Place de l`aide insPiratoire en Péri-oPératoire chez l

Place de l’Aide Inspiratoire en
péri-opératoire chez l’adulte
Yannaël Coisel, Matthieu Conseil, Julie Carr, Gérald Chanques,
Boris Jung, Daniel Verzilli, Samir Jaber
Unité de Réanimation et Transplantation, Département d’AnesthésieRéanimation B (DAR B), Hôpital Saint Eloi - CHRU Montpellier, 80,
avenue Augustin Fliche, 34295 Montpellier Cedex 5. E-mail : s-jaber@
chu-montpellier.fr
Introduction
Lors d’une anesthésie générale, la ventilation artificielle au bloc opératoire est
assurée par un ventilateur, qui apporte de l’oxygène, retire le dioxyde de carbone
et selon le type d’anesthésie choisie apporte également des gaz halogénés.
Le ventilateur peut permettre ces échanges gazeux grâce à un générateur de
flux (turbine, piston, soufflet ascendant ou descendant selon les machines
d’anesthésie [1]). Ce flux va ensuite être délivré au patient via le circuit interne
du ventilateur qui comporte des valves inspiratoire et expiratoire.
La totalité des ventilateurs d’anesthésie disponibles sur le marché propose
au clinicien de choisir si ce flux devra être délivré dans un mode en Volume (mode
dit « volumétrique » : Ventilation Contrôlée, Ventilation Assistée Contrôlée dans
lequel le débit délivré est fixe, constant ; il est dit « carré ») ou dans un mode
en Pression, mode dit « barométrique » : Pression Contrôlée, Pression Assistée
Contrôlée, Aide Inspiratoire [1-3] dans lequel le débit délivré est d’emblée
maximal puis diminue ; il est dit « décélérant », (Tableau I). Parmi ces modes
en pression c’est-à-dire dans lequel la machine régule la pression délivrée dans
les voies aériennes en fonction d’un algorithme, l’aide inspiratoire (VS-AI ou AI
ou pression assistée) a constitué une révolution dans le monde de la ventilation
artificielle en réanimation. Ce mode de Ventilation Spontanée en Aide Inspiratoire
est très développé en réanimation où il constitue le principal mode de sevrage
des patients intubés [4], mais son utilisation reste encore confidentielle au
bloc opératoire alors qu’il est disponible sur toutes les principales machines de
dernière génération (lors d’une étude réalisée en 2006 sur plus de 2800 patients
sous anesthésie générale endormis dans près de 50 centres en France, seuls
15 d’entre eux étaient ventilés en AI [5]).
L’objectif de ce texte est de rappeler les principes de fonctionnement de
l’AI et d’évoquer sa place au bloc opératoire chez l’adulte lors des différentes
phases de l’anesthésie.
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MAPAR 2013
Tableau I Différences fondamentales entre un mode volumétrique et
un mode barométrique
Paramètres ventilatoires
Mode volumétrique Mode barométrique
(VC, VAC…)
(PC, PAC, VS-AI…)
Volume Courant (VT)
Fixe (assuré)
Variable
Pression des voies aériennes Variable
Fixe (assurée)
Débit
Carré (constant)
Décélérant
Alarmes à surveiller
Pression maximale
Pression de plateau
VT minimal
Ventilation minute
EtCO2
1. Principes de fonctionnement de l’AI
L’AI est un mode ventilatoire qui est à la fois simple et compliqué. Il est
considéré comme le mode le plus physiologique parmi les modes largement
utilisés car il est le seul qui permet au patient d’imposer son temps inspiratoire
à la machine. C’est un mode de ventilation en pression (où le clinicien règle une
pression d’insufflation ou niveau d’aide inspiratoire et surveille le volume courant
(VT) délivré) qui est défini comme « assisté ». Il ne peut donc s’appliquer que chez
les patients ayant une activité respiratoire spontanée préservée. Dans le cas où il
est utilisé chez un patient qui avait initialement une activité inspiratoire spontanée
puis secondairement une dépression respiratoire (par exemple relargage de
morphinique ou d’hypnotique suite à une anesthésie générale intraveineuse),
le ventilateur bascule en général dans un mode dit « ventilation d’apnée » ou
« backup de sécurité » qui est alors une ventilation contrôlée (soit en pression
ou en volume). Il est donc important de s’assurer des réglages de la ventilation
d’apnée de sécurité sur la machine. L’AI est également défini comme un mode
« partiel » où une partie de l’effort inspiratoire est réalisée par le patient, l’autre
partie étant réalisée par le ventilateur.
En effet, le début de l’insufflation est déclenché par le patient (notion de
« trigger inspiratoire ») lorsque le ventilateur détecte une activité inspiratoire du
patient. Il s’ensuit une pressurisation des voies aériennes plus ou moins rapide
(notion de « pente inspiratoire ») qui va se maintenir pendant toute la durée
du temps inspiratoire au niveau d’AI fixée par le clinicien (fermeture de la valve
expiratoire). A la fin de la phase inspiratoire (définie par le « trigger expiratoire »),
la pression retombe à 0 cmH2O ou au niveau de pression expiratoire positive
(PEP) réglée par le clinicien (ouverture de la valve expiratoire) (Figure 1).
Pression (Paw)
Niveau d'aide inspiratoire
5 < Al < 20 cmH2O
Pente = 0,2 s
Trigger expiratoire (cyclage I/E)
1,0 < Ti max < 1,2 s
5 < PEP < 10 cmH2O
Temps
Trigger inspiratoire
-1 à -2 l.min-1
Figure 1 : Principaux éléments à régler en Aide Inspiratoire
Médecine péri-opératoire
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1.1.Le trigger inspiratoire (« trigger » = gâchette en anglais) :
Le déclenchement du cycle inspiratoire n’a lieu que lorsque le ventilateur
a pu détecter une activité inspiratoire du patient. Cette phase de détection,
commune à l’ensemble des modes assistés, qu’ils soient volumétrique (Volume
Assisté Contrôlé) ou barométrique (Pression Assistée Contrôlée, AI), peut être
réalisée par 2 systèmes pneumatiques : le « trigger en pression » ou le « trigger
en débit ». Le trigger en pression est déclenché lorsque la pression des voies
aériennes mesurée par le ventilateur passe en dessous d’un seuil prédéfini par le
clinicien. La compréhension du trigger en débit nécessite l’explication préalable
du « flow-by » : il s’agit d’un débit de gaz frais minime (à peine 1 l.min-1) circulant
en permanence dans les circuits du ventilateur entre la branche inspiratoire du
ventilateur et la branche expiratoire du ventilateur. S’il n’y a pas de mouvement
inspiratoire du patient ni de fuite au niveau du circuit du ventilateur, la différence
entre ces 2 débits est nulle. Dès l’instant où le patient inspire, une partie de
ce débit va se « perdre » dans le patient ; le ventilateur détecte une différence
entre le débit qui passe par la branche inspiratoire du ventilateur et celui qui
passe par la branche expiratoire. Lorsque cette différence est supérieure à un
seuil prédéfini par le clinicien, le trigger en débit est déclenché.
La majorité des études comparant les 2 types de trigger rapporte un bénéfice
à l’utilisation du trigger en débit car l’effort demandé au patient est moindre
qu’avec un trigger en pression, d’autant plus si le patient présente une hyperinflation dynamique (patient atteint de BPCO par exemple) [6, 7]. Avec ces 2 types
de trigger, il faut régler le trigger au maximum de sa sensibilité (pour éviter que le
patient ne s’épuise à faire des efforts qui ne seraient pas récompensés : ce sont
les « efforts inefficaces »), sans pour autant entraîner des auto déclenchements
(déclenchements intempestifs non liés à un mouvement respiratoire du patient :
mouvements cardiaques, choc contre le circuit patient…).
1.2.La pente inspiratoire
Elle caractérise la vitesse de pressurisation des voies aériennes par le ventilateur une fois que le début d’inspiration du patient a été détecté. Si la pente
inspiratoire n’est pas assez raide, le patient va avoir l’impression de manquer
d’air, quel que soit le niveau d’AI réglé. A l’inverse, si elle est trop raide, le patient
risque de tousser. Il faut donc trouver le juste milieu, 0,1 à 0,2 seconde semblant
un réglage correct pour la majorité des patients.
1.3.Le niveau d’AI ou niveau d’assistance
Comme dans tout mode barométrique (en pression), le clinicien règle la
pression d’insufflation et « subit » le VT délivré. Il faut impérativement régler
les alarmes de VT et de Ventilation Minute minimales et maximales. Un réglage
d’AI trop faible entraînera une hypercapnie par « rebreathing » du CO2 venant
d’être expiré et une augmentation de la fréquence respiratoire du patient (pour
rappel, la ventilation en AI est un mode assisté dans lequel le patient garde
la possibilité de déclencher son ventilateur). Un réglage d’AI trop élevé risque
d’entraîner un barotraumatisme et/ou un volotraumatisme, mais également des
asynchronies patient-ventilateur de type « effort inspiratoire inefficace » (en
réduisant le niveau d’AI trop élevée, le VT et le temps inspiratoire sont diminués,
ce qui permet d’allonger le temps expiratoire et de limiter l’auto-PEP [8, 9]. Au
final, il y a moins d’efforts inefficaces).
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MAPAR 2013
1.4.Le trigger expiratoire
Le cyclage inspiratoire/expiratoire (moment où le ventilateur passe de
l’inspiration à l’expiration) est l’élément clé de la ventilation en AI. C’est en
effet le seul mode conventionnel dans lequel le patient « choisit » son temps
inspiratoire et donc son VT. Dans les modes volumétriques tels que le VC ou le
VAC, le temps inspiratoire est la conséquence directe du rapport entre le VT et
le débit inspiratoire (par exemple avec VT = 500 ml et débit inspiratoire à 1 l.s-1,
on obtient Ti = 500 ml / 1 l.s-1 = 0,5 s). Dans les modes barométriques tels que
la PC ou la PAC, le temps inspiratoire est directement réglé par le clinicien.
En AI, l’insufflation s’arrête lorsque le débit inspiratoire décélérant atteint un
seuil, habituellement quand il chute en dessous de 25 % du débit inspiratoire
maximal. Ce seuil est défini comme le trigger expiratoire qui peut être fixé par
le clinicien sur certaines machines : pour les patients ayant besoin d’un temps
expiratoire prolongé (BPCO avec une hyperinflation dynamique importante par
exemple), ce trigger expiratoire pourra être déclenché plus tôt (on pourra régler
ce trigger vers 40 ou 50 % du débit inspiratoire maximal), ce qui diminuera le
temps inspiratoire et majorera le temps expiratoire. De la même façon, en cas de
fuites importantes avec un masque laryngé (dont le débit serait supérieur à 25 %
du débit inspiratoire maximal), le trigger expiratoire ne serait jamais déclenché
et l’insufflation se poursuivrait jusqu’à atteindre un temps inspiratoire maximal
de sécurité réglé par défaut entre 2 et 4 secondes. Le changement de valeur
du trigger expiratoire vers une valeur plus élevée (vers 40 ou 50 % également)
permettra de stopper l’insufflation plus tôt. Par ailleurs, un réglage adéquat du
temps inspiratoire maximal améliorera la situation du patient en cas de fuites
(entre 1 et 1,2 seconde).
1.5.La PEP L’application d’une PEP externe peut limiter l’apparition d’atélectasies et
favoriser le déclenchement du ventilateur chez les patients présentant une PEP
intrinsèque élevée [9, 10]. Le niveau de réglage optimal de la PEP externe n’est
pas clairement défini, mais il doit rester en dessous du niveau de PEP intrinsèque
et doit s’adapter au cas par cas. Une valeur de 5 cmH2O peut être retenue comme
la valeur minimale à utiliser chez la majorité des patients au bloc opératoire, et
on peut être amené à utiliser des niveaux de PEP de 10 voire 15 cmH2O chez
certains patients (notamment en chirurgie bariatrique).
1.6.Les alarmes Comme dans tout mode barométrique, en cas d’altération des conditions
mécaniques respiratoires (augmentation des résistances ou baisse de la compliance), la pression consigne des voies aériennes sera maintenue mais les
volumes ne seront pas assurés. Ainsi il est fondamental de régler minutieusement
les alarmes de VT, ventilation minute et fréquence respiratoire.
2. Pourquoi utiliser l’AI au bloc opératoire ?
L’anesthésie générale induit des modifications de la mécanique et du contrôle
ventilatoire [11], essentiellement marquée par une diminution des volumes et
capacités pulmonaires. Il peut en découler de cette hypoventilation l’apparition
ou la majoration d’atélectasies entraînant une hypoxémie variable selon les
sujets (plus marquée chez les sujets obèses) [12-14]. Le maintien d’une activité
Médecine péri-opératoire
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diaphragmatique spontanée pourrait permettre de réduire les atélectasies des
bases pulmonaires [15, 16]. De plus, la présence d’une sonde d’intubation majore
les résistances des voies aériennes. Par rapport à un patient en ventilation
spontanée sans aide, l’adjonction d’une faible AI (entre 5 et 10 cmH2O) permet
de compenser la surcharge de travail respiratoire provoquée par la présence de
la sonde d’intubation et à une moindre mesure la valve inspiratoire [17].
Actuellement, les ventilateurs d’anesthésie de nouvelle génération sont
tous dotés d’un mode AI efficace, avec une qualité de déclenchement et de
pressurisation aussi efficace que les ventilateurs lourds de réanimation (figures
2A et 2B [2, 18]).
∆P
∆P (cmH2O)
Z = PEEP 0
P = PEEP 5
Anesthésie
SER
VO
-I
T
DX
L
EXT
EN
EVI
TA
X
500
EVI
TA
V
S
ZEU
IMU
S
PR
FLO
W-1
FEL
IX
DT (ms)
DT
Réanimation
Figure 2 A : Qualité de déclenchement (triggering) des ventilateurs de réanimation
et d’anesthésie : intensité de la dépression nécessaire au déclenchement (ΔP) et
délai de déclenchement (DT). Plus ΔP et DT sont petits, plus le déclenchement
du ventilateur est performant.
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PTP300 (cmH2O, s)
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PTP300
Z = PEEP 0
P = PEEP 5
Anesthésie
SER
VO
-I
DX
T
L
EN
EXT
EVI
TA
X
500
EVI
TA
V
S
IMU
PR
FLO
W-1
FEL
IX
PTP500 (cmH2O, s)
PTP500
Réanimation
Figure 2B : Qualité de pressurisation des ventilateurs de réanimation et d’anesthésie : produit temps-pression obtenu à 300 ms (PTP 300) et à 500 ms (PTP
500) du début de l’inspiration. Plus PTP 300 et PTP 500 sont élevées, plus la
pressurisation du ventilateur est performante.
3. Place de l’AI en préopératoire
L’AI présente des avantages en préparation à une chirurgie de résection pulmonaire (diminution significative des dysfonctions pulmonaires postopératoires
et de la durée de séjour hospitalière) lorsqu’elle est utilisée en Ventilation Non
Invasive (VNI) dans les 7 jours préopératoires et les 3 jours postopératoires [19].
L’AI peut aussi présenter des avantages lors de l’induction :
•Du fait de VT conservés, l’AI permet d’obtenir une anesthésie plus profonde
avec un meilleur score à l’intubation [20] et une diminution de la capnie télé
expiratoire dans le cadre de fibroscopies sous propofol en AIVOC pour intubation difficile [21].
•Les travaux plus récents de Delay et al. [22] ont également pu confirmer que
la VNI utilisant l’AI en pré-oxygénation chez les patients obèses morbides
permettait d’obtenir une pré-oxygénation plus rapide avec une fraction expirée
en O2 plus élevée qu’en ventilation spontanée sans AI.
Médecine péri-opératoire
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4. Place de l’AI en peropératoire
L’AI peut présenter également des avantages au cours de l’intervention [23] :
•En améliorant la synchronisation patient / ventilateur, le patient ne lutte plus
contre le ventilateur, les besoins en agents anesthésiques sont d’autant
diminués (et le coût de l’anesthésie pour la même raison).
•En diminuant les atélectasies par le maintien d’une activité diaphragmatique
et en améliorant l’oxygénation de patients en surpoids modéré [24].
•En diminuant les fuites lors de l’utilisation d’un masque laryngé (le temps
inspiratoire est variable et adapté au patient en AI, alors qu’il est fixe en PC
ou PAC [25]) et le risque d’insufflation gastrique.
5. Place de l’AI en postopératoire
L’AI peut enfin présenter des avantages à la fin de l’intervention [23] :
•Dès l’arrivée en salle de réveil pour les patients intubés encore endormis mais
ayant conservé (ou déjà récupéré) une ventilation spontanée.
•Pour traiter un syndrome d’apnée hypopnée du sommeil en attendant le relais
en chambre avec l’appareil de Pression Positive Continue du patient.
•Pour prévenir l’apparition d’une insuffisance respiratoire aiguë postopératoire
en faisant de la VNI prophylactique dès la salle de réveil chez les patients
sensibles.
•Pour traiter une insuffisance respiratoire aiguë postopératoire chez un patient
venant d’être extubé.
Conclusion
Grâce à des ventilateurs d’anesthésie de nouvelle génération performants,
l’aide inspiratoire peut être utilisée au bloc opératoire chez l’adulte :
•En préopératoire pour faciliter une induction ou réaliser une intubation sous
fibroscopie nasale.
•En peropératoire pour maintenir une ventilation spontanée, lutter contre les
atélectasies ou améliorer la synchronisation patient/ventilateur.
•En postopératoire immédiat pour assister le patient le temps qu’il se réveille
complètement, pour lutter de façon prophylactique ou curative contre une
insuffisance respiratoire aiguë (VNI prophylactique).
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