). Le gradient pressionmaximale-pression plateau permet alors le calcul de la rsistanceinspiratoire totale. Cette variation de pression plus lenteexprime plusieurs phnomnes simultans : une rpartition duvolume selon des rgions de constantes de temps diffrentes, lamise en jeu de forces viscolastiques et inertielles. Lintrtfondamental de cette pression plateau est quelle est gale la

0

20

1

0

Paw max

P plateau

PEPi

V insp.

P1

PEPextPEPtotale

PawcmH2O

1

Vl.s-1

.

.

Figure 1. Courbes de dbit arien (V.) et de pression buccale (Paw) enregistres au cours de lamesure des caractristiquesmcaniques du systme respiratoire

et de la PEPi par mthode docclusion tlinspiratoire et tlexpiratoire. Locclusion tlinspiratoire permet la mesure de la pression alvolaire de findinspiration qui est gale la pression plateau (Pplateau). Locclusion tlexpiratoire permet la mesure de la pression alvolaire de fin dexpiration (PEP totale),qui est gale la somme de la pression expiratoire alvolaire intrinsque (PEPi) et de la pression expiratoire externe assure par le ventilateur (PEPext). Quandaucune PEP externe nest rgle sur le ventilateur, la PEPext est gale zro, et la PEPi est gale la PEP totale. Ces mesures autorisent en outre le calcul descaractristiques mcaniques du systme respiratoire.RRS = (Pmax Pplateau)/V

.insp

CRS = VT/(Pplateau PEPtotale)




pression alvolaire, puisque le dbit est nul. Elle est donc lapression assurant la dformation lastique du systme ventila-toire, la pression potentiellement lorigine du barotrauma-tisme. Elle reprsente la valeur cl de la prvention dutraumatisme de la ventilation. Mesure en physiologie aprs unepause tlinspiratoire de 5 secondes, sa mesure 0,5 seconde dedbit nul en pratique clinique ne la surestime que de 1 2 cmH2O [26].

Pression de fin dexpiration. Elle est obtenue en fin dexpiration,alors quune inspiration suivante commence. Elle nest gale la pression alvolaire que si le dbit est nul en fin dexpiration.Dans le cas contraire, il existe un gradient entre la pressionalvolaire et la pression de fin dexpiration, dfinissant lapression positive intrinsque. Si lon veut mesurer cette pressionintrinsque, il convient, comme pour la pression plateau,dimposer une priode de dbit nul, la Paw devenant alors gale la pression alvolaire. Elle reprsente la valeur de la pressionexpiratoire positive externe, laquelle sajoute la pressionpositive intrinsque. Le gradient pression plateau-pression de findexpiration (ou pression expiratoire totale en cas de dbit nonnul en fin dexpiration) est la force de rappel lastique dusystme ventilatoire. Divis par le volume courant admis aucours du cycle, il permet le calcul de llastance pulmonaire.

Modes de ventilation contrleIl existe deux modes de ventilation contrle : le mode

volumtrique et le mode baromtrique.

Mode volumtrique (Fig. 2)

Il est de loin le mode le plus utilis la fois pour des raisonshistoriques, les premiers ventilateurs tant capables de raliseruniquement ce mode, mais aussi parce quil permet unesurveillance fiable de la ventilation et en particulier du VT.

La mise en uvre gnrale, en dehors de contextes particu-liers qui seront examins plus tard, est relativement simple. Lapremire tape est la slection du volume courant permettantlobtention dune normocapnie ou, si celle-ci ne peut treatteinte, de pressions plateau infrieures aux valeurs admisescomme traumatisantes, en pratique 30 cmH2O. Le rglage de lafrquence sert alors ajuster la PaCO2.

Le choix de la dure et de la forme de dbit inspiratoire a undouble objectif thorique : assurer une meilleure rpartition dela ventilation et une meilleure adquation entre la demandeinspiratoire du patient et le dbit instantan dlivr par leventilateur.

Augmenter la valeur du dbit inspiratoire en dbut dinspira-tion par un dbit dclrant au cours de linspiration devraitthoriquement favoriser une meilleure rpartition de la ventila-tion. Les exprimentations sur modle animal [27-29], ainsi queles essais cliniques nont cependant pas mis en videncedavantage dcisif dun dbit dclrant sur un dbit constanten terme, damlioration des changes gazeux. Ce rsultat a tacquis aussi bien chez les patients souffrant de syndrome dedtresse respiratoire de ladulte (SDRA) que de BPCO dcom-pense [30, 31].

Allonger le temps inspiratoire, voire obtenir un tempsinspiratoire plus long que le temps expiratoire, appel rapportI/E invers, a pour but thorique de donner plus de tempsdquilibration entre les zones constantes de temps ingales,et donc damliorer la rpartition de la ventilation. Bien quilsoit indiqu de faon prfrentielle au cours du SDRA, aucunetude exprimentale ou clinique na pu dmontrer lefficacit decet allongement sur les changes gazeux [32]. Les seules tudespositives ont t obtenues quand lallongement du tempsinspiratoire au dtriment du temps expiratoire induisait uneaugmentation de la PEPi, et donc de la PEP totale [33].

Mode baromtrique (Fig. 3)

Par dfinition, ce mode assure une pression constante unevaleur prdfinie pendant la dure de linspiration. Commeconsquence, le dbit inspiratoire est obligatoirement dcl-rant. Apparu plus tard dans lhistoire de la ventilation, ce modereste moins utilis, son dfaut majeur tant labsence de volumecourant garanti fourni au patient. Sa caractristique, qui peutsduire, est lassurance de ventiler un niveau de pressionvitant toute agression ventilatoire.

Lquation [5] reprsente la valeur du VT fourni au patient etmontre que ce volume dpend non seulement de la valeurrgle de pression de ventilation (PSET), mais aussi du volume defin dexpiration (VEE) qui peut tre suprieur la capacitrsiduelle fonctionnelle en cas dexistence dune PEPi, descaractristiques mcaniques du systme ventilatoire (rsistanceinspiratoire [R

I] et compliance [C]), et enfin du temps laiss

linspiration.Le rglage dune ventilation contrle baromtrique est

moins simple que celui dune ventilation volumtrique. Eneffet, les quatre paramtres rgler, savoir la pression inspira-toire, la frquence ventilatoire, la PEP et le rapport I/E intera-gissent et rendent la prdiction de la ventilation minutedifficile. La premire tape est de rechercher le niveau depression assurant un volume courant suffisant, tout en restantinfrieur au niveau admis de protection du systme ventilatoirede 30 cmH2O.

Pour un mme rapport I/E, pression inspiratoire et PEP, leffetdu rglage de la frquence ventilatoire sur la ventilation minutenest pas linaire [34]. En effet, mme si le volume courant estdlivr plus de fois par minute quand la frquence augmente,conduisant une lvation de la ventilation minute, le volumecourant diminue, induisant une diminution de cette ventila-tion. Cette diminution de VT est secondaire dune part ladiminution du temps imparti sa dlivrance, dautre part laconstitution progressive dune PEPi secondaire la diminutiondu temps expiratoire. Cette PEPi est quivalente une diminu-tion de la pression motrice responsable de ladmission du VT.Leffet global de ces deux mcanismes contradictoires est unestabilisation de la ventilation minute quand la frquenceventilatoire est augmente. Comme le volume courant diminue,

0

20

1

0

PawcmH2O

1

Vl.s-1

.

Figure 2. Courbes de dbit et de pression aucours de la ventilation en volume contrle (VVC).Le dbit est constant, il existe un temps de dbitnul en fin dinspiration permettant didentifier unepression plateau.




le rapport de ce dernier lespace mort augmente, conduisant une augmentation de PaCO2 [35]. Encore faut-il noter que leniveau de stabilisation de cette ventilation minute dpend descaractristiques mcaniques pulmonaires : il est plus bas chez lepatient obstructif rsistances leves que chez le sujet normal.

Quand le rapport I/E est modifi, alors que les autres param-tres sont conservs constants, la ventilation minute a unevolution biphasique : elle augmente dans un premier tempsgrce llvation du VT, elle diminue ensuite secondairement la baisse de ce volume due la constitution dune PEPi et la diminution induite de la pression motrice.

Ce caractre imprvisible du rglage de la ventilation minuterend impratif la surveillance du VT et de la ventilation minuteau cours de la ventilation en mode baromtrique, surtout quandles caractristiques mcaniques du patient sont susceptibles devarier au cours de la ventilation.

Le choix prfrentiel dune ventilation contrle baromtri-que par rapport au mode volumtrique repose thoriquementsur deux arguments : le premier est dassurer une meilleure rpartition de la

ventilation, mais na reu aucune confirmation clinique ouexprimentale. De faon similaire ce qui est obtenu quandun dbit dclrant est substitu un dbit constant enventilation volumtrique, lintroduction dune ventilationbaromtrique, qui ralise un profil de dbit trs voisin,napporte pas de bnfice en termes dchanges gazeux auxpatients en insuffisance ventilatoire aigu [36], mme quand letemps inspiratoire est allong [37] ;

le second argument est ladquation du dbit dlivr lademande inspiratoire du patient. Le mode baromtriqueassurant un dbit de dbut dinspiration important, il peutdans certaines circonstances de demande inspiratoire levedu patient, assurer une meilleure adquation. Ce mode estcependant rarement utilis sans donner au patient la possibi-lit de dclencher lui-mme le cycle.

Ventilations partiellesPar opposition la ventilation contrle, les ventilations

partielles regroupent lensemble des modes ventilatoires autori-sant une participation du patient leffort ventilatoire, quellequen soit la modalit. Cette dfinition est synonyme de celleemploye en dbut darticle caractrisant une ventilationpartielle comme un mode au cours duquel la pression muscu-laire ventilatoire dveloppe par le sujet nest pas nulle.

Classification fonctionnelle des modesde ventilation partielle

Lanalyse des rapports entre la pression dassistance fournie parle ventilateur et la pression musculaire ventilatoire permet declasser les ventilations partielles en trois groupes (quation [2]).Cette classification prsente lintrt de prciser la relation entrelassistance fournie au patient et son propre travail ventilatoire.

Le premier groupe est caractris par une pression dassistancetelle que la somme de la pression musculaire et de la pression

dassistance est constante au cours des cycles ventilatoires. Cetteconstance rsulte des caractristiques du ventilateur : le volume(ou le dbit pendant une dure dtermine) est fourni par lamachine. Ces modalits ventilatoires sont reprsentes par laventilation en volume assiste contrle (VAC) ou la ventilationen volume assiste contrle intermittente (VACI). Le termeassist signifie que le patient dclenche lui-mme le cycleventilatoire. Avec ces ventilations, plus le patient fournit uneffort musculaire, moins la pression dassistance est leve. Quelque soit leffort fait par le patient, le volume courant pris resteinvariant. Quand on tudie le rendement de la ventilation, endautres termes le rapport du volume courant dlivr lapression musculaire dveloppe, on constate quil diminue avecleffort du patient (Fig. 4).

Le deuxime groupe est caractris par une pression dassis-tance constante. La modalit phare de ce groupe est la ventila-tion en aide inspiratoire (AI) caractrise par une pressiondassistance constante quelle que soit la pression musculaire

Volume courant

N

A B C

IR

Pmusc.Pmusc.

VT

Figure 4. Relation entre la pression musculaire dveloppe par le pa-tient (Pmusc.) et le volume courant inhal (VT) au cours de la ventilationdun sujet normal (N), dun patient insuffisant respiratoire (IR) en ventila-tion spontane, et au cours dune ventilation assiste contrle. Cetterelation reprsente le rendement de leffort musculaire. En ventilationassiste contrle (VAC), le volume courant dlivr par le respirateur resteconstant quel que soit leffort du patient. Ainsi, quand le patient aug-mente son effort respiratoire (DPmusc. point A vers B), le volume courantdlivr ne varie pas, le rendement diminue. Il peut mme devenir infrieur celui qui existe en ventilation spontane (situation C).

0

20

1

0

PawcmH2O

1

Vl.s-1

.

Figure 3. Courbes de dbit et de pression aucours de la ventilation en pression contrle (VPC).La pression est constante pendant linspiration, ledbit est dclrant.




dveloppe par le patient. Quand le patient augmente son effortmusculaire, le volume courant augmente, mais avec un rende-ment qui reste constant, identique celui du patient sansassistance, cest--dire abaiss par rapport au rendement normal(Fig. 5).

Enfin, au cours des ventilations appartenant au troisimegroupe, la pression dassistance est variable, parce quelle estrgle au sein du processus ventilatoire. La modalit ventilatoirequi illustre ce groupe est la ventilation assiste proportionnelle(VAP) - (proportional assist ventilation) (PAV). La pressiondassistance est alors proportionnelle leffort musculaire dusujet. Le rendement de cet effort est augment par rapport celui de ltat de base du sujet. Une autre modalit rcente deventilation, fonde sur la proportionnalit de lassistance parrapport leffort du patient, utilise le signal lectromyographi-que du diaphragme (neural adjusted ventilatory assist [NAVA]). Sile principe de cette ventilation proportionnelle est connu depuisquelques annes, sa mise en uvre clinique en est encore autout dbut [38] (Fig. 6).

Ventilation assiste contrle (Fig. 7, 8)

Elle reprsente le premier mode de ventilation partielleutilis, car trs proche de la ventilation contrle. Il autoriseseulement le dclenchement du cycle par le patient. De fait, cemode est souvent utilis avec la ventilation contrle, telpoint que certains ventilateurs ne disposent que dun seulrglage pour les deux modes VC et VAC. Le patient ne dclen-che le cycle que quand sa frquence ventilatoire est suprieure la frquence machine.

Pendant la VAC, par dfinition, la pression ncessaire vaincre limpdance du systme ventilatoire est la somme de lapression fournie par le ventilateur et de la pression musculaireventilatoire. Cette somme tant constante, toute diminution depression dassistance traduit obligatoirement une augmentationde la pression musculaire. Ainsi, lapparition sur le trac depression en fonction du temps dune convexit vers laxe du

temps traduit-elle une augmentation de la contribution muscu-laire, conscutive une inadquation de la dlivrance du dbitpar rapport la demande du patient.

La manipulation du dbit inspiratoire permet de rtablir cetteadquation, soit en : augmentant la valeur du dbit constant, et donc en dimi-

nuant le temps inspiratoire pour un VT constant ; slectionnant un dbit dclrant ; choisissant une modalit assiste baromtrique qui est la

ventilation en pression assiste contrle (VPAC).Quelle que soit loption prise, cette modification du dbit

nest pas neutre sur le profil ventilatoire du patient. Il est eneffet bien tabli quun sujet sain [39] ou quun patient ventil [40]rpondent une augmentation de dbit inspir par une aug-mentation de frquence ventilatoire. Cet effet est particulire-ment considrer chez le patient pour lequel le dbitinspiratoire est augment dans lespoir daugmenter le tempsexpiratoire. Laugmentation de frquence ventilatoire est alorssusceptible dannuler, voire dinverser, leffet attendu sur le TEet donc une ventuelle rduction de PEP intrinsque [41].

La question de la sensibilit de dclenchement, ou trigger, estdevenue relativement secondaire. En effet, en raison de lamodeste qualit de gestion des valves inspiratoires, les ventila-teurs des annes 1980 exigeaient de la part du patient unsurtravail important [42, 43]. Inspirant contre une valve inspira-toire ferme, le patient cre une dpression perue par leventilateur qui ouvre la valve inspiratoire. Afin de contournercette difficult, il a t propos de dclencher le cycle sur unargument de dbit, le cycle tant dbut ds que le patient amobilis un dbit seuil. Lavantage est alors de faire inspirer lepatient contre une valve inspiratoire ouverte et non plusferme [44]. La qualit des valves inspiratoires et expiratoires estactuellement telle que la diffrence de travail impose par untrigger en pression ou en dbit nest plus perceptible aussi bienen conditions exprimentales [45] que cliniques [44].

N

IR

Volume courant

Pmusc.Pmusc.

Pset C VEE

VT

VT

VT

Figure 5. Relation entre la pression musculaire dveloppe par le pa-tient (Pmusc.) et le volume courant inhal (VT) au cours de la ventilationdun patient insuffisant respiratoire en ventilation spontane (IR), et aucours dune ventilation en aide inspiratoire (IR + AI). Quand le patient neralise aucun effort, le respirateur dlivre un volume courant dont lam-plitude est dtermine par la pression rgle daide (PSET), la compliancedu patient, et le volume ventuellement non nul de fin dexpirationsecondaire la prsence dune pression expiratoire positive (PEP) intrin-sque (VEE). Quand le patient fait un effort musculaire (DPmusc.), le volumecourant total est plus important mais le supplment de volume courantprlev par le patient (DVT) est identique celui quil aurait pris enlabsence daide inspiratoire. Le travail supplmentaire possde un rende-ment gal celui qui est impos par la maladie respiratoire initiale.

N

IR

IR + VAP

Volume courant

Pmusc.Pmusc.

VT

VT

VT

Figure 6. Relation entre la pression musculaire dveloppe par le pa-tient (Pmusc.) et le volume courant inhal (VT) au cours de la ventilationdun patient insuffisant respiratoire en ventilation spontane (IR), et aucours dune ventilation assiste proportionnelle (VAP) (IR + VAP).Lassistance fournie par le respirateur est proportionnelle leffort dupatient. Dans ce mode, tout effort musculaire (DPmusc.), gnre uneaugmentation de volume courant plus grande que celle quil auraitobtenu sans assistance ventilatoire. Lutilisation de ce mode, contraire-ment ce qui est observ avec laide inspiratoire, conduit une augmen-tation du rendement du travail respiratoire.




Enfin, la VAC peut tre intermittente, autorisant le patient ventiler spontanment entre les cycles machines, ralisant laventilation assiste contrle intermittente (VACI). Lobjectif decette ventilation partielle est de laisser des cycles entirement la charge du patient, permettant, dans une priode de sevrage,despacer progressivement les cycles machines. Trs employavant lavnement des modes baromtriques, ce mode tendactuellement tre dusage restreint ; une enqute de pratiquervlait quemploy seul, il reprsentait actuellement moins de10 % des modes ventilatoires [46]. Deux tudes relatives auxmodes de sevrage ont confirm par ailleurs que la VACI,comparativement dautres modalits comme les essais sur tubeen T ou laide inspiratoire, tait associe un sevrage duventilateur de plus longue dure [47, 48]. Il est probable que leprincipe mme de ce mode soit en cause dans cette moindreperformance. En effet, le patient sous VACI a deux profilsventilatoires trs diffrents, lun entirement contraint par leventilateur sauf pour le dclenchement, et le suivant entire-ment sa charge. Il est concevable que la coordination muscu-laire ncessaire lefficacit de la ventilation ne soit pasfavorise par cette alternance. Il est dailleurs courant dobserver,sous ce mode, des patients attendant le cycle machine et neprenant que de petits volumes courants spontans. Une despremires applications du mode baromtrique, nomm aideinspiratoire, a dailleurs eu comme objectif daugmenter la prise

des VT entre deux cycles machines de la VACI. Lassociation desdeux modes est de fait beaucoup plus frquemment utilise quela VACI isolment [46].

Ventilation en aide inspiratoire (Fig. 9)

Laide inspiratoire est dfinie comme une ventilation baro-mtrique, avec un cyclage inspiratoire sur un argument depression ou de dbit, une pression inspiratoire constante, et uncyclage expiratoire sur un argument de dbit, pression outemps. LAI est actuellement le mode le plus utilis, prenant deplus en plus prcocement le relais dune VC ou VAC [49]. Latendance rcente est dinclure ce mode dans des bouclesdasservissement prenant en compte une ou plusieurs variables,ou dans des stratgies plus complexes.

Trois priodes essentielles de laide inspiratoire

Le dbut de lAI est ralis par la dtection par le ventilateurdune dpression sur la Paw (dclenchement en pression) oudun certain dbit gnr par le patient (dclenchement endbit). La plupart des ventilateurs disposent dun rglage desvaleurs seuils permettant le dclenchement du cycle. Lephasage en dbit exige que le patient puisse mobiliser undbit inspiratoire alors que la phase inspiratoire nest pasencore dclare. Le systme ne doit donc pas tre clos, ce qui

0

20

1

0

0

600

1

Vml

PawcmH2O

Vl.s-1

.

Figure 7. Courbes de volume, de dbit et depression buccale enregistres au cours dune ven-tilation assiste contrle. La dpression observejuste avant le dbut du cycle signe le dclenche-ment du cycle par le patient. Au cours du troi-sime cycle ventilatoire, la courbe de pressionconvexe vers laxe du temps indique un effort dela part du patient demandant un dbit suprieur celui effectivement dlivr par le ventilateur.Malgr cet effort, le volume dlivr par la ma-chine reste constant, identique au cycle prc-dent. noter par ailleurs la prsence dun dbitnon nul en fin dexpiration, signalant la prsencedune PEPi.

0

20

1

0

PawcmH2O

1

Vl.s-1

.

Figure 8. Courbes de dbit et de pression en-registres au cours dune ventilation assiste enpression contrle (VAPC). La dpression en d-but de cycle indique le dclenchement du cyclepar le patient. La pression reste constante aucours de linspiration, alors que le dbit est dc-lrant.




suppose une qualit particulire de gestion des valves inspi-ratoires et expiratoires. Comme pour la VAC, la qualit desvalves actuelles rend les deux systmes de dclenchementquivalents en termes de dlai douverture de valve et desurtravail impos au patient pour dclencher le cycle [50].Deux limitations sont attaches ces systmes de dclenche-ment.Quel que soit le systme de dclenchement, il ne compensepas le surtravail li lexistence dune PEPi. En effet, pourquil y ait une dpression de la Paw ou un dbit inspiratoire,il faut obligatoirement que la pression alvolaire du patientsoit une valeur plus basse que la Paw, donc que le patientait fait leffort pralable pour abaisser cette pression alvo-laire.La sensibilit de ces systmes de dclenchement peut tremise en dfaut quand ils sont utiliss de faon concomitanteavec une insufflation intratrachale de gaz ayant pour objectifdaugmenter llimination de dioxyde de carbone.

La phase de pressurisation et de maintien inspiratoire est ladeuxime composante de lAI. La vitesse de monte enpression peut tre rglable sur certains ventilateurs. Unevitesse trop basse par rapport la demande du patient a pourconsquence une augmentation du travail ventilatoire. Il estdonc prfrable chez les patients bronchopathes obstructifschroniques dutiliser une monte en pression rapide [51, 52].Inversement, une monte extrmement rapide associe unflux important peut conduire une diminution rflexe dutemps inspiratoire [53] et une reprise inspiratoire prcoce surle cycle suivant alors que le ventilateur est en phase expira-toire.

Le phasage de linspiration lexpiration en AI fait actuelle-ment lobjet dune grande attention car il est considrcomme une source potentielle dasynchronisme entre patientet ventilateur.Classiquement, trois arguments sont pris en compte pour

dcider du passage de linspiration vers lexpiration : la valeur du dbit inspiratoire instantan qui, devenant

infrieur un seuil donn, rglable ou non, dclenchelexpiration ;

une surpression que peut crer le patient en cessant lemouvement inspiratoire actif ou en voulant expirer alors quele ventilateur est encore en phase inspiratoire ;

enfin, le dpassement dun temps prrgl dvolu linspiration.Le premier des trois arguments rencontrs est pris en compte,

il sagit du dbit dans la trs grande majorit des cycles. Eneffet, le temps joue un rle de scurit, vitant que linspirationne se prolonge en cas de fuites inspiratoires, notamment ensituation de ventilation non invasive. Largument de pression

nest mis en jeu que lorsque le patient exerce un effort expira-toire prcoce. Le dbit reste donc la variable principale qui rglele temps inspiratoire machine.

De faon gnrale, en AI, le ventilateur cesse linspirationquand la valeur instantane du dbit devient infrieure unevaleur de dbit prdtermine, qui est en gnral un pourcen-tage du dbit inspiratoire maximum. Sur la plupart des ventila-teurs, ce seuil est constant, fix 25 % du dbit maximum, ilest rglable sur dautres appareils soit en pourcentage, soit envaleur absolue.

Il existe deux faons de modifier le seuil de trigger expira-toire, soit une gestion directe quand le ventilateur lautorise,soit une modification du dbit maximal inspiratoire, et donc dupourcentage de ce dbit maximal pris comme seuil de triggerexpiratoire. Cette dernire modalit correspond en fait unemodification de la pente dobtention de la pression daide. Eneffet, une diminution de la pente de monte en pressiondiminue le seuil et allonge le temps inspiratoire aux dpens dutemps expiratoire [54]. De mme, une diminution directe de ceseuil allonge le temps inspiratoire du ventilateur [55]. Chez despatients insuffisants respiratoires chroniques, cet effet est associ une augmentation de la PEPi, et potentiellement du nombredefforts inspiratoires inefficaces, non suivis dadmissionde VT [56].

Rglage du niveau daide inspiratoire

Le rglage du niveau daide inspiratoire est une question quinest actuellement pas rsolue de faon simple. Lobjectif quedoit remplir un niveau adapt daide inspiratoire est de fournirune aide suffisante la ralisation du travail ventilatoire sansfatigue. Le niveau de cette aide ne doit pas surcompenser lepatient et le conduire ainsi la passivit. Il nexiste pasdindicateur facilement mesurable permettant de situer correc-tement le curseur de laide.

Il existe un seuil infrieur qui correspond la prise en chargedu travail ventilatoire impos par la prsence des tuyaux duventilateur, de la sonde dintubation et louverture de la valveinspiratoire. Pour fixer la valeur de ce seuil, le travail mesur diffrents niveaux daide a t compar celui obtenu enventilation spontane sur tube en T et aprs extubation [57]. Unniveau daide inspiratoire de 8 cmH2O demandait aux patientsun travail ventilatoire quivalent celui observ aprs extuba-tion. Il est intressant dobserver que dans cette tude, le travailtait suprieur en VS sur tube, et encore plus lev quand lepatient tait connect au ventilateur sans aide. Ce niveau esttout fait convergent avec au moins deux autres tudes [58, 59].Il est proche de celui qui a t retenu par la confrence deconsensus relative au sevrage pour la pratique de lpreuve deVS en AI [60]. Un lment important prendre en compte est lanature du systme dhydratation utilis. Quand un filtre est

25 %

0

20

1

0

PawcmH2O

1

Vl.s-1

.

Figure 9. Courbes de dbit et de pression en-registres au cours dune ventilation en aide ins-piratoire. Le dbit inspiratoire devient expiratoirequand il passe en de dun pourcentage dudbit inspiratoire maximal (ici 25 %). noter laprsence dun dbit non nul en fin dexpiration,signant la prsence dune pression expiratoirepositive (PEP) intrinsque.




employ la place dun humidificateur chauffant, le travailventilatoire est augment en raison de lespace mort ajout etde laugmentation de ventilation minute induite. Un niveaudaide supplmentaire de 5 10 cmH2O est alors ncessairepour compenser ce surtravail [61].

loppos, partir dun certain niveau daide, tout le travailventilatoire est pris en charge par le ventilateur et, une fois lavalve inspiratoire ouverte, le patient devient passif, le volumecourant dlivr devient exclusivement dpendant du niveaudaide. Trs souvent dans ces situations, la frquence respiratoirebaisse et vient se caler sur la frquence minimale. Le patient nedclenchant plus linspiration, se trouve alors dans une ventila-tion quivalente la VPC.

Entre ces deux valeurs daide, minimale ou maximale, leniveau adquat nest pas facile dterminer de faon simple etraisonne.

Il est bien dmontr que la part du travail ventilatoire ralisepar le patient baisse de faon quasi linaire avec laugmentationdu niveau daide, que ce travail soit mesur en termes mcani-ques ou mtaboliques [62, 63]. Ces mesures qui seraient les seules apporter une information pertinente quant au niveau daidencessaire sont de ralisation difficile en pratique clinique. Parcequil existe une relation entre le travail ventilatoire et la P 0,1,cette dernire a t teste comme indicateur de niveau detravail [64], mais sa mesure apparat soumise une grandevariabilit et dpendante de nombreux facteurs [65].

Les variations de paramtres du profil ventilatoire, plussimples mesurer, sont en fait peu dpendantes du niveaudaide. Si beaucoup dtudes trouvent une variation de lafrquence ventilatoire et du volume courant avec le niveaudaide, ces changements sont modestes quand laide reste ende du niveau daide correspondant la prise en charge totale.En fait, le patient maintient son profil de frquence et de VT enadaptant son propre effort musculaire au complment dassis-tance apporte par laide [66]. Il est donc logique que ce soit letravail qui soit variable et que le volume mobilis le soit moins.Au-del du niveau dassistance totale, le travail ventilatoire tantpratiquement nul, les variations de VT et de frquence sontbeaucoup plus amples, dpendant de la pression. Elles sontcependant de peu dintrt pour guider une gestion de laideinspiratoire.

En pratique, en labsence dindicateur simple, trois principespeuvent guider la conduite dune AI : le niveau initial est choisi pour assurer un VT assurant une

PaCO2 compatible avec la pathologie en cours. Ainsi, si unevaleur daide de 20-25 cmH2O est ncessaire en dbut de prisecharge dune dcompensation de BPCO, une valeur bienmoindre est suffisante pour la dcompensation ventilatoirepostopratoire dun sujet poumons sains ;

lanalyse du confort du patient est probablement le meilleurapport la gestion du niveau daide. Ce jugement peut sefaire grce des chelles spcifiques [67]. Il peut tre conduitplus simplement en observant la ncessit par le patientdune mobilisation musculaire ventilatoire signant unesurcharge ventilatoire : mise en jeu des muscles ventilatoiresaccessoires, en particulier des muscles sterno-clido-mastodiens et scalnes, ou balancement thoracoabdominal.tant donn la grande variabilit de la frquence ventilatoire,sa valeur absolue est de peu de valeur pour juger de ladqua-tion de laide la demande du patient [68]. Il semble cepen-dant quune frquence ventilatoire suprieure 30 soitconstamment associe un travail ventilatoire excessif [69] ;

pour juger de la pertinence du niveau daide, le moyen leplus adapt est de modifier ce niveau vers le bas, par tapesde 2 cmH2O, et dobserver la tolrance sur les critresindiqus ci-dessus. Il nexiste pas de documentation surlintervalle de temps optimal entre deux modifications deniveaux ; elle est trs dpendante de la pathologie causale dela dtresse ventilatoire.

Mise en uvre de laide inspiratoire

Les paramtres dune aide inspiratoire rgler sont peunombreux, faisant de ce mode une pratique de mise en uvresimple.

Les indications sont trs larges, des pratiques de sevrageprcoce de SDRA la prise en charge initiale de dcompensa-tion de BPCO. En mme temps que le niveau daide, il fautrgler la valeur de la PEP externe, la vitesse de monte enpression de faon satisfaire la demande du patient, et le triggerexpiratoire sur certains appareils, permettant dviter quelinspiration mcanique ne se poursuive alors que le patient esten phase expiratoire. La plupart des ventilateurs disposent enoutre dun rglage de frquence respiratoire minimale.

La surveillance de lAI est celle dun mode de ventilationbaromtrique, si la pression de ventilation est contrle par leventilateur, le VT dlivr au patient nest pas garanti. Ce VT peuten fait varier pour de nombreuses raisons en cours de ventila-tion : augmentation des rsistances ventilatoires, apparitiondun asynchronisme et lutte du patient contre le ventilateur, ouinstallation dune tachypne. Cette augmentation de frquenceventilatoire peut en effet tre responsable de la constitutiondune PEPi par diminution du temps expiratoire, et diminutionde la pression motrice gnrant le VT. Ainsi, au cours de laventilation en AI, la surveillance des constituants de la ventila-tion minute, VT et frquence est plus importante que celle deleur produit.

Modes dasservissement du niveau daideinspiratoire

La possibilit technique dasservir le niveau daide inspiratoirea incit les constructeurs contourner les deux principaleslimites de ce mode, savoir la difficult de choix du niveau etla non-garantie du volume dlivr.

Asservissement la frquence ventilatoire

Lasservissement la frquence ventilatoire repose sur lideque la fatigue ventilatoire sexprime en premier lieu par uneaugmentation de la frquence ventilatoire, bien avant que nesurvienne une hypercapnie et une modification de la ventila-tion minute [70]. une augmentation de frquence, au-dessusdune valeur fixe comme frquence objectif, le ventilateurrpond par un incrment automatique du niveau daide inspi-ratoire, et vice-versa. Plusieurs difficults ont conduit laban-don progressif de ce mode.

Le bon niveau de frquence objectif pour un patient donnnest pas connu. De fait, il existe une grande variabilit interin-dividuelle de la frquence respiratoire, sans quil soit possibledidentifier des facteurs contributifs tels quune pathologie ouune donne morphologique [68].

Considrer les variations de frquence ventilatoire comme unindicateur dinstallation de fatigue peut savrer non fond danscertaines circonstances, comme chez les patients BPCO adoptantun profil particulier de frquence ventilatoire basse pourrserver un temps de vidange allong, ou les patients entrantdans un tat dpuisement ventilatoire.

Asservissement au volume courant (Fig. 10)

Lide dasservir le niveau daide inspiratoire au volumecourant permet de rpondre la difficult de toute ventilationbaromtrique. De ce point de vue, le choix du VT en place dela ventilation minute est plus pertinent quant la garantie dela ventilation alvolaire. Il existe actuellement diffrentesmodalits effectuant un tel asservissement : soit la pression daide est augmente en cours de cycle quand

le VT prfix nest pas dlivr ; soit lappareil mesure les caractristiques mcaniques de

compliance du systme ventilatoire, et ensuite dlivre unepression adapte pour dlivrer le VT fix. Le niveau daide estensuite ajust dun cycle lautre afin dassurer la valeur duVT ;

soit, enfin, au cours dune ventilation volumtrique, leventilateur mesure la pression ncessaire la dlivrance du VTfix, puis bascule en mode baromtrique au niveau depression mesure.Ces modes remplissent parfaitement leur objectif qui est de

garantir le VT dlivr. En revanche, ils peuvent tre pris endfaut lors de variation de la commande ventilatoire. Ainsi, une augmentation de la commande ventilatoire provoque par




une stimulation hypercapnique secondaire laddition dunespace mort, ces modes ont rpondu de faon apparemmentparadoxale par une diminution du niveau daide et donc uneaugmentation du travail ventilatoire des patients. Cette aug-mentation a t plus importante que chez les patients dont leniveau daide ntait pas asservi [71]. Ces limites ont encouragla recherche dasservissements qui prennent en compte plu-sieurs paramtres.

Asservissement au VT et la frquence ventilatoire

Lide retenue par les concepteurs de ce mode est de conduirele patient ventiler selon un profil idal dtermin selon lescaractristiques mcaniques de son systme ventilatoire [72]. Leventilateur mesure la constante de temps par analyse de lacourbe expiratoire dbit-volume, en dtermine un VT et unefrquence optimaux pour le patient [73], et ajuste le niveaudaide et la frquence de lassistance de faon maintenir lepatient proche de la cible ainsi dtermine. Les essais cliniquesconfirment que cet asservissement permet effectivement lemaintien du patient proche dun profil ventilatoire dter-min [74], quelques travaux montrent que, comparativement laVACI, ce mode diminue le temps de sevrage de patients slec-tionns, de priode postopratoire de chirurgie cardiaque parexemple [75].

Asservissement multiple

Les possibilits dasservissement multiple du niveau daideont permis dintgrer ce processus dans des stratgies pluscomplexes. Le but est alors de maintenir le patient dans unezone de profil ventilatoire dfinie comme acceptable, et dutili-ser le niveau daide le plus bas tant que le patient reste danscette zone [76]. Un tel systme a montr que les patients

restaient effectivement plus longtemps avec des profils ventila-toires satisfaisants, comparativement une aide dont le niveauest ajust manuellement [77]. En outre, ce systme, conucomme une stratgie de sevrage, est capable de dtecter plusprcocement que le clinicien le moment opportun de lextuba-tion [78]. La preuve de lintrt clinique de ce systme sur despatients non slectionns reste faire.

Compensation automatique de la rsistance lie la prothseventilatoire

Bien quelle ne reprsente pas un asservissement au sens strictdu terme, la possibilit de compenser le travail respiratoiresupplmentaire impos par la prsence de la sonde dintubationexiste sur certains ventilateurs. Le principe est dapporter aucours de chaque cycle spontan le complment de pressionncessaire vaincre la rsistance oppose par la sonde endotra-chale, linspiration, en fournissant une pression additionnelleet en dbut dexpiration, en abaissant le niveau de PEP de faon augmenter le gradient expiratoire. Quelques travaux cliniquesont montr son utilisation au cours des procdures desevrage [79].

Ventilations deux niveaux de pressionexpiratoire positive (Fig. 11)

Le principe de ce mode ventilatoire est de maintenir lapression en regard de la sonde dintubation deux niveaux depression haute et basse pendant des dures dtermines. Lecircuit assurant ces deux niveaux permet la ventilation sponta-ne du patient aussi bien pendant le temps de pression hauteque de pendant le temps de pression basse. Cette ventilationspontane est rendue possible par une gestion particulire des

0

20

1

0

PawcmH2O

1

Vl.s-1

.

Figure 10. Courbes de dbit et de pressionenregistres au cours dune ventilation en aideinspiratoire asservie au volume courant. Le ni-veau daide inspiratoire est variable dun cycle lautre, ajust pour garantir la dlivrance dunvolume courant fix. Lanalyse dtaille du dbitexpiratoire montre en outre que, sur cet enregis-trement, certaines demandes inspiratoires sontinefficaces (flches noires).

0

20

1

0

PawcmH2O

1

Vl.s-1

.

Figure 11. Courbes de dbit et de pressionenregistres au cours dune ventilation deuxniveaux de pression. Linspiration est possibleaussi bien au niveau de pression haute que depression basse, comme le montre la prsence dedbit inspiratoire pendant le temps de pressionhaute.




valves inspiratoire et expiratoire. Le niveau de pression estmaintenu par une ingalit de dbit entre ces deux valves quirestent ainsi ouvertes quel que soit le niveau de pression. Lepatient peut ainsi prlever un VT et lexpirer aux deux niveauxde pression.

Lide initiale de ce mode tait de permettre une VS unhaut niveau de PEP tout en assurant une aide la ventilationalvolaire par un relchement priodique de la PEP [80]. Letemps de pression basse est alors rduit, la monte en pressionqui suit assurant une ventilation alvolaire minimale. Ce modeappel airway pressure release ventilation (APRV) ) est de faitpeu utilis. La ventilation deux niveaux de PEP avec destemps expiratoires plus longs est plus utilise biphasic positiveairway pressure (BIPAP) et surtout exploite pour sa possibilitde ventilation spontane pendant la priode de pression hauteet de pression basse, saisie comme une opportunit de diminuerles pisodes dasynchronisme [81]. Cette particularit rend cetype de ventilation utilisable aussi bien comme une procdurede sevrage progressif en espaant les variations de pression, quecomme un mode autorisant une part de ventilation spontaneau cours de ventilation contrle pour SDRA [82]. Il est noterque lacronyme BIPAP peut tre malencontreusement confonduavec la BiPAP, qui est une modalit daide inspiratoire, dnom-me ainsi par un industriel.

Ventilation spontane avec pression expiratoirepositive

Utilisant un ensemble de circuits et modifiant le rgime depression de la ventilation, la ventilation spontane avec PEP(VS-PEP) (continuous positive airway pressure [CPAP]) est bien uneventilation artificielle. Par dfinition, la pression est maintenue une valeur positive et gale linspiration et lexpiration.Classiquement, il existe deux systmes assurant cette ventila-tion. Le premier dit dbit libre autorise le prlvement duVT par le patient dans un dbit continu passant dans la brancheen Y du circuit, le second comporte une valve inspiratoiredlivrant sur la demande du patient. Alors que les valves desappareils de premire gnration exigeaient de la part dupatient un surtravail important, la qualit des valves actuellesrend ce travail ngligeable. La mise au point du dclenchementde type flow-by sur les ventilateurs imitant les circuits dbitlibre a t initialement ralise dans le cadre de la VS-PEP : undbit permanent est maintenu la pice en Y, avec les valvesinspiratoire et expiratoire ouvertes [83]. Lapparition duneingalit entre le dbit inspiratoire et expiratoire signe unprlvement de gaz par le patient et ainsi le dbut duneinspiration. Ce type de dclenchement a t ensuite tendu dautres modalits ventilatoires telle que lAI. Outre lapne dusommeil, la VS-PEP a trois indications majeures qui sont : la ncessit dun recrutement alvolaire chez un patient

pouvant assurer seul le cot nergtique de sa ventilation,comme au dbut dun SDRA peu volutif ;

la volont de diminuer le surtravail d au dclenchementinspiratoire chez un patient ayant une PEPi ;

enfin le traitement initial dun dme pulmonaire cardiog-nique, le plus souvent dans ce cas en VNI.

Nouveaux modes de ventilation mcanique

Ventilation assiste proportionnelle (Fig. 12)

Propose depuis une quinzaine dannes, la ventilationassiste proportionnelle (proportional assist ventilation [PAV])apparat beaucoup plus sduisante par son principe de fonc-tionnement que par son utilisation clinique. Le concept est eneffet extrmement simple : le ventilateur gnre une pressiondassistance proportionnelle leffort du patient, et cetteproportionnalit sapplique continuellement au cours mme delinspiration [84]. Ainsi, contrairement aux autres modes djprsents, il nexiste plus dobjectif de pression, de VT ou deventilation minute, le rle du ventilateur tant de constituer unmuscle accessoire assistant leffort du patient.

La ralisation de cette ventilation est plus complique que leprincipe : leffort du patient est mesur par lanalyse squentielleau cours du mouvement inspiratoire de lquation de mobilisa-tion du systme ventilatoire (quation [6]). Les volumes etdbits sont mesurs, llastance (ERS) et la rsistance inspiratoire(RRSinsp.) sont supposes connus en dbut de rglage et cons-tants au cours du cycle ventilatoire.

Il convient alors de choisir un rapport de proportionnalitdassistance compris entre 0 (pas dassistance) et 1 (assistancetotale) du travail lastique (a) et du travail rsistif (b) (quation[7]). La pression musculaire gnrer pour admettre le VT estalors diminue en proportion des facteurs choisis (quation [8]).Ces facteurs peuvent tre gaux pour les travaux rsistifs oulastiques, ou prendre en charge slectivement une des compo-santes. Grce aux avances techniques ralises dans le domainedes capteurs et de la matrise numrique des valves ventilatoires,cette ventilation est actuellement disponible sur certainsventilateurs.

Plusieurs difficults limitent actuellement son utilisation enpratique clinique : pour rgler une VAP, il est ncessaire de connatre les carac-

tristiques mcaniques du systme ventilatoire. Elles peuventtre mesures soit avant la mise en uvre de la VAP, pendantune priode de ventilation volumtrique contrle, faisantlhypothse quelles restent identiques pendant la VAP, soitpendant la VAP elle-mme. Des algorithmes particuliers sontalors utiliss [85, 86] ;

0

20

1

0

PawcmH2O

1

Vl.s-1

.Figure 12. Courbes de dbit et de pressionenregistres au cours dune ventilation assisteproportionnelle. La forme de la courbe de pres-sion est arrondie, le niveau de pression est varia-ble dun cycle lautre, asservi leffort muscu-laire ventilatoire du patient.




le principe de la VAP est une rgulation positive : plus lepatient fait deffort, plus lassistance est importante. Le risquede ce type de rgulation est un phnomne demballement,entranant des ventilations haut volume, avec des pressionsleves, si les limites dalarmes de ces paramtres ne sont pascorrectement fixes ;

la capacit de cette ventilation grer les asynchronismesnest pour linstant pas tablie, en particulier le comporte-ment de la VAP en cas de fuites et lasynchronisme expira-toire rsiduel d aux retards invitables du systme decontrle [87] ;

enfin, la dernire limitation est dordre thorique. Le principede fermer la boucle sur la pression dassistance partir dudbit et volume mesurs fait lhypothse que les lastance etrsistance restent constantes tout au cours du cycle ventila-toire, et que, de plus, le couplage entre la pression musculaireet les dbits et volumes gnrs ne varie pas en cours deventilation.

Ventilation asservie lactivit lectromyographiquediaphragmatique

Il est rapidement apparu quune des limitations majeures desmodes dasservissement prcdents tait lie principalement aurecueil des signaux servant contrler lassistance. En effet, lessignaux de pression, dbit et volume ncessitent auparavant latransformation de lactivation neuromusculaire en mouvement,ils sont donc tardifs par rapport lactivation neuromusculaire.Prendre linformation au plus prs du systme physiologique decontrle pouvait assurer une meilleure rgulation. Cette ide durecueil de lactivit lectrique diaphragmatique (EMGdiaphrag.)tait encourage par plusieurs donnes pralables : la vrification de lhypothse selon laquelle cette activit

lectrique est un bon reflet de la commande neurale inspira-toire [88] ;

la disponibilit technique de la dtection et de la quantifica-tion de lEMGdiaphrag. au moyen dlectrodes sophagien-nes [89] ;

la possibilit de traitement fiable du signal EMGdiaphrag. [90].Ainsi est ne la neurally-adjusted ventilatory assist (NAVA),

mode ventilatoire qui asservit, au cours du cycle, le niveaudassistance en pression lEMGdiaphrag. recueilli par unelectrode sophagienne et quantifi grce un logiciel spcifi-que de traitement du signal [91]. Lavantage majeur thorique decette ventilation est le synchronisme entre lactivit musculaireet lassistance machine, aussi bien en dbut quen fin de cycle.Elle est actuellement en cours de dveloppement en phaseprclinique.

Ventilations variables cycle cycle

Faisant suite aux nombreux travaux consacrs la variabilitde la fonction circulatoire, le systme ventilatoire na paschapp lanalyse de sa propre variabilit [92]. De fait, si leprofil ventilatoire est physiologiquement variable [68], il paratconceptuellement logique de vouloir conserver cette variabilitau cours de la ventilation mcanique. Cette notion de variabi-lit alimente actuellement plusieurs questions.

Les diffrentes ventilations partielles permettent-elles derespecter cette variabilit ?

Si la variabilit ventilatoire est un indicateur de lintgrit dela multiplicit des boucles de contrle du systme ventilatoire,peut-elle tre un indice prdictif de succs de sevrage comme lesuggre une tude clinique rcente [93] ?

Enfin, les ventilations contrles ayant un profil ventilatoirevariable font actuellement lobjet dtudes exprimentales. Lesrsultats ne sont pas convergents. Si certaines tudes montrentune amlioration des changes gazeux au cours de SDRAexprimentaux [94, 95], ou danesthsie prolonge [96], dautresnobservent aucune modification [97].

La question de la variabilit ventilatoire reste donc pourlinstant productive sur le plan intellectuel, mais modeste entermes de propositions de protocoles ventilatoires.

Effets physiologiqueset physiopathologiquesde la ventilation mcanique

Au cours des dix dernires annes, les connaissances sur leseffets de la ventilation mcanique ont progress dans deuxdomaines particuliers, autorisant des progrs thrapeutiquesdterminants et la mise en uvre de stratgies ventilatoiresraisonnes : linfluence de la ventilation mcanique sur le systme

ventilatoire dans sa composante de rgulation neurohumo-rale, la fonction musculaire, et la qualit de lchangeurpulmonaire ;

les effets sur le systme circulatoire, mettant en vidence lerle de la ventilation sur les fonctions ventriculaires, etpermettant la ventilation mcanique de devenir un vrita-ble moyen dexploration fonctionnelle de la rponse dusystme circulatoire une preuve de charge volmique.

Effets sur le systme ventilatoire

Ventilation mcanique et rgulationde la ventilation

La ventilation est une fonction rgule qui a pour objectifdassurer les changes gazeux. La contrainte qui pse sur lesystme ventilatoire est lintensit des changes gazeux, autre-ment dit le niveau mtabolique. Le systme doit donc sadapter cette contrainte mtabolique, et la rgulation assurant cetteadaptation est structure autour dun centre de contrle quireoit de multiples informations dorigine humorale, mcani-que, ou dorigine centrale. Ce centre agit son tour surleffecteur ventilatoire en deux composantes principales :lamplitude de leffort musculaire ventilatoire et sa chronologie.La ventilation mcanique intervient comme un second systmeeffecteur, branch en parallle. Les relations entre ces deuxsystmes existent alors dans les deux sens : le systme ventilatoire peut influencer le fonctionnement de

la pompe mcanique, cest lobjet de ladaptation de laventilation mcanique au profil ventilatoire du patient. Cetteproccupation est dterminante dans la comprhension desasynchronismes patient/ventilateur. Elle sera examine dansle chapitre consacr ltude de lasynchronisme ;

la ventilation mcanique peut modifier le fonctionnement dela rgulation ventilatoire, le profil ventilatoire, et son tourtre la source dasynchronisme. La comprhension de cetterelation est ncessaire pour anticiper les modifications duprofil ventilatoire induites par un changement de rglage deventilateur. Les cibles possibles de modification de la rgula-tion ventilatoire par la ventilation mcanique sont nombreu-ses, leurs consquences faisant intervenir des mcanismeschmocepteurs ou rflexes. Les effets de la ventilationmcanique sur la rgulation peuvent tre classs selon leurcintique dapparition, les uns modifient trs rapidement leprofil ventilatoire, dans le dlai dun cycle ventilatoire, lesautres le modifient sur plusieurs cycles.

Effets du dbit inspiratoire sur le profilventilatoire

Les boucles rflexes jouent un rle important dans le contrlede la ventilation, rglant les caractristiques de chaque cycle [9].Ces rflexes ont pour origine le volume, le dbit ou la temp-rature perus par des rcepteurs dissmins tout au long delappareil ventilatoire. De nombreux travaux montrent que,chez un patient ventil, une augmentation de dbit inspiratoireexerce une activation rflexe de la commande ventilatoire, semanifestant par une augmentation de la frquence ventilatoireet une diminution du temps expiratoire [98]. Cet effet trsrapidement install, prenant place en un cycle ventilatoire, estprobablement mdi par des rcepteurs localiss dans lamuqueuse des voies ariennes ou la paroi thoracique. Cemcanisme rflexe peut expliquer certaines observations




cliniques paradoxales rencontres lors des augmentations dedbit inspiratoire ralises pour ajuster la ventilation.

Le dbit inspiratoire peut tre augment en VAC ou en AIpour adapter la dlivrance du dbit la demande du patient. Sicette dernire est son tour modifie vers le haut par lemcanisme rflexe voqu ci-dessus, le patient peut se trouverstabilis vers un niveau de ventilation minute suprieur celuiqui lui est ncessaire pour llimination du dioxyde de carbone,conduisant une hypocapnie. Ce mcanisme peut expliquer leshypocapnies observes sous ventilation en VAC ou AI, modes aucours desquels le patient peut thoriquement adapter le niveaude ventilation minute.

Le dbit inspiratoire peut tre par ailleurs augment pourdiminuer le TI au profit du temps expiratoire, autorisant unemeilleure vidange expiratoire chez un patient ayant unelimitation du dbit arien. De fait, le rglage du dbit inspira-toire un niveau suprieur peut conduire de faon paradoxale une augmentation de frquence respiratoire, la diminutiondu temps expiratoire, et tre ainsi contraire leffet initialementrecherch.

Modifications sur plusieurs cycles

Lensemble des tudes exprimentales et cliniques convergentpour confirmer quune augmentation de lassistance ventilatoireexerce un effet inverse sur la commande ventilatoire, quelle soitestime par la pression musculaire gnre, ou par lactivitlectromyographique [6-8]. Ainsi, une augmentation du niveaudaide inspiratoire est suivie, sur les quatre cinq cycles qui sesuccdent, dune diminution de la pression musculaire gnreau cours du cycle, de lactivit EMGdiaphrag., le VT et la fr-quence ventilatoire restant constants.

Le mcanisme de cette rgulation vers le bas de la commandeinduite par lassistance ventilatoire emprunte les voies chmo-rflexes et mcanorflexes, la contribution de cette dernirerestant cependant controverse. En effet, si la modification dePaCO2 induite par laugmentation dassistance exerce de faonconstante un effet de diminution de pression musculaire ou deEMGdiaphrag. gnr, cette mme augmentation dassistance, PaCO2 maintenue constante induit [99] ou ninduit pas [100] unetelle diminution.

Les consquences sur le profil ventilatoire du patient ventilsont multiples, susceptibles de modifier les interactions patient/ventilateur et le profil ventilatoire. Elles dpendent du modeventilatoire, de lexistence dune limitation du dbit arien, etde ltat de veille du sujet.

Une diminution de pression gnre par le patient, pour unmme niveau de seuil de dclenchement, allonge le dlaidouverture de la valve inspiratoire. Chez un patient affectdune limitation du dbit arien, cette diminution peut mmeconduire linsuffisance de la dpression cre par le patientpour dclencher linspiration, provoquant un effort inefficace enterme de VT gnr.

Cette diminution de commande est par ailleurs associe enmode AI un allongement du TI machine, stendant au-deldu TI patient. Le TE en est rduit dautant, induisant laconstitution dune PEPi chez les patients limitation de dbitarien, et lapparition defforts inefficaces pour dclencherlinspiration suivante [55].

Une diminution de PaCO2 a des consquences diffrentesselon le mode ventilatoire. En VAC, le patient peut difficilementcompenser cette hypocapnie car le VT dlivr est fixe, et lafrquence ventilatoire peu influence par le niveau dePaCO2 [101]. En revanche, en AI, quand la pression daide nestpas trop leve, le VT est dpendant de leffort musculaireventilatoire. Une baisse de VT permet alors une compensationde lhypocapnie. Cepe

ventilatia artificiala

Documents