Année 2003 N° UNIVERSITE PARIS XII - VAL DE MARNE Ecole doctorale de Sciences de la Vie et de la Santé THESE présentée pour obtenir le titre de DOCTEUR DE L’UNIVERSITE PARIS XII Discipline : Sciences de la Vie et de la Santé par Salvatore Maurizio MAGGIORE LE DERECRUTEMENT ALVEOLAIRE AU COURS DU SYNDROME DE DETRESSE RESPIRATOIRE AIGUE : MECANISMES PHYSIOPATHOLOGIQUES ET PREVENTION Thèse dirigée par Monsieur le Professeur Laurent BROCHARD Soutenue le 18 décembre 2003 JURY Monsieur le Professeur François LEMAIRE Président de thèse Monsieur le Professeur Laurent BROCHARD Directeur de thèse Monsieur le Professeur Jordi MANCEBO Rapporteur Monsieur le Professeur V. Marco RANIERI Rapporteur Monsieur le Professeur Alain MERCAT Examinateur Monsieur le Professeur Bjorn JONSON Examinateur A Laurent, François, Jean-Christophe, Jordi et Bjorn, pour votre amitié, votre enthousiasme, votre soutien et encouragement. A Ritana, Dina et Lillo. A la mémoire de Monsieur le Professeur Alain Harf. 1 TABLE DES MATIERES RESUME ..................................................................................................................................... p. 5 I. INTRODUCTION .................................................................................................................. p. 6 I.1. Le syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA) ..................................................... p. 7 I.2. Objectifs de la ventilation mécanique au cours du SDRA ............................................. p. 7 I.3. Risques associés à la ventilation mécanique au cours du SDRA ................................... p. 9 II. PRESENTATION DU TRAVAIL ....................................................................................... p. 11 II.1. Objectifs de cette thèse d’Université ............................................................................ p. 12 II.2. Publications sur lesquelles se base ce travail de thèse d’Université ............................. p. 12 III. LA COURBE PRESSION-VOLUME DANS LE SDRA ................................................. p. 14 III.1. Intérêt de l' analyse de la mécanique respiratoire au cours du SDRA .......................... p. 15 III.2. Techniques d’acquisition de la courbe pression-volume ............................................. p. 17 III.2.a. La super-seringue ...................................................................................... p. 19 III.2.b. Les occlusions multiples ........................................................................... p. 20 III.3.c. Insufflation à débit lent .............................................................................. p. 21 III.3. Interprétation classique de la courbe pression-volume dans le SDRA ........................ p. 23 IV. RECRUTEMENT ET DERECRUTEMENT ALVEOLAIRE ........................................ p. 27 IV.1. Le dérecrutement alvéolaire au cours du SDRA ......................................................... p. 28 IV.2. Le recrutement alvéolaire ............................................................................................ p. 28 IV.2.a. Quantification du recrutement alvéolaire à l’aide de la courbe pression-volume ........................................................................ p. 29 V. MATERIELS ET METHODES ........................................................................................... p. 31 V.1. Courbe pression-volume (études 1 et 3) ....................................................................... p. 32 V.1.a. Le système de mesure ................................................................................. p. 32 V.1.b. Manœuvre pour l’acquisition de la courbe pression-volume ..................... p. 33 V.1.c. Analyse de la courbe pression-volume ....................................................... p. 34 V.1.d. Modélisation mathématique de la courbe pression-volume ....................... p. 35 V.2. Recrutement alvéolaire (études 1, 2 et 3) ..................................................................... p. 37 V.3. Courbes pression-volume multiples (étude 2) .............................................................. p. 38 V.4. Plethysmographie d’inductance (étude 3) ..................................................................... p. 39 2 VI. EFFET DES REGLAGES VENTILATOIRES SUR LE DERECRUTEMENT ALVEOLAIRE ET SA PREVENTION ............................................................................. p. 41 VI.1. Première article - Effet du volume courant, des manœuvres de recrutement et de la PEP ................................................................................................................. p. 42 VI.1.a. Introduction ............................................................................................... p. 43 VI.1.b. Matériels et Méthodes ............................................................................... p. 44 VI.1.c. Résultats .................................................................................................... p. 45 VI.1.d. Discussion ................................................................................................. p. 46 VI.1.e. Conclusions ............................................................................................... p. 48 Article .................................................................................................................... p. 49 VI.2. Second article - Prévention du dérecrutement alvéolaire par l’application de la PEP : importance de l’analyse de pressions alvéolaires de fermeture .................... p. 50 VI.2.a. Introduction ............................................................................................... p. 51 VI.2.b. Matériels et Méthodes ............................................................................... p. 52 VI.2.c. Résultats et Discussion .............................................................................. p. 52 VI.2.d. Conclusions ............................................................................................... p. 54 Article .................................................................................................................... p. 56 VII. EFFET DES PROCEDURES DIAGNOSTIQUES ET THERAPEUTIQUES SUR LE DERECRUTEMENT ALVEOLAIRE ET L’OXYGENATION ET LEUR PREVENTION ....................................................................................................... p. 57 VII.1. Troisième article - Effet des aspirations trachéales sur le dérecrutement alvéolaire ................................................................................................................... p. 58 VII.1.a. Introduction .............................................................................................. p. 59 VII.1.b. Matériels et Méthodes .............................................................................. p. 60 VII.1.c. Résultats et Discussion ............................................................................ p. 61 VII.1.d. Conclusions ............................................................................................. p. 65 Article .................................................................................................................... p. 67 VII.2. Quatrième article - Effet de la fibroscopie bronchique sur l’oxygénation et sur l’évolution de la défaillance respiratoire .............................................................. p. 68 VII.2.a. Introduction .............................................................................................. p. 69 VII.2.b. Matériels et Méthodes .............................................................................. p. 70 VII.2.c. Résultats ................................................................................................... p. 71 VII.2.d. Discussion ................................................................................................ p. 72 VII.2.e. Conclusions .............................................................................................. p. 74 Article .................................................................................................................... p. 76 3 VIII. TRAVAIL EN RAPPORT AVEC LA THEMATIQUE ............................................... p. 77 Article clinique relatif à la thématique : réglages ventilatoires et dérecrutement alvéolaire Respective effects of end-expiratory and end-inspiratory pressures on alveolar recruitment in acute lung injury. Crit Care Med 2003 ; 31 : 89-92 ...................................... p. 78 IX. CONCLUSIONS .................................................................................................................. p. 79 IX.1. Récapitulatif ................................................................................................................ p. 80 IX.2. Conclusions et implications cliniques ......................................................................... p. 81 X. PERSPECTIVES ................................................................................................................... p. 85 X.1. Complications des aspirations trachéales : incidence, facteurs de risque et prévention ................................................................... p. 86 Résumé : Réanimation 2001 ; 10 (suppl. 1) : 61s ................................................................. p. 89 X.2. Validation d’une méthode dynamique pour l’acquisition de la courbe pression-volume expiratoire et analyse de la fermeture alvéolaire .................. p. 90 XI. REFERENCES ..................................................................................................................... p. 91 4 RESUME INTRODUCTION. Le syndrome de détresse respiratoire aiguë est caractérisé par une instabilité alvéolaire et tendance au dérecrutement alvéolaire. OBJECTIFS. Analyser les effets des réglages ventilatoires et des procédures diagnostiques et thérapeutiques sur le dérecrutement, et sa prévention. INTERVENTIONS. Réduction 1) du volume courant (Vt) et 2) de la pression expiratoire positive (PEP) ; effets de 3) l’aspiration trachéale et 4) la fibroscopie bronchique. RESULTATS. 1) La réduction du Vt induit un dérecrutement prévenu par la PEP. 2) La fermeture alvéolaire débute à des pressions élevées. 3) L’aspiration trachéale induit un dérecrutement prévenu par des manœuvres de recrutement. 4) La fibroscopie bronchique induit une hypoxémie prévenue par l’application d’une pression positive. CONCLUSIONS. Le dérecrutement est influencé par les réglages ventilatoires et les procédures diagnostiques et thérapeutiques. La PEP et les manœuvres de recrutement peuvent prévenir ce dérecrutement. MOTS CLES : syndrome de détresse respiratoire aiguë, ventilation mécanique, courbe pression-volume, mécanique respiratoire, recrutement alvéolaire, oxygénation, volume courant, pression expiratoire positive, aspiration trachéale, fibroscopie bronchique. RESUME EN ANGLAIS INTRODUCTION. The acute respiratory distress syndrome is characterized by alveolar instability and tendency for derecruitment. AIMS. To study the influence of ventilatory settings and diagnostic and therapeutic procedures on derecruitment, and its prevention. INTERVENTIONS. 1) Reduced tidal volume (Vt); 2) decreasing positive end-expiratory pressure (PEEP) ; 3) endotracheal suctioning; 4) fiberoptic bronchoscopy. RESULTS. 1) Vt reduction induces a derecruitment, prevented by PEEP. 2) Alveolar closure is a continuous process, starting at high pressures. 3) Endotracheal suctioning induces a massive derecruitment, prevented by recruitment maneuvers during the procedure. 4) Fiberoptic bronchoscopy induces oxygenation disturbances, prevented by the application of continuous airway pressure during the procedure. CONCLUSIONS. Alveolar derecruitment is influenced by ventilatory settings and diagnostic and therapeutic procedures, and may be prevented by PEEP and recruitment maneuvers during such procedures. KEY WORDS : acute respiratory distress syndrome, mechanical ventilation, pressurevolume curve, respiratory mechanics, alveolar recruitment, oxygenation, tidal volume, positive end-expiratory pressure, endotracheal suctioning, fiberoptic bronchoscopy. TITRE EN ANGLAIS : ALVEOLAR DERECRUITMENT IN ACUTE RESPIRATORY DISTRESS SYNDROME : PATHOPHYSIOLOGICAL MECHANISMS AND PREVENTION. DISCIPLINE : Science de la vie et de la santé. ADRESSE DU LABORATOIRE : Service de Réanimation Médicale, INSERM U492, Université Paris XII, Hôpital Henri Mondor, 51 avenue du Maréchal de Lattre de Tassigny, 94010 Créteil. 5 I. INTRODUCTION 6 I.1. Le syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA) Le syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA) est caractérisé par un œdème pulmonaire inflammatoire par atteinte de la barrière alvéolo-capillaire et par une forte réduction des volumes pulmonaires, entraînant une hypoxémie sévère liée à l’existence d’un shunt intrapulmonaire. L’absence d’augmentation de la pression hydrostatique au niveau de la circulation alvéolo-capillaire distingue le SDRA de l’œdème pulmonaire aigu d' origine cardiogénique. Depuis sa description initiale, le SDRA a été considéré l' expression morphologique et fonctionnelle du même processus lésionnel pulmonaire provoqué par différentes maladies. Dans leur définition de ce syndrome, Ashbaugh et al. (1) affirmaient : « … L' étiologie de ce syndrome de détresse respiratoire reste obscure. Malgré la diversité des insultes physiques et possiblement biochimiques, la réponse pulmonaire était similaire chez les douze patients. … En considération de la réponse similaire du poumon aux différents types d' agression, un mécanisme lésionnel commun peut être présumé. … » Le terme syndrome utilisé dans cette observation décrit donc « un groupe de symptômes et signes d' altération fonctionnelle qui sont mis en relation entre eux par des particularités anatomiques, physiologiques ou biochimiques » (2). En effet, le processus inflammatoire à la base de ce syndrome peut résulter d' une agression pulmonaire soit directe (SDRA primaire ou pulmonaire, dans le cas d' une pneumonie, par exemple) soit indirecte (SDRA secondaire ou extra-pulmonaire, au cours d' un sepsis abdominale, etc.), conséquent d' une réponse inflammatoire systémique aiguë (3). Néanmoins, l' identification précise du mécanisme physiopathologique est souvent difficile. I.2. Objectifs de la ventilation mécanique au cours du SDRA Quelque soit le type d' agression pulmonaire, directe ou indirecte, l’atteinte parenchymateuse aiguë ou acute lung injury (ALI) et sa forme la plus sévère, le SDRA, sont 7 associées à une altération sévère de la fonction pulmonaire qui se traduit par une détérioration des échanges gazeux qui peut se révéler létale pour le patient. La ventilation mécanique avec pression expiratoire positive (PEP), proposée par Ashbaugh et al. en 1967 (1) est donc indispensable pour maintenir la fonction pulmonaire dans l’attente de l’efficacité du traitement étiologique. En effet, pendant longtemps la préoccupation principale des cliniciens a été la correction des échanges gazeux. Cet objectif était réalisé en utilisant des hauts niveaux de fraction inspirée d' oxygène, de pressions et de volumes au cours de la ventilation mécanique. En particulier, l' utilisation de grands volumes courants (jusqu' à 15 mL/kg) était la transposition directe du type de ventilation utilisée en anesthésie pour corriger les atélectasies souvent observées dans les zones dépendantes des poumons à la fin des procédures chirurgicales (4-6). Cependant, dans les dernières années, s' est affirmé le concept que la ventilation mécanique pouvait elle-même être responsable de l’aggravation et/ou de l’entretien des lésions pulmonaires. Ce concept, fondé initialement sur des données expérimentales et cliniques (7-12), a été récemment démontré dans des études randomisés et contrôlés (13-15) et a profondément modifié les stratégies ventilatoires au cours du SDRA. Au moins deux mécanismes lésionnels imputables à la ventilation ont été identifiés : la surdistension alvéolaire survenant en fin d' inspiration (9) et le phénomène d' ouverture et fermeture alvéolaire cycliques lié à la présence d' unités alvéolaires instables qui collabent à fin d' expiration et se ré-ouvrent pendant l' inspiration (16-18). En effet, au cours du SDRA les poumons sont atteints de façon non homogène, avec coexistence de zones pulmonaires malades et de zones relativement saines (19). L' objectif des stratégies ventilatoires actuellement proposées est la protection pulmonaire vis-à-vis des mécanismes lésionnels susmentionnés et non plus la normalisation des échanges gazeux. Il s' agit alors de ré-aérer ou recruter les territoires pulmonaires préalablement non accessibles à la ventilation, tout en évitant de surdistendre les territoires relativement épargnés par la maladie. Cet objectif est 8 réalisé en premier par la réduction du volume courant et donc de la pression télé-inspiratoire associé à l' utilisation de la PEP (13, 14). I.3. Risques associés à la ventilation mécanique au cours du SDRA Le risque de surdistension alvéolaire associé à de grands volumes courants est connu depuis longtemps dans ses formes macroscopiques dites barotraumatiques (pneumothorax, pneumomédiastin, emphysème sous-cutané). En effet, les hautes pressions qui souvent se développent au cours de la ventilation mécanique conventionnelle étaient tenues responsables de ces altérations. Cependant, plusieurs études expérimentales (7, 8, 20) ont clairement montré que la surdistension alvéolaire liée à l' utilisation de volumes et donc de pressions trop élevés, même sur des poumons sains, était responsable aussi d' altérations microscopiques sous forme de lésions de la barrière alvéolo-capillaire induisant un œdème pulmonaire de type lésionnel indiscernable de celui observé chez les patients atteints du SDRA. Ces données ont amené à proposer une ventilation avec petits volumes courants pour réduire le risque de surdistension, au prix de niveaux plus élevés d' hypercapnie (concept de l' hypercapnie permissive) (12). L' effet bénéfique de la réduction du volume courant sur la mortalité au cours du SDRA a enfin été démontré par des études cliniques randomisées et contrôlées (13, 14). L' autre effet délétère de la ventilation au cours du SDRA est lié aux phénomènes de fermeture et réouverture alvéolaire survenant cycliquement en expiration et inspiration. En effet, il a été montré que la ventilation sans PEP, favorisant le collapsus alvéolaire téléexpiratoire, induisait un stress biologique témoigné par l' augmentation de cytokines intrapulmonaires (« biotrauma »), qui était largement atténuée en utilisant une PEP de 10 cmH2O (17). De plus, la fermeture et réouverture cycliques peuvent perturber la fonction du surfactant (21), favorisant la transmigration bactérienne (22, 23) et la libération de cytokines pro-inflammatoires dans la circulation systémique qui a été tenu responsable de la survenue 9 de la défaillance multi-viscérale souvent observée à la phase terminale du SDRA (24-28). Enfin, la présence de zones pulmonaire collabées, en plus de leur l' influence sur le shunt intrapulmonaire et donc l' oxygénation, favorisent les processus infectieux qui contribuent à augmenter ultérieurement la mortalité des patients atteints du SDRA. La persistance de zones pulmonaire collabées et/ou instables est donc délétère pour le poumon (« atelectrauma »). Optimiser les réglages ventilatoires, la PEP en premier lieu, pour ré-aérer ou recruter les parties du poumon normalement exclues de la ventilation est un objectif fondamental des stratégies ventilatoires protectrices aujourd' hui proposées (approche ventilatoire dite « open lung ») (29). Dans ce contexte, la prévention du dérecrutement ou de fermeture alvéolaire est particulièrement importante, d' autant plus que réouvrir des alvéoles collabés est beaucoup plus difficile que le maintenir ouverts. En effet, selon la loi de Laplace (P = 2T / R), la pression nécessaire pour détendre ou ouvrir un alvéole (P) est directement proportionnelle à la tension de surface (T), qui est normalement minimisée par le surfactant alvéolaire, et inversement proportionnelle au rayon de l' alvéole (R). Il apparaît donc évident que la pression nécessaire à réouvrir un alvéole collabé est beaucoup plus importante de celle nécessaire à le maintenir ouvert. Le potentiel lésionnel de ce phénomène a été étudié par Mead et al. (30). Ces auteurs modélisaient un poumon non homogène avec une région atelectasique entourée par des régions normalement aérées et démontraient que, à cause d' une interdépendance mécanique entre les différentes zones du poumon, la pression nécessaire pour réouvrir le région atelectasique dans ces conditions est d' environ 140 cmH2O, ce qui impose un stress dramatique aux régions adjacentes normalement aérées. 10 II. PRESENTATION DU TRAVAIL 11 II.1. Objectifs de ce travail de thèse d’Université Dans le cadre de ce travail de thèse d’Université, nous avons voulu établir les circonstances au cours desquelles le dérecrutement alvéolaire pourrait se réaliser au cours du SDRA et évaluer des moyens pour le prévenir. A partir de ce fil conducteur nous avons proposé le schéma expérimental suivant : 1. effet de la réduction du volume courant sur le dérecrutement alvéolaire, 2. effet des manœuvres de recrutement sur le dérecrutement alvéolaire, 3. effet de la PEP sur le dérecrutement alvéolaire, 4. prévention du dérecrutement alvéolaire par l’application de la PEP et importance de l’analyse de pressions alvéolaires de fermeture, 5. effet des aspirations trachéales sur le dérecrutement alvéolaire et sa prévention, 6. effets de la fibroscopie bronchique sur l’oxygénation et sur l’évolution de la défaillance respiratoire et leur prévention. II.2. Publications sur lesquelles se base ce travail de thèse d’Université Les points 1, 2 et 3 seront l’objet d’un premier article intitulé « Influence of Tidal Volume on Alveolar Recruitment. Respective Role of PEEP and a Recruitment Maneuver ». Le point 4 sera abordé dans un second article intitulé « Alveolar Derecruitment at Decremental Positive End-Expiratory Pressure Levels in Acute Lung Injury. Comparison with the Lower Inflection Point, Oxygenation, and Compliance ». Le point 5 sera abordé dans le cadre d’un troisième article intitulé « Prevention of Endotracheal Suctioning-induced Alveolar Derecruitment in Acute Lung Injury ». Le point 6 sera l’objet d’un quatrième article intitulé « Continuous Positive Airway Pressure during Fiberoptic Bronchoscopy in Hypoxemic Patients. A Randomized Double-Blind Study Using A New Device ». 12 Après un rappel de données cliniques et expérimentales sur l’intérêt de l’évaluation des propriétés mécaniques du système respiratoire et du recrutement alvéolaire au cours du SDRA, nous allons détailler les résultats des expériences cliniques constituant les quatre articles de ce travail de thèse. 13 III. LA COURBE PRESSION-VOLUME DANS LE SDRA 14 III.1. Intérêt de l'analyse de la mécanique respiratoire au cours du SDRA Depuis sa première description, le SDRA a été reconnue comme une condition caractérisée par la réduction des volumes pulmonaires associée à des altérations spécifiques des propriétés mécaniques du système respiratoire (1). Les chercheurs et les cliniciens se sont très tôt intéressés à l’analyse de la mécanique respiratoire au cours du SDRA, essayant de corréler les altérations mécaniques avec la gravité de la pathologie et comme guide pour optimiser les réglages du ventilateur (31, 32). En 1972, Falke et al. décrivait les changements de la compliance dynamique et des boucles pression-volume induits par l’application d’une pression expiratoire positive (PEP) chez des patients atteints du SDRA (31). Peu d’années après, Suter et al. démontrait que la mesure de la compliance statique ou effective (calculée en divisant le volume courant par la différence entre la pression télé-inspiratoire et la pression télé-expiratoire) pouvait être utile pour déterminer le niveau de PEP associé à une fonction cardio-pulmonaire optimale (32). Dans leur étude, l’application d’une PEP correspondant à la compliance statique la plus élevée permettait d’obtenir le meilleur transport d’oxygène et le plus faible volume d’espace mort, ce qui suggérait un recrutement alvéolaire optimal sans surdistension. En effet, les altérations mécaniques du système respiratoire au cours du SDRA sont liées à la présence de zones pulmonaires collabées qui coexistent avec des zones relativement saines. Le but de la ventilation est la réouverture des territoires alvéolaires collabés (recrutement alvéolaire) en évitant la surdistension des zones saines. La surdistension et les phénomènes de fermeture-ouverture alvéolaires sont en effet les deux mécanismes physiopathologiques reconnus des lésions induites par la ventilation mécanique au cours du SDRA (atteinte pulmonaire associée au ventilateur ou Ventilator Associated Lung Injury des auteurs anglo-saxons) (33). L’analyse des altérations des propriétés mécaniques du système respiratoire au cours du SDRA est beaucoup plus complexe que celle obtenue par la mesure de la compliance statique, et l’importance de ce paramètre a été mise en discussion (34). En 15 effet la compliance statique varie en fonction du volume courant et de la PEP appliqués, en raison de la non linéarité de la relation pression-volume du système respiratoire dans le SDRA. La courbe pression-volume est une méthode physiologique classique employée depuis les années 40 pour décrire les propriétés mécaniques du système respiratoire (35). Très tôt dans l' histoire du SDRA l' utilisation de courbes pression-volume reflétant les altérations de la mécanique respiratoire ont été proposées pour guider la thérapeutique et en particulier le réglage ventilatoire. Dans les années 70, Bone et al. montraient l’utilité de la courbe pressionvolume dans le diagnostic du SDRA chez des patients sous ventilation mécanique (36). En suite, les études de l’équipe de François Lemaire et Alain Harf de Créteil ont décrit le rôle de la courbe pour la gestion ventilatoire des patients avec SDRA (37, 38). La courbe pression-volume est habituellement tracée en dessus d’un volume de référence qui est le volume d’équilibre élastique du système respiratoire. Ce volume correspond à la capacité résiduelle fonctionnelle ou, en cas d’hyperinflation dynamique, au volume pulmonaire télé-expiratoire. Chez les patients atteints du SDRA, la courbe pressionvolume inspiratoire en dessus de la capacité résiduelle fonctionnelle a une forme typiquement sigmoïde, qui est similaire à celle de la courbe pression-volume tracée à partir du volume résiduel jusqu’à la capacité pulmonaire totale chez des sujets sains. Cependant, dans ce dernier cas, la pente (ou la compliance) de la courbe dans la zone du volume courant est linéaire. En cours du SDRA, la diminution du nombre d’alvéoles normalement aérés réduit la zone de volume où la ventilation courant est placée, et la courbe en est aplatie. Sur cette courbe peuvent être décrits trois segments : une portion initiale avec une faible compliance (compliance initiale), une deuxième partie avec un compliance linéaire séparée de la première par ce qui est appelé un point d' inflexion inférieur (PFLEXinf), enfin un nouveau point d’inflexion supérieure (PFLEXsup) au delà du quel la courbe s’aplatit à nouveau. 16 Une grande partie de l' histoire de la courbe pression-volume a été consacrée à la mise au point de nouvelles techniques, avec deux objectifs. Le premier objectif est de rendre cette technique accessible aux réanimateurs afin d' envisager son utilisation pour le réglage des paramètres ventilatoires au lit du malade. La deuxième raison a été de s' affranchir des problèmes méthodologiques qui influaient sur les résultats de la courbe. En effet de nombreux éléments peuvent influencer la forme de la courbe qui devient alors plus liée à la technique elle-même qu' aux propriétés mécaniques du poumon en train d' être ventilé. III.2. Techniques d’acquisition de la courbe pression-volume La courbe pression-volume décrit le comportement statique du système respiratoire et donne des renseignements sur les structures mécaniques du système (poumon, cage thoracique et voies aériennes) (35, 36, 39, 40). Ces structures sont décrites par leurs propriétés résistives et élastiques. Quand la pathologie intéresse primairement les poumons (la composante élastique principale du système respiratoire), l’analyse des propriétés élastiques du système respiratoire est la plus importante. Pour réaliser cet objectif, il faut éliminer l’influence des facteurs résistifs, non élastiques et des muscles respiratoires sur les pressions mesurées. Il est donc nécessaire d’obtenir des conditions statiques ou quasi statiques, alors que le patient est généralement profondément sédaté et paralysé. Les propriétés viscoélastiques du système respiratoire peuvent également influencer la courbe pressionvolume, au moins dans des conditions dynamiques (41). Au cours de la ventilation mécanique, la pression dans les voies aériennes est dépendante du débit, du volume et de la PEP générés par le ventilateur, ainsi que des propriétés mécaniques du système respiratoire. A chaque instant, l’équation de mouvement permet de décrire la relation entre la pression des voies aériennes et les propriétés mécaniques de l’ensemble poumons-cage thoracique : 17 (Équation 1) PVA = PRES + PEL + PEP où PVA est la pression dans les voies aériennes, PRES est la pression résistive et PEL est la pression élastique. La pression résistive, nécessaire à vaincre les résistances du système, varie en fonction du débit insufflé (V’) et de la résistance du système respiratoire (R), alors que la pression élastique, nécessaire à vaincre les forces de retour élastique du système, dépend du volume insufflé (V) et de l’elastance du système respiratoire (E). On peut donc réécrire l’équation 1 : (Équation 2) PVA = (V’ × R) + (V × E) + PEP Basées sur ces conditions préliminaires, les techniques de mesure de la courbe pressionvolume peuvent être statiques ou quasi-statiques. En utilisant les techniques statiques, la pression des voies aériennes est mesurée au cours d’une pause télé-inspiratoire où le débit est nul. Le premier terme de l’équation 2 (V’ × R) s’annule et, si l’on connaît le volume insufflé (V), on peut calculer l’elastance (et son réciproque la compliance) du système respiratoire. Le point statique ainsi mesuré représente un point de la courbe pression-volume. Plusieurs points sont nécessaires pour tracer l’ensemble de la courbe. Avec les techniques quasi-statiques, les propriétés élastiques du système peuvent être mesurées dans des conditions dynamiques, à condition que le débit soit suffisamment faible pour que la pression résistive (V’ × R, dans l’équation 2) puisse être négligée. Une approche différente consiste à mesurer la pression résistive en utilisant un débit oscillant. La pression élastique peut être ensuite calculée à partir de la pression des voies aériennes selon l’équation 1. Cette nouvelle méthode, que nous avons 18 utilisé dans les études rapportés, permet de quantifier précisément et simplement les pression élastiques et résistives sans approximation. Avec n’importe quelle technique, la mesure simultanée des pressions des voies aériennes et œsophagienne (équivalente à la pression pleurale) permet de tracer les courbes pression-volume du poumon et de la cage thoracique. III.2.a. La super-seringue La méthode de la super-seringue fut la première décrite pour la mesure de la courbe pression-volume statique chez le patient présentant un SDRA (38, 42). Le patient est déconnecté du ventilateur, pour permettre une expiration jusqu' au volume de relaxation du système respiratoire. Après avoir connecté la super-seringue, on insuffle, par paliers de 50100 mL, un volume total de 1,5 à 2 L d' oxygène pur, jusqu' à atteindre une pression de 40 à 50 cmH2O. A chaque palier, une pause permet la mesure de la pression et du volume correspondant. L' expiration se fait de la même façon que l' insufflation, avec un retour du système respiratoire à son volume d' équilibre (43, 44). L’ensemble de la courbe pressionvolume est ensuite reconstruit en connectant tous les points mesurés. Cette méthode de référence a été largement utilisée comme outil physiologique, elle présente cependant de nombreux inconvénients qui ont limités son application clinique (45, 46). En effet, la manœuvre est relativement longue et la déconnexion du patient du ventilateur peut être parfois mal tolérée. D’autre part, un équipement spécial est nécessaire. De plus, la courbe obtenue avec cette technique peut être influencée par la consommation d’oxygène liée aux échanges gazeux qui se poursuivent pendant les mesures et par des changements de la température et de l’humidité des gaz insufflés. Ces facteurs rendent les résultats difficiles à interpréter. 19 III.2.b. Les occlusions multiples La méthode des occlusions multiples utilise les capteurs du ventilateur pour mesurer les volumes et les pressions au cours de la ventilation mécanique en débit contrôlé (47, 48). La PEP intrinsèque est mesurée, grâce à une occlusion télé-expiratoire, avant chaque cycle étudié pour assurer la stabilité du volume pulmonaire à fin d’expiration (49). Pour une ventilation minute donnée, la modification de la fréquence respiratoire permet de délivrer différents volumes courants avec un débit inspiratoire constant. A la fin de chaque insufflation, la pression est mesurée au cours d’une occlusion télé-inspiratoire, alors que le volume est mesuré pendant l’expiration qui lui succède. Tous les points ainsi acquis permettent ensuite de reconstruire l’ensemble de la courbe pression-volume. Cette technique ne requiert donc pas la déconnexion du patient du ventilateur et, de plus, permet d’enregistrer la courbe pressionvolume avec et sans PEP, ce qui autorise le calcul du recrutement alvéolaire induit par la PEP (48, 50, 51). L’inconvénient principal de cette technique est lié au fait que l’acquisition d’un nombre de points suffisant (15 à 20) pour reconstruire l’ensemble de la courbe peut s’avérer très long et la procédure est plutôt complexe. Par ailleurs, l' insufflation séquentielle des différents volumes courants peut modifier l' histoire du volume pulmonaire et influencer ainsi la forme de la courbe pression-volume. Pour limiter ce phénomène, il est nécessaire de respecter un délai suffisant entre les différents cycles, ce qui allonge d’autant la durée de l’acquisition. Les méthodes statiques, longtemps considérées comme les méthodes de référence, présentent des inconvénients non négligeables, qui rendent difficile leur réalisation et l’interprétation des résultats en routine clinique. Des efforts ont été donc réalisés pour développer des méthodes dynamiques plus faciles à réaliser et souvent mieux tolérées par les patients. 20 III.2.c. Insufflation à débit lent Cette technique est basée sur le concept que, au cours d’une insufflation à débit constant, la pression dans les voies aériennes change directement en fonction de la compliance du système respiratoire (52). L’enregistrement continu de la pression dans les voies aériennes au cours de l’insufflation à débit constant d’un volume d’environ 1,5 L permet d’obtenir très simplement l’ensemble de la courbe pression-volume, à condition que le débit utilisé soit suffisamment faible pour rendre négligeable la pression résistive. Plusieurs auteurs ont comparé cette technique aux méthodes statiques (super-seringue et occlusions multiples) avec d’excellents résultats en terme de reproductibilité (50, 53). Servillo et al. ont récemment décrit une technique d’insufflation à débit lent (15 L/min) qui a été comparé aux occlusions multiples (54). La concordance entre les deux techniques était bonne pour la compliance linéaire et le PFLEXinf, alors que des petites différences étaient retrouvés pour le PFLEXsup chez certains patients. Cela reflète probablement l’influence des phénomènes viscoélastiques à hauts volumes pulmonaires (41). Rodriguez et al. ont comparé la technique d’insufflation lente réalisée avec un ventilateur classique à celle des occlusions multiples (55). La concordance entre les deux techniques était bonne, mais plus de trente minutes étaient nécessaires pour obtenir la courbe pression-volume avec la méthode des occlusions multiples contre trois minutes avec l’insufflation à débit lent. Ces résultats ont été récemment confirmé par Lu et al. (56). Les auteurs ont essayé d' identifier la valeur de débit nécessaire pour pouvoir s' affranchir de la composant résistive de la pression mesurée dans les voies aériennes. Ils ont comparés les courbes pression-volume obtenues avec l' insufflation lente en utilisant deux niveaux de débit (3 et 9 L/min) à celles enregistrées avec la super-seringue et avec les occlusions multiples. Les courbes tracées avec les méthodes statiques et avec le débit de 3 L/min étaient superposées, alors que les courbes obtenus avec le débit de 9 L/min étaient très légèrement décalées vers la droite en raison de la pression résistive. Cette pression résistive 21 était en tout cas inférieure à 1 cmH2O et sa relevance clinique était donc limitée. Néanmoins, la réalisation de la technique d' insufflation lente nécessite de pouvoir régler un débit suffisamment réduit sur le ventilateur. Cette manœuvre n’est pas réalisable sur tous les ventilateurs, en raison de limites technologiques. Svantesson et al. ont récemment mis au point une technique où le débit lent utilisé n’était pas constant mais oscillant, ce qui permettait le calcul très précis de la pression résistive à partir de la pression dans les voies aériennes, et donc de la pression élastique (57). Cette manœuvre était réalisée grâce un système électronique qui permettait de contrôler un ventilateur (Siemens Servo Ventilator 900C) via un ordinateur. Les auteurs ont montré que la résistance inspiratoire mesurée avec cette méthode était similaire à celle obtenue avec la technique de l' interruption du débit. Une excellente concordance entre les courbes enregistrées avec les méthodes du débit lent sinusoïdal et constant était aussi retrouvée. Jonson et al. ont confirmés ces résultats en comparant les techniques du débit oscillant et des occlusions multiples chez des patients avec SDRA (58). Cependant, des différences entre ces deux techniques ont pu être observées sur la partie supérieure de la courbe pression-volume, à hauts volumes pulmonaires. Ces différences sont induites par les forces de rétraction viscoélastiques qui surviennent dès que l’on se trouve dans des conditions dynamiques (59). La ventilation étant un processus dynamique, ces forces qui s’appliquent aux alvéoles sont probablement importantes à prendre en considération. La technique du débit oscillant permet donc de mesurer précisément la courbe pression-volume avec des débits d’insufflation plus rapides, ce qui réduit la durée d' acquisition et améliore d’autant la tolérance clinique. En conclusion, la technique de l’insufflation à débit lent présente de nombreux avantages par rapport aux techniques précédemment décrites. En effet, en plus de sa simplicité, cette technique peut être obtenue en une seule manœuvre, à l’aide de nombreux ventilateurs et sans qu’aucun matériel supplémentaire ne soit nécessaire. De plus, elle ne 22 nécessite pas de déconnexion du patient du ventilateur et peut être aisément réalisée à différents niveaux de PEP. III.3. Interprétation classique de la courbe pression-volume dans le SDRA Plusieurs études ont essayés de clarifier la signification des points d’inflexion, dans l’idée que cela aurait pu être utile pour optimiser le réglage ventilatoire dans le SDRA. Les changements de la courbe induits par différentes stratégies ventilatoires ainsi que par l’évolution de la pathologie ont été aussi décrits. Matamis et al. ont utilisé la technique de la super-seringue pour décrire les modifications de la courbe pression-volume au cours de l' évolution du SDRA (38). Ainsi les auteurs ont pu montrer que les altérations de la mécanique respiratoire du système respiratoire étaient corrélées à l' histoire naturelle de la maladie. La courbe pression-volume au stade initial du SDRA était caractérisée par la présence d' un PFLEXinf, mais la compliance de la partie linéaire de la courbe était normale. Par contre, le stade tardif de la maladie, quand une fibrose interstitielle s' est probablement développée, était caractérisé par la réduction de la compliance inflexion linéaire et la disparition du PFLEXinf. En analogie avec la signification du point d' observé au dessous de la capacité résiduelle fonctionnelle chez les sujet sains, le PFLEXinf identifiable dans la phase initiale du SDRA était mis en relation avec la réouverture brutale des petites voies aériennes et/ou des unités alvéolaires collabées, se réalisant au cours de l' insufflation (40). Cette hypothèse était soutenue par l' observation qu’une PEP réglée juste en dessus de la pression correspondante à ce point entraînait une amélioration des gaz du sang et du shunt intrapulmonaire, suggérant un recrutement optimal. En effet, à cause de l' instabilité alvéolaire caractéristique du SDRA, les poumons ont tendance à se collaber quand la pression transpulmonaire chute au cours de l' expiration, en particulier dans les zones dépendantes où l' effet de la pression de gravité est majeur (60). 23 Au cours du SDRA, la compliance linéaire est réduite ce qui se traduit par un aplatissement de la courbe pression-volume. Cette réduction de la compliance linéaire a été initialement mise en relation avec une augmentation de la rigidité pulmonaire (61). D' autres études ont ensuite démontré que les altérations des propriétés élastiques du système thoracopulmonaire étaient liées à des mécanismes différents (19, 62, 63). En effet, les études expérimentales de Slutsky et al. (62) et de Grossman et al. (63) ont démontrées que la réduction de la compliance était corrélée à la réduction des zones aérées à cause de l' œdème et de l' inflammation pulmonaires. Gattinoni et al ont définitivement démontré cette hypothèse (19). En utilisant le scanner thoracique, ces auteurs ont montré une forte réduction des zones normalement aérées avec une distribution hétérogène des lésions pulmonaires. Les différents paramètres de la courbe pression-volume, y compris la compliance linéaire, étaient corrélés avec l' étendue des zones pulmonaires aérées, relativement épargnées par la maladie, alors qu' aucune relation n' existait avec les zones malades, non aérées. De plus, les auteurs ont pu montrer que, au cours du SDRA, la « compliance spécifique » (le rapport entre la compliance mesurée et le volume pulmonaire) n' est pas différent de celle des sujets sains, ce qui suggère que les territoires normalement aérés gardent une élasticité intrinsèque normale. Ainsi, le SDRA peut être considéré comme une pathologie pulmonaire restrictive où des zones normales coexistent avec des zones malades (concept du « baby lung »). La courbe pressionvolume permet seulement l' exploration des territoires pulmonaires normaux résiduels, pouvant expliquer l' aplatissement de la courbe observée chez les patients atteints du SDRA par rapport aux sujets sains. L' hétérogénéité des poumons dans le SDRA et la non linéarité de la relation pression-volume expliquent pourquoi la compliance statique est un descriptif pauvre des propriétés mécaniques du système respiratoire. Chez les sujets sains, un PFLEXsup est généralement identifié à des volumes pulmonaires correspondants à environ 90% de la capacité pulmonaire totale, alors que il apparaît à des 24 volumes beaucoup plus petits chez les patients avec SDRA. Au delà de ce point, toute variation des pressions s' accompagne de faibles variations des volumes, ce qui indique que l' étirement d' au moins certaines unités alvéolaires a atteint son maximum avec un risque important de surdistension. Parce que plusieurs études ont démontré que l' utilisation de grands volumes et/ou pressions au cours de la ventilation mécanique peut induire des lésions et être donc dangereuse pour le poumon (8, 17, 20), une attention particulière s' est concentrée sur le PFLEXsup comme un possible marqueur de la surdistension alvéolaire. Roupie et al. ont montré que, si l' on utilisait des volumes courants traditionnels (compris entre 9 et 12 mL/kg) associés à une PEP moyenne de 10 cmH2O, la pression télé-inspiratoire de plateau dépassait le PFLEXsup chez la plupart (70-100%) des malades atteints du SDRA (64). Une réduction drastique du volume courant (6 mL/kg) était nécessaire pour maintenir la pression de plateau au dessous du PFLEXsup. Ceci a été la première étude à démontrer l' importance de la réduction du volume courante pour la protection pulmonaire. En conclusion, plusieurs études basées sur la courbe pression-volume ont permis de mieux comprendre la physiopathologie complexe du SDRA et forment la base de la protection pulmonaire au cours de la ventilation mécanique des ces patients. Le PFLEXinf a été considéré représenter la pression critique d' ouverture des unités alvéolaires et des petites voies aériennes collabées à cause de la maladie, tandis que le PFLEXsup pourrait indiquer le volume au delà du quel la surdistension alvéolaire se produit. La ventilation au dessous du PFLEXinf et en dessus du PFLEXsup pourrait donc être responsable d' un collapsus télé-expiratoire et d' une surdistension à fin d' inspiration, phénomènes qui sont associés à l' apparition et/ou à la progression des lésions pulmonaires (8, 16, 17, 20). Le réglage de la PEP au dessus du PFLEXinf et la limitation de la pression de plateau au dessous du PFLEXsup ont été recommandés pour protéger les poumons, en évitant l' apparition des nouvelles lésions pulmonaires (3, 65). Des études cliniques récentes, comparants cette stratégie ventilatoire 25 protectrice à une approche plus conventionnelle, ont démontré l' effet bénéfique d' une stratégie ventilatoire individualisée en fonction des données de la courbe pression-volume sur la mortalité et la progression de la réponse inflammatoire pulmonaire et systémique (13, 15). 26 IV. RECRUTEMENT ET DERECRUTEMENT ALVEOLAIRE 27 IV.1. Le dérecrutement alvéolaire au cours du SDRA Le SDRA est caractérisé par la réduction du volume pulmonaire normalement aéré du fait de l’instabilité alvéolaire, c’est à dire la tendance naturelle au dérecrutement, qui caractérise ce syndrome. Ce phénomène est amplifié par la présence d’unités alvéolaires pleines d’œdème inflammatoire, ainsi que par l’existence d’atélectasies de compression et/ou de dénitrogénation (66). Un grand nombre d’autres facteurs contribue à la réduction des volumes pulmonaires normalement accessibles à la ventilation au cours du SDRA. L’augmentation des forces thoraco-pulmonaires de rétraction élastique, la ventilation à bas volumes et pressions (67-70), l’utilisation de hautes concentrations d’oxygène favorisant les atélectasies de dénitrogénation (4, 6, 71), la sédation et la curarisation (72), le caractère monotone de la ventilation mécanique contrôlée (73, 74), la position allongée (75), ainsi que des procédures diagnostiques et thérapeutiques comme la fibroscopie bronchique (76) ou les aspirations trachéales périodiques (77), sont autant de facteurs qui tendent à majorer l' instabilité alvéolaire et le dérecrutement. IV.2. Le recrutement alvéolaire Le recrutement alvéolaire, c’est à dire l’ouverture d’alvéoles préalablement collabées ou, plus généralement, la ré-aération de territoires pulmonaires préalablement non accessibles à la ventilation, est un objectif fondamental de la ventilation mécanique au cours du SDRA. Cet objectif est réalisé primairement par l’application de la PEP. En effet, l’effet bénéfique de la PEP sur le recrutement et les échanges gazeux a été reconnu de la première description de ce syndrome (1). Depuis, la PEP est restée l’élément fondamental des stratégies ventilatoires de ces patients. Cependant, la mesure précise du recrutement induit par la PEP n’a pas été réalisée avant les années 90 (48, 50, 51). 28 IV.2.a. Quantification du recrutement alvéolaire à l’aide de la courbe pression-volume La mesure du recrutement à l’aide de la courbe pression-volume est basée sur les observations de Katz et al. (78). Ces auteurs ont montré que le volume pulmonaire téléexpiratoire enregistré pendant la ventilation en PEP était plus élevé de celui prédit, au même niveau de pression, par la relation pression-volume obtenue au cours de la ventilation sans PEP. Autrement dit, pour une même pression, le volume pulmonaire au dessus de la capacité résiduelle fonctionnelle était plus important quand le malade était préalablement ventilé en PEP que lorsqu' il était ventilé sans PEP. Cette observation suggère que des unités alvéolaires, collabées pendant la ventilation sans PEP, étaient ré-ouvertes ou recrutées par l’application de la PEP. Ranieri et al. ont été les premiers à proposer une méthode simple pour mesurer le recrutement alvéolaire basée sur l’analyse de la courbe pression-volume (48, 50, 51). Cette méthode consistait à comparer, pour une pression donnée, le volume pulmonaire mesuré quand le malade était ventilé en PEP avec le volume mesuré à la même pression au cours d’une insufflation débutante d’une pression télé-expiratoire nulle (PEP zéro). Pour ce faire, les courbes pression-volume enregistrées à différents niveaux de PEP étaient placées sur le même diagramme et rapportées au volume de relaxation du système respiratoire sans PEP, grâce à la mesure du volume télé-expiratoire en PEP au dessus du volume de relaxation sans PEP. Ce volume mesuré au cours d' une expiration prolongée pendant laquelle la PEP était brutalement interrompue représentait l' origine de la courbe pression-volume obtenue au niveau de PEP correspondant. Le recrutement alvéolaire, reflété par le décalage vers le haut de la courbe pression-volume en PEP par rapport à la courbe sans PEP, est quantifié par la différence de volume entre les deux courbes, pour une pression donnée. Au contraire, l’absence de recrutement est indiquée par la superposition des courbes enregistrée avec et sans PEP. 29 Ranieri et al. ont utilisé cette technique pour quantifier le recrutement alvéolaire induit par la PEP (48) et pour étudier l’influence de l’histoire de volume pulmonaire, c' est-à-dire le volume courant, sur ce recrutement (51). Par la suite, cette méthode a été employée pour analyser les mécanismes sous-jacents à la réouverture alvéolaire et leur relation avec le PFLEXinf (58). 30 V. MATERIELS ET METHODES 31 V.1. Courbe pression-volume (études 1 et 3) V.1.a. Le système de mesure Le système de mesure original créé par le Professeur Bjorn Jonson comprend un ventilateur de Réanimation (Servo Ventilator 900 C, Siemens-Elema, Suède), une interface permettant de convertir les signaux analogiques en signaux digitaux avec une fréquence d’échantillonnage de 50 Hz, et un ordinateur. Débit et pressions dans les voies aériennes sont mesuré grâce aux capteurs internes du ventilateur. Leur calibration est régulièrement vérifiée. Ainsi, pressions et débit sont mesurés et transmis à l’ordinateur. En retour, l’ordinateur peut contrôler sur le ventilateur la fréquence respiratoire, le niveau de PEP, et la ventilation minute (Figure 1). Un système de sécurité permet à tous moments de revenir aux réglages du ventilateur par un simple interrupteur. Figure 1. Schéma du système de mesure de la courbe pression-volume PATIENT Ligne expiratoire : contrôle PVA et V’E externe Ligne inspiratoire : V’I Servo Ventilator 900C control Contrôleur D/A PVA, V’ Amplificateurs A/D Interface V PEL Ordinateur Légende : PVA, pression des voies aériennes ; V’E et V’I, débit expiratoire et inspiratoire ; D/A et A/D, convertisseur digitale/analogique et analogique/digitale ; PEL, pression élastique ; V, volume. 32 V.1.b. Manœuvre pour l’acquisition de la courbe pression-volume Le malade est constamment ventilé au niveau de PEP réglé sur le ventilateur. Quand la procédure est engagée, l’ordinateur prend le contrôle du ventilateur. Une expiration prolongée de 6 secondes est réalisée soit au niveau de PEP préalable (courbe pression-volume en PEP) soit sans PEP. A la fin de cette expiration, une occlusion télé-expiratoire est réalisée afin de mesurer (avec ou sans PEP) la PEP intrinsèque. Immédiatement après cette occlusion, une insufflation à débit lent et oscillant (1 Hz) est réalisée, au cours de laquelle l’ordinateur enregistre la pression et le volume (Figure 2). Cette manœuvre est pré-programmée par l’investigateur qui définit le volume à insuffler, le débit, la fréquence des oscillations et les deux alarmes actives. Ces deux alarmes, qui interrompent automatiquement la manœuvre, sont la pression maximum (réglée dans la plupart des cas à 40 cmH2O) et le volume maximum qui est défini en fonction de la compliance du système respiratoire du patient et de la PEP de départ. Une fois la manœuvre terminée, l’ordinateur quitte automatiquement le contrôle du ventilateur pour revenir aux réglages préalables. Les pressions et les volumes enregistrés sont transférés sur une feuille de calcul (EXCEL ; Microsoft Office Pack). Le débit est automatiquement corrigé pour tenir compte du volume comprimé dans le circuit (compliance adiabatique et compliance du circuit). 33 Figure 2. Illustration de la manœuvre pour l’acquisition de la courbe pression-volume +1 0 Débit l/s 2 A 0 Volume, l 60 30 0 Pmax PEP Pression, cm H 2O PEZ Légende : PEP, pression expiratoire positive ; PEZ, pression expiratoire zéro; A, volume téléexpiratoire en PEP ; Pmax, pression de sécurité. V.1.c. Analyse de la courbe pression-volume La première étape de l’analyse de la courbe pression-volume consiste à déterminer la pression élastique à partir de la pression dans les voies aériennes. Il s’agit alors de soustraire la pression résistive à la pression mesurée dans les voies aériennes (PVA) (Figure 3). La pression trachéale (PTR) est d’abord calculée en retranchant la pression résistive liée à la sonde d’intubation (PREStube) selon la formule suivante : (Equation 3) PTR = PVA - PREStube = PVA - (K1 × V’ + K2 × V’ 2) où V’ est le débit d’insufflation et K1 et K2 sont deux constantes calculées in vitro pour les différents types de sonde d’intubation. 34 La pression trachéale ainsi calculée comprend la pression élastique (PEL) et la pression résistive liée aux résistances inspiratoires du système thoraco-pulmonaire (PRESRS) : (Equation 4) PTR = PEL + PRESRS Pendant la manœuvre d’insufflation à débit lent PTR varie en fonction du temps (t) parce que ces composants, PEL et PRESRS, varient respectivement en fonction du volume (V) et du débit : (Equation 5) PTR (t) = PEL (V) + PRESRS (V’) = PEL (V) + RRS × V’ (t) où RRS représente la résistance du système respiratoire. Le débit lent et oscillant est responsable de la variation sinusoïdale de la pression trachéale. La pression trachéale représente exactement la pression élastique à la fin de chaque oscillation lorsque le débit est égal à zéro. Entre ces points (5 ou 6 correspondant à 5 ou 6 oscillations pour une courbe sans PEP), la pression trachéale surestime la pression élastique d’une valeur correspondant à la pression résistive, PRESRS, qui varie proportionnellement au débit. Cette variation permet au système de calculer exactement la valeur de RRS qui représente la résistance inspiratoire moyenne du système thoraco-pulmonaire. V.1.d. Modélisation mathématique de la courbe pression-volume La courbe pression-volume est analysée selon un modèle mathématique qui considère la courbe comme comprenant trois segments séparés par un point d’inflexion inférieur (PFLEXinf) et un point d’inflexion supérieur (PFLEXsup) (Figure 3). Le segment compris entre 35 ces deux points d’inflexion est considéré comme linéaire. La compliance de ce segment est donc considérée constante. Ce segment est défini par l’équation suivante : (Equation 6) PEL (V) = PEL0 + V / CLIN où CLIN représente la compliance linéaire et PEL0 est l’intercepte extrapolée du segment linéaire avec l’axe de pression. La première partie de la courbe (en dessous du PFLEXinf) et la troisième partie (au dessus du PFLEXsup) étaient considérés comme curvilinéaires et modélisés selon une équation polynomiale du second degré. La compliance du premier segment augmentait linéairement avec le volume, du volume pulmonaire minimum (VMIN) au volume du PFLEXinf (VFLEXinf). A l’inverse, la compliance du troisième segment diminuait linéairement en fonction du volume, de sa valeur maximale, CLIN, jusqu’à zéro (au volume de distension maximum, VMAX). Les valeurs maximale et minimale du coefficient du second degré indiquaient les points auxquels ces deux segments curvilinéaires se séparaient significativement du segment linéaire central. Ces points représentaient respectivement le PFLEXinf et le PFLEXsup. Les paramètres qui définissent la courbe pression-volume élastique (VMIN, VFLEXinf, CLIN, le volume du PFLEXsup, et VMAX) sont automatiquement déterminés à partir de données brutes par une analyse dite « des déviations des moindres carrés » entre la pression élastique mesurée et l’équation qui décrit la pression élastique en une fonction du volume. 36 Figure 3. Etapes de calcul et de modélisation de la courbe pression-volume 1500 Pmes Volume, ml Pflexsup 1000 Ptr 500 Pflexinf Pel 0 0 20 40 Pression, cm H2O 60 Légende : Pmes, pression mesurée dans les voies aériennes ; Ptr, pression trachéale; Pel, pression élastique ; Pflexinf, point d’inflexion inférieur ; Pflexsup, point d’inflexion supérieur. V.2. Recrutement alvéolaire (études 1, 2 et 3) La première étape pour la mesure du recrutement alvéolaire est l’alignement des courbes pression-volume sans et avec PEP sur un axe de volume commun. Pour ce faire, il est nécessaire d’établir d’abord les coordonnées (pression et volume) des points de départ des courbes sans et avec PEP. Les coordonnées du premier point de la courbe pression-volume sans PEP sont, d’une part, la PEP intrinsèque mesurée après une expiration sans PEP de 6 secondes et, d’autre part, l’origine de l’axe de volume (zéro). La courbe pression-volume, 37 enregistrée après une expiration prolongée au niveau de PEP étudié, est réalignée sur le même axe de volume. Le premier point de cette courbe est défini par la PEP totale mesurée immédiatement après l’expiration prolongée en PEP et le volume correspondant (volume retenu par la PEP). Ce volume est calculé en soustrayant le volume enregistré pendant l’expiration en PEP (volume retenu par la PEP totale en PEP) de celui mesuré pendant l’expiration prolongée sans PEP (volume retenu par la PEP totale au dessus du volume de relaxation télé-expiratoire sans PEP). Après avoir placé les deux courbes pression-volume sans et avec PEP sur un axe de volume commun, la différence de volume entre les deux courbes correspond, pour une pression donnée, au volume recruté au niveau de PEP étudié. V.3. Courbes pression-volume multiples (étude 2) La méthode qui permet d’enregistrer dans une même procédure d’acquisition (d’une durée d’environ 5 minutes) plusieurs courbes pression-volume à des niveaux décroissants de PEP, est une adaptation de celle précédemment décrite. Avec cette technique, le malade reste toujours ventilé au niveau de PEP le plus haut et chaque courbe est obtenue après une expiration prolongée à ce niveau de PEP ou au niveau de PEP inférieur. En effet, entre chacune des courbes (obtenues à des niveaux progressivement décroissants de PEP), la ventilation est reprise avec les réglages et le niveau de PEP de base pendant une dizaine de cycles. Cette approche originale a été mise au point afin de normaliser l’histoire pulmonaire et de rendre utilisable cette technique en pratique clinique sans risque pour le malade. La partie « Methods » de l’article 2 illustre cette méthode en détail. La durée de l’insufflation, le volume maximum ainsi que la pression à ne pas dépasser sont prédéfinis par l’investigateur. Chaque courbe pression-volume est enregistrée au cours d’une manœuvre d’insufflation à débit lent et constant et apparaît sur l’écran de l’ordinateur 38 en temps réel. Une simple pression sur un interrupteur de secours permet à tout moment de quitter instantanément la procédure pour revenir aux réglages du ventilateur. La résistance du système respiratoire est calculée à partir de la pression et du débit inspiratoire selon l’équation de Varène et Jacquemin (79). Les restantes étapes pour la mesure de la pression élastique et la modélisation de la courbe ont été précédemment décrites. Les différentes courbes pression-volume sont replacées sur un axe de volume commun grâce à la mesure du volume lors de l’expiration du niveau de PEP le plus élevé au niveau de PEP étudié (par exemple de 15 à 10 cmH2O, puis de 15 à 5 cmH2O et enfin de 15 à zéro cmH2O). Le volume télé-expiratoire correspondant à la PEP de départ (la plus élevée) représente donc l’origine de l’axe de volume. Les courbes enregistrées à partir de niveaux progressivement décroissants de PEP sont ensuite replacées par rapport à la première selon une ordonnée négative. Le recrutement est ensuite mesuré avec la méthode précédemment décrite. V.4. Plethysmographie d’inductance (étude 3) Cette technique est utilisée pour la mesure non invasive des variations du volume thoraco-pulmonaire. Les transducteurs du plethysmographe sont des bobines isolées cousues en sinusoïde sur deux bandes élastiques larges 10 cm et reliées à des oscillateurs. Une bande est placée autour du thorax, au niveau des aisselles, et l’autre autour de l’abdomen, entre le rebord costal et la crête iliaque. Les inductances des bobines et les fréquences des oscillateurs associés varient avec la respiration en fonction des surfaces de section des zones concernées du thorax et de l’abdomen. En effet, cette technique est basé sur le concept que, chez les sujets en ventilation spontanée, le système respiratoire est formé de deux compartiments, la cage thoracique et l’abdomen, et le volume du système thoraco-pulmonaire change en fonction des 39 variations relative des sections de ces deux compartiments. Cependant, chez les malades curarisés, il n' y a aucune variation de la répartition thoraco-abdominal du volume et un seul compartiment peut être considéré (46). En pratique, comme tous les patients étudiés étaient curarisés, une seule bande (thoracique) a été placée pour enregistrer les changements du volume pulmonaire télé-expiratoire. La calibration de l’instrument est réalisée en comparant les changements du volume mesurés par le plethysmographe et ceux obtenus par l’intégration du signal du débit mesuré avec le pneumotachographe. La variation du volume pulmonaire est ensuite mesurée par la différence entre les volumes télé-expiratoires juste avant et après la condition étudiée. 40 VI. EFFET DES REGLAGES VENTILATOIRES SUR LE DERECRUTEMENT ALVEOLAIRE ET SA PREVENTION 41 VI.1. Première article Effet du volume courant, des manœuvres de recrutement et de la PEP Am J Respir Crit Care Med 2001 ; 163 (7) : 1609-13 (réf. 80) 42 VI.1.a. Introduction Dans ce premier article sont abordés trois des six situations que nous étudions dans le cadre de ce travail de thèse : l’effet du volume courant, des manœuvres de recrutement et de la PEP sur le dérecrutement alvéolaire au cours du SDRA. Bien que la ventilation mécanique soit la base du traitement symptomatique des patients atteints du SDRA, il est désormais reconnu que la ventilation elle-même pourrait être responsable de l’apparition et/ou l’aggravation des lésions pulmonaires par la surdistension et la fermeture-réouverture cyclique se produisant respectivement à hauts et à bas volumes pulmonaires (9, 16-18). Pour limiter ces deux phénomènes, il est actuellement recommandé de réduire le volume courant pour maintenir la pression de plateau inférieure à 30–35 cmH2O, en associant un niveau de PEP suffisant à prévenir le collapsus télé-expiratoire (3, 33). Cependant, si l’effet de la PEP sur le recrutement alvéolaire est bien connu depuis longtemps (1) et a été l’objet de plusieurs études, l’effet du volume courant sur le recrutement a été beaucoup moins étudié. En effet, si le volume courant influence le recrutement, on pourrait imaginer que sa réduction puisse se traduire en un dérecrutement alvéolaire rendant vain un des objectifs des stratégies ventilatoires actuellement recommandées. Nous avons réalisé cette étude pour établir l’effet du volume courant sur le recrutement alvéolaire, dans l’hypothèse que la réduction de ce volume puisse être responsable d’un dérecrutement. Nous avons ensuite évalué l’effet d’une manœuvre de recrutement ou reexpansion pulmonaire et de l’augmentation de la PEP sur le dérecrutement éventuellement induit par la réduction du volume courant. 43 VI.1.b. Matériels et méthodes Quinze malades atteints d’ALI (rapport PaO2/FiO2 inférieur à 300 mmHg) ou du SDRA (rapport PaO2/FIO2 inférieur à 200 mmHg) ont été inclus dans l’étude. Tous les patients avaient des sédatifs et des curares en infusion et étaient ventilés en modalité volume contrôlé (Tableau 1 de l’article). Chez tous les patients, nous avons d’abord réalisé une courbe pression-volume sans PEP et mesuré la pression correspondant au PFLEXinf. La PEP totale (la somme de la PEP externe, réglée sur le ventilateur, et de la PEP intrinsèque ou auto-PEP) a été ensuite réglée individuellement autour du PFLEXinf, alors que tous les autres paramètres ventilatoires (sauf le volume courant) ont été maintenus constants pendant toute la durée de l’étude. Les malades étaient successivement ventilés sur des périodes d’une heure avec un volume courant conventionnel (10 mL/kg de poids corporel sec) et un volume courant réduit (6 mL/kg de poids corporel sec), appliqués selon un ordre randomisé. A la fin de chaque période, après avoir réalisé les gaz du sang artériel, nous avons réalisé une première courbe pression-volume à partir du niveau de PEP auquel le malade était ventilé et une deuxième courbe pression-volume après une expiration prolongée pendant laquelle la PEP était éliminée. L’acquisition des courbes pression-volume a été réalisée avec la technique de l’insufflation à débit lent oscillant qui a été détaillée dans la partie V de la thèse (p. 32). La méthode utilisée pour quantifier le recrutement alvéolaire a été détaillée dans la partie V de la thèse (p. 37). Chez 10 patients, nous avons ensuite répété les mêmes mesures, avec chacun des deux volumes courants, juste après deux manœuvres de recrutement successives (deux cycles de 15 secondes chacun en pression contrôlée à 45 cmH2O) et une heure après avoir augmenté la PEP de 4 cmH2O. 44 VI.1.c. Résultats Chez les 15 patients, le PFLEXinf était de 10 ± 4 cmH2O, le deux volumes courants, réduit et conventionnel, étaient respectivement de 411 ± 55 mL et 664 ± 84 mL, la PEP totale était de 11 ± 4 cmH2O avec les deux volumes courants étudiés et la pression de plateau était de 23 ± 8 et 30 ± 10 cmH2O respectivement avec le volume courant réduit et conventionnel. Effet du volume courant sur le recrutement alvéolaire et sur les paramètres gazométriques artériels : pour la même PEP totale, le recrutement calculé sur une gamme de pressions élastiques de 15 à 30 cmH2O était significativement plus grand avec le volume courant conventionnel (Figure 1 de l’article). Le recrutement obtenu avec le volume courant réduit, exprimé en pourcentage du recrutement mesuré avec le volume courant conventionnel, était de 69% à la pression de 15 cmH2O et de 59% à 30 cmH2O. La PaO2 et le rapport PaO2/FiO2 n’étaient pas différents avec le deux volumes courants tandis que, comme attendu, la PaCO2 était significativement plus élevée avec le volume courant réduit. Effet d’une manœuvre de recrutement sur le dérecrutement induit par la réduction du volume courant : la réalisation d’une manœuvre de recrutement déterminait une augmentation significative du recrutement avec le volume courant réduit. Au contraire, le recrutement observé avec le volume courant conventionnel n’était pas modifié par la même manœuvre de recrutement. Par conséquent, le recrutement mesuré immédiatement après la manœuvre de recrutement était identique avec les deux volumes courants (Figure 1 de l’article). Effet de l’augmentation de la PEP sur le dérecrutement induit par la réduction du volume courant : après l’augmentation de la PEP, la PEP totale était de 17 ± 3 et 16 ± 3 cmH2O et la pression de plateau de 41 ± 9 et 32 ± 7 cmH2O respectivement avec le volume courant conventionnel et réduit. L’augmentation de la PEP était responsable d’une augmentation significative du recrutement avec les deux volumes courants (exprimé à 20 cmH2O : 175 ± 108 mL contre 332 ± 91 mL avec le volume courant réduit et 266 ± 157 mL 45 contre 464 ± 216 mL avec le volume courant conventionnel). Ce recrutement n’était plus différent entre les deux niveaux de volume courant (Figure 1 de l’article). VI.1.d. Discussion Les résultats de cette étude montrent que la réduction du volume courant selon le recommandations actuelles est responsable d’un dérecrutement alvéolaire alors que la PEP était réglée au point d' inflexion inférieur. Ce dérecrutement disparaît immédiatement après une manœuvre de recrutement, mais cette manœuvre n’est efficace que si le poumon a été préalablement dérecruté. L’augmentation de la PEP de 4 cmH2O au dessus de point d’inflexion inférieur permet de prévenir le dérecrutement induit par la réduction du volume courant. Plusieurs études ont suggéré que le recrutement alvéolaire dépend de la PEP et de la pression télé-inspiratoire (58, 81-85). De ce fait, un dérecrutement alvéolaire est attendu quand la pression de plateau est diminuée en conséquence de la seule réduction du volume courant, sans changements de la PEP. Cela est d’autant plus vrai que d’autres conditions favorisant le dérecrutement sont présentes, comme l’utilisation de hauts niveaux de fraction inspirée d’oxygène (par le mécanisme de la dénitrogénation de l’air alvéolaire) (6), la sédation et la paralysie, toutes très fréquentes chez les patients atteints du ALI ou du SDRA. D’autres auteurs ont évalué l’effet du volume courant sur le recrutement et la mécanique respiratoire. Ainsi, Cereda et al. ont montré que la ventilation à volume courant réduit induisait une diminution progressive de la compliance suggérant un dérecrutement temps-dépendant, qui était prévenu par l’augmentation de la PEP (70). Ranieri et al. ont mesuré le recrutement alvéolaire sur les courbes pression-volume avec deux niveaux de volume courant, conventionnel (10,4 mL/kg) et réduit (5,5 mL/kg) et la même PEP de 10 cmH2O (51). Leurs résultats montraient que l’application de la PEP avec le volume courant conventionnel 46 induisait une diminution progressive de la compliance témoignant d’une surdistension alvéolaire alors que, avec le volume courant réduit, elle induisait un recrutement progressif et significativement plus important qu’avec le volume courant plus grand. Des différences méthodologiques permettent probablement d’expliquer ces résultats contrastant des nôtres. En effet, l’acquisition des courbes pression-volume a été réalisée avec la technique des occlusions multiples dans l’étude de Ranieri et al. et avec la technique du débit lent oscillant dans notre étude. Dans le premier cas, pour l’acquisition de la courbe pression-volume sans PEP, les patients ont été ventilés sans PEP pendant 30-40 minutes, alors que les patients dans notre étude n’ont jamais été ventilés sans PEP et l’enregistrement de la courbe sans PEP a été réalisé juste après une seule expiration prolongée à PEP zéro. Il apparaît donc tout à fait possible que, dans l’étude de Ranieri et al., un dérecrutement progressif se soit produit quand les malades étaient ventilés sans PEP avec le volume courant réduit, alors que l’application du volume courant conventionnel aurait pu limiter ce dérecrutement. Plusieurs données, y compris les résultats de notre étude, suggèrent que le poumon est d’autant plus recrutable que la ventilation préalable n’a pas permis un recrutement optimal (58, 86). Plusieurs auteurs ont également constaté que l’effet de manœuvres de recrutement était plus évident quand la ventilation associait une PEP et des pressions de fin d’inspiration relativement faibles favorisant ainsi le dérecrutement (87). D’après cette hypothèse, un recrutement plus important avec un faible volume courant qu’avec un volume courant conventionnel est attendu avec la PEP. Il est donc possible d’interpréter les résultats de ces deux études dans le même sens. En effet, si la réduction du volume courant était responsable d’un dérecrutement qui rendait le poumon plus recrutable par une manœuvre de re-expansion dans notre étude, la ventilation sans PEP et avec un volume courant réduit rendait plus efficace la PEP en terme de recrutement alvéolaire dans l’étude de Ranieri et al. 47 Le résultat de notre étude ne permet pas de discriminer entre l’effet du volume courant et de la pression de plateau sur le recrutement alvéolaire. En effet, du fait que le volume courant a été modifié sans changer le niveau de PEP, la pression de plateau était modifiée en conséquence. Cependant, dans une autre étude réalisée pour répondre à cette question où le volume courant et la PEP étaient modifiés sans modifier la pression de plateau, le recrutement était significativement plus grande avec le volume courant réduit (6 mL/kg) associé à une PEP plus haute (14 cmH2O) qu’avec le volume courant de 10 mL/kg et une PEP plus faible (10 cmH2O) (88). Ces données suggèrent donc que l’effet positif de la PEP sur le recrutement est quantitativement plus important que le dérecrutement lié à la réduction du volume courant. VI.1.e. Conclusions Cette étude montre qu’une stratégie ventilatoire basée sur les recommandations actuelles (volume courant réduit et une PEP réglée proche du PFLEXinf) favorise l’instabilité et le collapsus alvéolaire. La réalisation d’une manœuvre de recrutement permet de contrebalancer le dérecrutement provoqué par la réduction du volume courant alors que l’augmentation de la PEP permet de le prévenir. De plus, nos résultats permettent de clarifier des aspects du mécanisme du recrutement alvéolaire, suggérant qu’aussi la pression de plateau a une influence sur le recrutement bien que moins importante que la PEP. Cependant la question concernant le choix du niveau optimal de la PEP reste débattue. Les expériences ultérieures permettront d’établir si le PFLEXinf ou l’analyse des pressions alvéolaires de fermeture réalisée par la quantification du dérecrutement associé à la réduction de la PEP pourraient être utiles pour le réglage optimal de la PEP. 48 JEAN-CHRISTOPHE RICHARD, SALVATORE M. MAGGIORE, BJORN JONSON, JORDI MANCEBO, FRANCOIS LEMAIRE, and LAURENT BROCHARD Medical Intensive Care Unit and INSERM U 492, Henri Mondor Hospital, University Paris XII, Créteil, France Am J Respir Crit Care Med 2001 ; 163 (7) : 1609-13 49 VI.2. Second article Prévention du dérecrutement alvéolaire par l’application de la PEP : importance de l’analyse de pressions alvéolaires de fermeture Am J Respir Crit Care Med 2001 ; 164 (5) : 795-801 (réf. 86) 50 VI.2.a. Introduction Dans cette étude nous avons abordé le quatrième point de notre fil directeur : prévention du dérecrutement alvéolaire par l’application de la PEP et importance de l’analyse de pressions alvéolaires de fermeture. Comme nous l’avons vu dans l’étude précédente, la PEP est le moyen plus efficace pour prévenir le dérecrutement induit par la réduction du volume courant au cours du SDRA. La question concernant le réglage optimal de la PEP reste ouverte. Plusieurs auteurs ont suggéré d’utiliser le PFLEXinf souvent identifié sur la courbe pression-volume des patients atteints du SDRA pour le réglage de la PEP. En effet, le PFLEXinf de la courbe pression-volume a été considéré représenter la pression critique d’ouverture des petites voies aériennes et/ou des unités alvéolaires collabées (38). Cette hypothèse était renforcée par les résultats d’une étude montrant que la réduction du volume courant associée au réglage de la PEP 2 cmH2O au dessus du PFLEXinf permettait de réduire la mortalité par rapport à une approche plus conventionnelle (13). Cependant, des études récentes suggèrent que le recrutement se poursuit bien au-delà du PFLEXinf et que ce point soit pauvrement corrélé avec l’ouverture alvéolaire (58, 80, 82, 89). De plus, la PEP est une manœuvre expiratoire réalisée pour empêcher le collapsus alvéolaire télé-expiratoire alors que le PFLEXinf est une caractéristique de la partie inspiratoire de la courbe pression-volume. Il serait donc tout à fait logique de régler la PEP en fonction des pressions critiques de fermeture alvéolaire. En effet, pour savoir si le PFLEXinf est le meilleur paramètre pour le réglage de la PEP, il faudrait connaître la relation entre ce point et les pressions de fermeture alvéolaire. Nous avons donc réalisé cette étude pour analyser la relation entre le PFLEXinf et les pressions de fermeture alvéolaire, dans l’hypothèse que le PFLEXinf n’ait pas de relation avec la fermeture alvéolaire. 51 VI.2.b. Matériels et méthodes Seize malades atteints du ALI, dont quatorze avec un SDRA, ont été inclus dans l’étude. Tous étaient sédatés, curarisés et ventilés en modalité volume contrôlé (Tableau 1 de l’article). La PEP a été réglée à 20 cmH2O chez 7 patients et à 15 cmH2O chez 9 malades, de façon à éviter des pressions de plateau excessivement hautes (supérieures à 40 cmH2O) et/ou de retentissement hémodynamique (chute de la pression artérielle systémique supérieure à 20 mmHg). Après une période de stabilisation, nous avons enregistré des courbes pressionvolume multiples à partir du niveau de PEP le plus élevé jusqu’à PEP zéro par palier de 5 cmH2O. Pour chaque malade et en fonction du niveau initiale de PEP, nous avons donc obtenu 4 (15, 10, 5 et 0 cmH2O) ou 5 (20, 15, 10, 5 et 0 cmH2O) courbes tracées sur le même graphique et rapportées au volume d’équilibre du système respiratoire à la pression atmosphérique. Les malades étaient ensuite ventilés pour une durée de 20 minutes à chacun des niveaux de PEP étudiés et des gaz du sang étaient réalisés à la fin de chaque période. Les méthodes utilisées pour l’acquisition des courbes pression-volume et pour quantifier le recrutement alvéolaire ont été détaillée dans la partie V de la thèse (p. 37 et 38) (Figures 1 et 2 de l’article). VI.2.c. Résultats et Discussion Tolérance de la nouvelle technique d’acquisition des courbes pression-volume multiples : cette nouvelle technique d’acquisition de courbes pression-volume multiples était très rapide (4-5 minutes étaient nécessaires pour l’enregistrement de 4 ou 5 courbes) et tout à fait bien tolérée par tous les malades. Effet de la réduction de la PEP sur le dérecrutement et analyse de la relation entre les pressions alvéolaires de fermeture et le PFLEXinf : de façon surprenante, un dérecrutement était observé de la première diminution de la PEP (de 20 à 15 cmH2O ou de 15 à 10 cmH2O) chez 52 tous les malades, malgré un niveau de PEP de départ très élevé (Tableau 2 et Figure 2 de l’article). Ce dérecrutement était uniformément réparti entre les différents décréments de PEP, ce qui suggère que les pressions alvéolaires de fermeture étaient étendues sur une large gamme de pressions (Figure 3 de l’article). En effet, notre hypothèse était que, si la fermeture alvéolaire débutait par exemple à 15 cmH2O, les volumes dérecrutés avec la PEP de 20 cmH2O et la PEP de 15 cmH2O seraient similaires. Par contre, nous n’avons pas retrouvé un niveau de PEP au dessus de laquelle le dérecrutement n’augmentait plus, ce qui démontre que les pressions alvéolaires de fermeture seraient étendues sur un intervalle très large. Aucune corrélation n’était retrouvée entre les différents paliers de dérecrutement lié à la diminution de la PEP et le PFLEXinf et ce point ne semble donc pas avoir de relation avec la fermeture alvéolaire. Ces résultats sont en accord avec ceux rapportés dans la littérature (82, 84, 85, 90). Crotti et al. et Pelosi et al. ont également montré, en utilisant la technique du scanner thoracique, que le dérecrutement est étendu sur un vaste gamme de pressions et apparaît déjà à des niveaux de PEP élevés (84, 85). Hickling a montré, sur un modèle mathématique, que le PFLEXinf était pauvrement corrélé soit avec l’ouverture et la fermeture alvéolaire (82, 90). Ainsi, le PFLEXinf pourrait indiquer des poumons atteints de façon homogène et donc recrutables avec un risque minimal de surdistension (91), mais il ne peut pas être employé pour le réglage optimal de la PEP. Effet du dérecrutement sur l’oxygénation : la réduction progressive de la PEP était associée à une réduction significative du rapport PaO2/FiO2. La variation du rapport PaO2/FiO2 entre la PEP de 15 et 5 cmH2O était significativement corrélée au volume dérecruté entre les niveaux de PEP correspondants (Figure 4 de l’article). La relation entre le recrutement et les paramètres d’oxygénation a été montrée par d’autres auteurs (31, 48, 92) et elle est attendue au cours du SDRA. En effet, la présence d’alvéoles non ventilées est un des éléments déterminant du shunt intrapulmonaire et donc de la gravité de l’hypoxémie observée 53 dans ce syndrome. Par conséquent toute mesure permettant d’obtenir un recrutement alvéolaire se traduira théoriquement par une réduction du shunt et une amélioration des échanges gazeux. Effet du dérecrutement sur la compliance linéaire : la réduction de la PEP était associée à une augmentation progressive de la compliance de la partie linéaire de la courbe pressionvolume sans PEP (Tableau 3 de l’article). La compliance linéaire était significativement corrélée au dérecrutement et au rapport PaO2/FiO2 mesuré à la PEP de 15 cmH2O (Figure 5 de l’article), ce qui suggère que ce paramètre pourrait indiquer le recrutement alvéolaire potentiel. Ce résultat est en accord avec les données sur modèle mathématique de Hickling (82) et les résultats obtenus sur patients par Jonson et al. (58) suggérant que la faible compliance retrouvé en PEP par rapport à PEP zéro pourrait indiquer un recrutement optimal. Une compliance linéaire élevée sur la courbe pression-volume sans PEP suggère donc un poumon très recrutable. VI.2.d. Conclusions Cette étude illustre la faisabilité de la nouvelle technique pour l’enregistrement de courbes pression-volume multiples. Elle nous a permis de montrer que la fermeture alvéolaire est un phénomène progressif et continu, débutant déjà à des niveaux de pression élevés. Un certain degré de fermeture alvéolaire, au moins dans certaines parties du poumon, est donc inévitable, malgré l’utilisation d’une PEP élevée. Le PFLEXinf n’a pas de relation avec la fermeture alvéolaire et il ne peut pas être utilisé pour le réglage optimal de la PEP. Nos résultats indiquent qu’il existe une corrélation entre le dérecrutement et l’oxygénation, bien que d’autres paramètres, hémodynamiques en premier lieu, peuvent aussi influencer les échanges gazeux. Une corrélation très forte existe aussi entre la compliance linéaire de la courbe pression-volume sans PEP et le recrutement obtenu avec l’application d’un niveau 54 élevé de PEP, aussi bien qu’avec le rapport PaO2/FiO2, suggérant que ce paramètre reflète la recrutabilité du système respiratoire avec la PEP. 55 ! " # # " $% $ ! SALVATORE M. MAGGIORE, BJÖRN JONSON, JEAN-CHRISTOPHE RICHARD, SAMIR JABER, FRANÇOIS LEMAIRE, and LAURENT BROCHARD Medical Intensive Care Unit, INSERM U492, Henri Mondor Teaching Hospital, AP-HP, Paris XII University, Créteil, France; and Department of Clinical Physiology, Lund University Hospital, Lund, Sweden Am J Respir Crit Care Med 2001 ; 164 (5) : 795-801 56 VII. EFFET DES PROCEDURES DIAGNOSTIQUES ET THERAPEUTIQUES SUR LE DERECRUTEMENT ALVEOLAIRE ET L’OXYGENATION ET LEUR PREVENTION 57 VII.1. Troisième article Effet des aspirations trachéales sur le dérecrutement alvéolaire Am J Respir Crit Care Med 2003 ; 167 (9) : 1215–1224 (réf. 93) 58 VII.1.a. Introduction Dans cette étude nous avons abordé le cinquième point du travail de ce thèse : analyser les conséquences en terme de dérecrutement alvéolaire d’une procédure thérapeutique très commune, l’aspiration trachéale, et évaluer des techniques pour la prévention du dérecrutement lié à cette procédure. L’élimination des sécrétions bronchiques est perturbée au cours de la ventilation mécanique par la présence de la sonde d' intubation et la réduction d’efficacité ou la perte de la toux, la diminution de la clairance mucociliaire du fait de la sédation médicamenteuse et la position allongée. Des aspirations répétées et régulières des sécrétions trachéobronchiques sont donc nécessaires pour éviter l’encombrement bronchique, l’obstruction de la sonde d’intubation et, de ce fait, l’apparition ou l’aggravation d’atélectasies et infections. Cependant l’aspiration est une procédure invasive, pouvant entraîner des effets délétères sur le système respiratoire, particulièrement au cours des pathologies pulmonaires le plus graves. En effet, l’aspiration trachéale va entraîner la perte de la pression positive dans les alvéoles, favorisant le dérecrutement et l’aggravation de l’hypoxémie (77). La réouverture des alvéoles collabées nécessite de hautes pressions d’insufflation, jusqu’à 60-70 cmH2O (94), qui augmentent considérablement le risque de barotraumatisme et/ou de volutraumatisme à l’origine de l’aggravation de la pathologie pulmonaire (8). La périodicité des manœuvres d' aspiration favorise le phénomènes cycliques de fermeture et réouverture des territoires alvéolaires plus instables. Ces phénomènes sont à l’origine d’une atteinte alvéolaire, surtout en cas d’altération du surfactant (18), et d’une amplification de la réponse inflammatoire pulmonaire et systémique (16, 17) récemment impliquée dans l' apparition et/ou l' aggravation des lésions pulmonaires (33) et dans la genèse du syndrome de défaillance multi-viscérale, principale cause de mortalité du SDRA (24, 25, 95). La prévention du dérecrutement lié à l’aspiration 59 trachéale a donc un rôle marquant dans le contexte de la protection pulmonaire et systémique à la base des modernes stratégies ventilatoires au cours du SDRA (13, 30, 96-98). La plupart des études publiées sur le sujet s’intéresse à la prévention ou correction de l’hypoxémie associée à cette procédure. Par ailleurs, l’effet de l’aspiration trachéale sur les volumes pulmonaires a été peu étudié (77, 99, 100), alors qu’aucune étude n’a évaluée l’influence des aspirations sur le recrutement ou le dérecrutement alvéolaire. Nous avons donc abordé la problématique de la prévention du dérecrutement induit par l’aspiration trachéale avec les objectifs suivants : • analyser l’étendue de la perte de volume pulmonaire au cours de l’aspiration trachéale, essayant d’établir les rôles respectifs de la perte de la PEP et de l’application de la pression négative sur cette perte de volume ; • analyser l’effet de différentes techniques d’aspiration trachéale sur le dérecrutement au cours du SDRA ; • enfin, évaluer l’efficacité d’une manœuvre de recrutement réalisée pendant l’aspiration trachéale dans la prévention du dérecrutement associé à cette procédure. VII.1.b. Matériels et méthodes Neuf malades avec une atteinte pulmonaire aiguë, dont huit atteints d’un SDRA, ont été inclus dans l’étude. Tous étaient sédatés, curarisés et ventilés en modalité volume contrôlé avec une PEP moyenne à 12 cmH2O (Tableau 1 de l’article). Chez tous les patients, cinq manœuvres d’aspiration trachéale, espacées d’au moins 30 minutes, ont été réalisées avec différentes techniques selon un ordre randomisé : 1. après déconnexion du patient du ventilateur ; 2. sans déconnexion, utilisant l’opercule du raccord annelé pour l’introduction de la sonde d’aspiration ; 60 3. sans déconnexion, avec un système d’aspiration fermé ; 4. sans déconnexion, utilisant l’opercule et associant des manœuvres de recrutement réalisées en modalité aide inspiratoire (avec une pression de pic à 40 cmH2O) et déclenchées par l’application de la pression négative au cours de l’aspiration ; 5. sans déconnexion, avec un système d’aspiration fermé et associant les mêmes manœuvres de recrutement réalisées avec la technique précédente. Le déclenchement du ventilateur était désactivé avec les trois premières techniques et il était réglé à -1 cmH2O avec les deux dernières techniques. Les autres détails des différentes procédures, concernant la durée de l’aspiration, le niveau de pression négative et le diamètre de la sonde d’aspiration, étaient maintenus strictement identiques. Nous avons mesuré, à l’aide de la plethysmographie d’inductance, les changements du volume pulmonaire téléexpiratoire juste à la fin de chaque manœuvre, un cycle et une minute après l’aspiration (Figure 1 de l’article). Nous avons aussi enregistré les courbes pression-volume avec et sans PEP avant et une minute après chaque procédure et nous avons quantifié les variations du recrutement alvéolaire avec les différentes procédures (Figure 4 de l’article). Les variations de la saturation en oxygène (SaO2) ont été également enregistrées (Figure 2 de l’article). Les méthodes utilisées pour mesurer les variations du volume pulmonaire téléexpiratoire avec la plethysmographie d’inductance, pour l’acquisition des courbes pressionvolume et pour la quantification du recrutement alvéolaire ont été détaillées dans la partie V de la thèse (p. 32, 37 et 39). VII.1.c. Résultats et Discussion Effet des techniques d’aspiration étudiées sur le volume pulmonaire télé-expiratoire et sur le recrutement alvéolaire : au cours de l’aspiration, nous avons observé une réduction du volume télé-expiratoire avec toutes les techniques (Figures 1 et 3 de l’article). Cependant, 61 cette réduction était beaucoup plus importante après la déconnexion du malade (-1466 ± 586 mL) qu’avec les techniques réalisées sans déconnexion (-733 ± 406 mL et -531 ± 228 mL, respectivement introduisant la sonde d’aspiration par l’opercule du raccord annelé et avec le système fermé), alors qu’elle était minime avec les deux techniques qui associaient des manœuvres de recrutement pendant l’aspiration (-168 ± 176 mL et -284 ± 317 mL respectivement avec l’utilisation de l’opercule du raccord annelé et le système fermé) (Tableau 2 de l’article). Après la déconnexion, la perte de la pression positive et l’application de la pression négative contribuaient en proportions égales à la chute du volume pulmonaire, mais de larges variations existaient au niveau individuel (Figure 1 de l’article). Nous avons trouvé une corrélation significative entre le niveau de PEP appliqué et la diminution de volume lié à la perte de la pression positive, avant l’application de la pression négative. En d’autres termes, la réduction du volume pulmonaire après la simple déconnexion du ventilateur sera d’autant plus grande que le niveau de PEP est importante, ce qui souligne le risque lié à cette simple manœuvre dans le contexte d’une extrême instabilité alvéolaire. De façon intéressante, la chute du volume pulmonaire liée à l’application de la pression négative après la déconnexion du ventilateur était presque identique à celle observé quand l’aspiration était réalisée sans déconnexion. Cette observation suggère que, évitant de déconnecter le malade du ventilateur, il est possible limiter la réduction du volume pulmonaire d’environ 50%. Une minute après la conclusion de la procédure, le volume pulmonaire télé-expiratoire n’était pas encore rétabli après la déconnexion, il était presque complètement récupéré avec les techniques réalisées sans déconnexion du ventilateur et il était même légèrement augmenté quand des manœuvres de recrutement étaient accomplies au cours de l’aspiration (Figure 3 de l’article). Le recrutement alvéolaire était significativement réduit après la déconnexion du ventilateur et quand l’opercule du raccord annelé était utilisé pour l’introduction de la sonde 62 d’aspiration (respectivement -44% et -27% en moyenne). Par contre, il ne changeait pas avec le système fermé et il était même augmenté avec les deux techniques qui associaient des manœuvres de recrutement pendant l’aspiration (31% et 26%, respectivement introduisant la sonde d’aspiration par l’opercule du raccord annelé et avec le système fermé) (Figures 4 et 5 de l’article). Les variations du recrutement alvéolaire étaient corrélées avec les changements du volume pulmonaire télé-expiratoire pendant et une minute après l’aspiration trachéale (Figure 6 de l’article), indiquant que l’efficacité à court terme de la PEP en terme de recrutement alvéolaire est d’autant plus réduite que la perte de volume pulmonaire au cours de l’aspiration est importante. La réduction considérable du volume pulmonaire que nous avons observée quand l’aspiration était réalisée après la déconnexion du ventilateur est comparable à celle rapportée par Cereda et al. chez de malades atteints du SDRA et ventilés avec de niveaux de PEP similaires aux nôtres (99). Cependant, dans notre étude, l’aspiration avec le système fermé induisait une perte de volume pulmonaire plus importante que celle observée par Cereda et al. Cette divergence pourrait s’expliquer avec des réglages différents du ventilateur au cours de l’aspiration. En effet, dans l’étude de Cereda et al., le seuil de déclenchement était réglé bas et le ventilateur était déclenché pendant l’aspiration, ce qui n’était pas le cas dans notre étude où le déclenchement était désactivé. Ce mécanisme aurait pu compenser au moins en partie le volume perdu au cours de l’aspiration, expliquant ainsi les différences avec nos résultats. Enfin, l’effet différent sur le recrutement alvéolaire du système fermé par rapport à l’utilisation de l’opercule du raccord annelé pourrait s’expliquer avec la nécessité, dans cette dernière technique, d’ouvrir le circuit du ventilateur, ce qui entraîne un dérecrutement qui est par contre complètement évité avec système fermé. Effet des techniques d’aspiration étudiées sur l’oxygénation : les données concernant l’oxygénation étaient disponibles pour huit patients. La SaO2 était réduite avec toutes les 63 techniques d’aspiration étudiées. Cependant, la baisse de la SaO2 était beaucoup plus importante après la déconnexion du ventilateur (-9.2 ± 7.6%) qu’avec les autres techniques (Figure 7 de l’article). Les variations de SaO2 étaient significativement corrélées avec les variations du recrutement alvéolaire et du volume pulmonaire télé-expiratoire, ce qui suggère que les modifications de l’oxygénation étaient au moins partiellement expliquées par les effets des différentes techniques sur le recrutement et le volume pulmonaire. Les paramètres d’oxygénation peuvent donc donner des indications sur le recrutement et le dérecrutement, malgré des autres facteurs puissent aussi influencer ces paramètres. Effet des techniques d’aspiration étudiées sur la mécanique respiratoire : les effets des différentes techniques d’aspiration sur la mécanique respiratoire sont illustrés dans le Tableau 3 de l’article. La compliance linéaire de la courbe pression-volume sans PEP diminuait après la déconnexion et avec l’introduction de la sonde d’aspiration par l’opercule du raccord annelé (respectivement -8% et -7% en moyenne). Elle restait inchangée avec le système fermé, alors que elle augmentait avec les deux techniques qui associaient des manœuvres de recrutement pendant l’aspiration (11% et 8%, respectivement introduisant la sonde d’aspiration par l’opercule du raccord annelé et avec le système fermé). Les changements de la compliance linéaire étaient significativement corrélés avec les variations de l’oxygénation, du volume pulmonaire une minute après l’aspiration et du recrutement alvéolaire (Figure 8 de l’article). La pression de plateau diminuait avec le système fermé et avec les deux techniques qui associaient des manœuvres de recrutement pendant l’aspiration, tandis que les résistances du système respiratoire augmentaient après la déconnexion et avec l’utilisation de l’opercule du raccord annelé (2% en moyenne avec les deux techniques). Cependant, l’augmentation des résistances était faible et il est donc difficile de l’attribuer à une vrai bronchoconstriction ou à l’effet de la réduction du volume pulmonaire sur les résistances. En tout cas, ce phénomène était totalement prévenu par la réalisation de manœuvres de recrutement au cours de 64 l’aspiration. La corrélation retrouvée entre la compliance linéaire et le recrutement supporte l’idée que la compliance puisse refléter la recrutabilité du poumon, comme nous l’avons montré dans l’étude précédente (86). Cependant, le dérecrutement induit par l’aspiration trachéale était associé à une baisse de la compliance, alors que dans l’étude précédente le dérecrutement induit par la réduction de la PEP entraînait une augmentation de la compliance linéaire. La durée et l’ampleur du dérecrutement dans les deux études peuvent expliquer ces résultats apparemment contradictoires. En effet, dans l’étude précédente, la courbe pressionvolume sans PEP était tracée après un une seule expiration de six seconds à partir du niveau de PEP auquel le patient était préalablement ventilé, et le dérecrutement se produisant au cours de cette expiration était complètement regagné pendant la large insufflation réalisée pour acquérir la courbe. Par contre, dans l’étude présente, la durée plus longue de la procédure d’aspiration (environ 30 seconds) ainsi que la perte considérable de volume pulmonaire pourraient rendre les territoires pulmonaires collabés plus difficilement recrutables au cours de la manœuvre pour l’acquisition de la courbe pression-volume. Dans ce contexte, une faible compliance linéaire pourrait donc indiquer que les territoires collabés au cours de l’aspiration ne peuvent pas être totalement réouverts pendant l’enregistrement de la courbe pression-volume. VII.1.d. Conclusions Cette étude a démontré que : • l’étendue de la perte de volume pulmonaire au cours de l’aspiration trachéale dépend de la perte de la PEP et de l’application de la pression négative ; • la perte importante de volume pulmonaire observée après déconnexion du patient du ventilateur peut être partiellement évitée ne déconnectant pas le malade et 65 complètement prévenue par la réalisation d’une manœuvre de recrutement pendant l’aspiration trachéale ; • le recrutement alvéolaire diminue quand l’aspiration est réalisée avec des techniques qui requièrent l’ouverture du circuit ventilatoire. L’utilisation du système d’aspiration fermé permet de préserver le recrutement, qui est même augmenté lorsqu’on réalise des manœuvres de recrutement pendant l’aspiration trachéale ; • les variations de l’oxygénation sont corrélées aux changements du volume pulmonaire et peuvent être presque complètement prévenues par des techniques d’aspiration qui limitent la perte de volume pulmonaire ; • enfin, l’augmentation des résistances des voies aériennes au cours de l’aspiration trachéale est généralement faible et peut être prévenue par la réalisation d’une manœuvre de recrutement pendant l’aspiration. Nous avons montré le risque important de dérecrutement périodique qui est lié à la réalisation de l’aspiration trachéale. La prévention de ce dérecrutement semble être plus importante que la simple restauration du volume pulmonaire. Nous avons démontré que la réalisation des manœuvres de recrutement au cours des aspirations trachéales est un moyen tout à fait simple de réaliser cet objectif. Ces manœuvres peuvent donc être incorporées dans une stratégie ventilatoire globale à fin de prévenir le dérecrutement et l’hypoxémie chez les patients atteints des formes les plus sévères de SDRA. 66 # & Salvatore M. Maggiore, François Lellouche, Jérôme Pigeot, Solenne Taille, Nicolas Deye, Xavier Durrmeyer, Jean-Christophe Richard, Jordi Mancebo, François Lemaire, and Laurent Brochard Department of Anesthesiology and Intensive Care, Agostino Gemelli Teaching Hospital, Catholic University of the Sacred Heart, Rome, Italy; Medical Intensive Care Unit, INSERM U492, Henri Mondor Teaching Hospital, AP-HP, Paris XII University, Cre´teil, France; Medical Intensive Care Unit, Charles Nicolle Teaching Hospital, Rouen, France; and Intensive Care Service, Hospital of the Sacred Cross and Saint Paul, Barcelona, Spain Am J Respir Crit Care Med 2003 ; 167 (9) : 1215–1224 67 VII.2. Quatrième article Effet de la fibroscopie bronchique sur l’oxygénation et sur l’évolution de la défaillance respiratoire Am J Respir Crit Care Med. 2000 ; 162 (3 Pt 1) : 1063-1067 (réf. 101) 68 VII.2.a. Introduction Dans cette étude nous avons abordé le sixième point de ce travail de thèse : analyser les modifications de paramètres d’oxygénation induites par la fibroscopie bronchique chez des patients atteints du ALI ou du SDRA en respiration spontanée. En effet, la mesure directe du recrutement alvéolaire n’était pas possible chez ces patients et nous avons donc utilisé les index d’oxygénation pour évaluer les modifications des volumes pulmonaires et du recrutement. La tolérance de la fibroscopie bronchique ainsi qu’une technique de prévention des éventuels effets délétères de cette procédure ont aussi été évaluées. La fibroscopie bronchique est un instrument fondamental dans l’approche diagnostique des pathologies pulmonaires infectieuses. Elle a donc une importance particulière dans la prise en charge du ALI ou du SDRA qui reconnaissent dans la majorité des cas une étiologie infectieuse primairement pulmonaire (40,3% et 46,4% respectivement pour l’ALI et le SDRA) (102). En effet, la précocité du diagnostique et du traitement étiologique est un facteur déterminant dans le pronostic de cette maladie. Cependant, parce que la pression partielle d’oxygène diminue habituellement d’environ 20 mmHg après une bronchoscopie sans complications, l’hypoxémie sévère est une contre-indication acceptée à la réalisation de cette procédure chez les patients non intubés (103). L’option est alors soit d’essayer un traitement sur une base empirique soit d’intuber le patient si la fibroscopie bronchique semble être une nécessité absolue. Cette limitation a amené à développer des techniques de support ventilatoire afin de rendre la bronchoscopie plus sûre chez les patients hypoxémiques sans nécessité de recourir à la ventilation invasive (104). L’application d’une pression positive continue (CPAP) par un masque facial est efficace pour recruter les alvéoles et améliorer les échanges gazeux chez les patients hypoxémiques (105). Nous avons utilisé un simple système ouvert, mis au point par le Docteur Georges 69 Boussignac, capable de générer une pression positive par des micro-jets et utilisable avec un masque facial. Nous avons réalisé cette étude pour établir les effets de la fibroscopie bronchique sur les paramètres d’oxygénation, expression des volumes pulmonaires, et sur l’évolution de la défaillance respiratoire chez des patients hypoxémiques. Nous avons donc comparé, de façon randomisée et en double aveugle, la CPAP délivrée par le système Boussignac à l’oxygène seul, pour évaluer la capacité de ce système de prévenir les complications liées à la fibroscopie bronchique. VII.2.b. Matériels et méthodes Trente patients hypoxémiques (PaO2 inférieure à 125 mmHg sous 10 L d’oxygène au masque), quinze dans chaque groupe, ont été inclus dans l’étude (Tableau 1 de l’article). Après l’inclusion, le masque à haute FiO2 a été remplacé par un masque naso-buccal connecté au système Boussignac permettant de délivrer une pression positive continue par l’insufflation d’un débit continu d’oxygène. Description du systeme Boussignac (Figure 2 de l’article) : quatre microcanalicules sont inclus dans la paroi du système et connectés à une source d’oxygène par une ouverture externe. Ces microcanalicules génèrent des micro-jets, qui à leur tour engendrent une pression par un mécanisme d’entraînement d’air (77, 106). Le système a une deuxième ouverture qui permet de délivrer de l’oxygène seul, sans pression positive. En étant ouvert à l’atmosphère, ce système permet très facilement de réaliser la bronchoscopie à travers le masque, sans modifier le débit de gaz à travers les micro-jets et, par conséquent, la pression générée par ce débit (Figure 2 de l’article). Les deux ouvertures externes du système ont été raccordées à des tuyaux mais, après la randomisation, seulement un des deux tuyaux a été connecté, en double aveugle, à la source 70 d’oxygène. Ainsi, l’oxygène était délivré au patient sans ou avec pression positive, en fonction de la randomisation. Dans le groupe CPAP, la pression était réglée autour de 8 cmH2O et le débit d’oxygène était ajusté pour obtenir un FiO2 comparable dans les deux groupes. Après 5 minutes avec le masque associé au système Boussignac, la fibroscopie bronchique a été réalisée, éventuellement avec le lavage bronchoalvéolaire. Le masque a été maintenu pour 30 minutes après la bronchoscopie et puis a été remplacé par le masque à haute concentration d’oxygène (Figure 1 de l’article). La SaO2 a été enregistrée pendant toute la durée de la procédure et les gaz du sang ont été recueillis à l’inclusion et 15 minutes après la bronchoscopie (Figure 1 de l’article). La décision d’utiliser un support ventilatoire après la fibroscopie bronchique était prise par le médecin en charge du malade. Une détresse respiratoire était attribuée directement à la bronchoscopie si une assistance ventilatoire était nécessaire dans les six heures suivant la procédure. VII.2.c. Résultats La fibroscopie bronchique a permis d’obtenir des informations diagnostiques chez 18 des 30 patients (11 dans le groupe CPAP et 7 dans le groupe Oxygène). Effet de la fibroscopie bronchique sur l’oxygénation : la SaO2 au cours de la bronchoscopie était en moyenne significativement plus élevée dans le groupe CPAP que dans le groupe Oxygène seul (respectivement 95.7 ± 1.9 et 92.6 ± 3.1%) et cette différence persistait 5 et 15 minutes après la procédure (Figure 3 de l’article). La différence entre les deux groupes était même plus évidente en ce qui concerne la SaO2 minimale au cours de la bronchoscopie (93.5 ± 2.4 et 88.6 ± 3.4, respectivement dans le groupe CPAP et Oxygène) (Figure 4 de l’article). Trois patients dans le groupe Oxygène avaient une SaO2 inférieure à 71 80% qui requérait une augmentation de la FiO2. La SaO2 n’était plus différente entre les deux groupes trente minutes après la fibroscopie. Quinze minutes après la bronchoscopie, la PaO2 était augmentée dans le groupe CPAP (+10,5%) et réduite dans le groupe Oxygène (-15%), par rapport à la valeur à l’inclusion (Figure 5 de l’article). Cette différence était même plus importante chez les patients qui ont reçu le lavage bronchoalvéolaire (neuf dans chaque groupe). Détresse respiratoire directement attribuable à la réalisation de la fibroscopie bronchique : six heures après la procédure, 8 patients nécessitaient d’une assistance ventilatoire, 7 dans le groupe Oxygène et 1 dans le groupe CPAP. La nécessité d’une assistance ventilatoire était directement attribuable à la bronchoscopie dans 5 cas, tous dans le groupe Oxygène (p<0,05). VII.2.d. Discussion Plusieurs auteurs ont montré que la fibroscopie bronchique est associée avec des altérations temporaires des échanges gazeux, de l’hémodynamique et de la mécanique respiratoire (107-110). Les mécanismes hypothétiques de l’hypoxémie sont, en premier lieu, le dérecrutement alvéolaire, lié à l’application d’une pression souvent très négative, et les altérations hémodynamiques induites par la procédure. Nos résultats concernant l’oxygénation dans le groupe Oxygène rejoignent ceux de la littérature. Cependant, dans notre étude, les paramètres d’oxygénation ne se modifiaient pas dans le groupe CPAP. La pression positive constante générée par les micro-jets du système Boussignac est le facteur principal expliquant le maintien d’une oxygénation adéquate dans ce groupe des patients. Le niveau de cette pression est dépendante de la vitesse du débit d’oxygène et du diamètre des capillaires et relativement indépendante de la ventilation du patient. Le mécanisme principal pour expliquer l’effet bénéfique de la CPAP sur l’oxygénation est le recrutement des alvéoles 72 collabés par la PEP. En effet, comme nous l’avons vu dans l’étude précédente, l’application d’une pression positive au cours de l’aspiration trachéale permet de limiter la perte de volume pulmonaire et d’augmenter le recrutement alvéolaire. Le même mécanisme aurait pu vraisemblablement préserver l’oxygénation et la mécanique respiratoire au cours de la fibroscopie bronchique et, par conséquent, limiter l’incidence et la gravité de la détresse respiratoire après la procédure. L’évaluation des variations du volume pulmonaire et du recrutement alvéolaire basée sur les paramètres d’oxygénation doit être fait avec prudence. En effet, au cours du SDRA, l’hypoxémie est liée à la présence d’un shunt intrapulmonaire qui dépend du rapport entre la ventilation alvéolaire et la perfusion des capillaires pulmonaires. Ainsi, une augmentation de la PaO2 peut être du à des phénomènes de recrutement alvéolaire aussi bien que à une réduction du débit cardiaque. Cela est d’autant plus vrai si l’on considère que l’application d’une pression positive réduit le débit cardiaque, principalement par la réduction du retour veineux. En absence d’un monitorage directe du débit cardiaque, il est donc difficile attribuer des variations de l’oxygénation seulement à des modifications du recrutement alvéolaire. Cependant, la mesure du recrutement requiert que le patient soit curarisé et sous ventilation mécanique invasive, ce qui rend impossible cette mesure chez les patients en ventilation spontanée. Nous avons donc utilisé les paramètres d’oxygénation pour évaluer l’effet de fibroscopie bronchique sur les volumes pulmonaires. En effet, dans les deux études précédentes (86, 93), nous avons retrouvé des corrélations significatives, bien que relativement faibles, entre les paramètres d’oxygénation (PaO2 et SaO2) et le recrutement alvéolaire, ce qui suggère que ce mécanisme a quand même un rôle fondamental dans les variations observées de l’oxygénation. De plus nous n’avons pas observé de modifications significatives des paramètres hémodynamiques évalués de façon non invasive (tension 73 artérielle moyenne et fréquence cardiaque) dans les deux groupes, ce qui nous permet d’exclure une influence majeure de l’hémodynamique sur les changements de l’oxygénation. Plusieurs études ont montré que le lavage bronchoalvéolaire en soi peut aggraver l’hypoxémie au cours de la fibroscopie bronchique (107, 111, 112). Nous aussi avons observé une hypoxémie plus prononcée chez les patients qui ont eu un lavage bronchoalvéolaire, particulièrement dans le groupe Oxygène. Cependant, l’application de la CPAP permettait de prévenir cette hypoxémie, ce qui confirme l’efficacité de la technique. Nous n’avons pas retrouvé des facteurs de risque pour la survenue de détresse respiratoire après la bronchoscopie. Plusieurs facteurs de risque pour cette complication ont été décrits dans la littérature, comprenant l’étiologie et la gravite de la pathologie pulmonaire, le niveau d’hypoxémie et les altérations radiologiques avant la procédure. Toutefois, nos résultats suggèrent que le niveau d’oxygénation avant la fibroscopie bronchique ne soit pas un facteur prédictif suffisamment précis de la tolérance de cette procédure chez les patients en ventilation spontanée. VII.2.e. Conclusions Les résultats de notre étude confirment le risque d’hypoxémie et vraisemblablement de dérecrutement associé à la réalisation de la fibroscopie bronchique chez les patients en ventilation spontanée. L’application d’une pression positive continue permet de prévenir les altérations des échanges gazeux et la détresse respiratoire suivant la procédure. Toutes ces données suggèrent l’effet bénéfique de la CPAP dans la prévention du dérecrutement alvéolaire au cours de la bronchoscopie. Nous avons aussi montré que le nouveau système Boussignac est simple et efficace. L’avantage majeur de ce système est qu’il est ouvert à l’atmosphère, permettant ainsi de 74 réaliser la bronchoscopie en toute sécurité même chez les patients le plus hypoxémiques, sans nécessiter de ventilateur ou d’autre équipement spécial. 75 ! ) " # '( * + ( ) & , - " BERNARD MAITRE, SAMIR JABER, SALVATORE M. MAGGIORE, EMMANUEL BERGOT, JEAN CHRISTOPHE RICHARD, HAMID BAKTHIARI, BRUNO HOUSSET, GEORGES BOUSSIGNAC, and LAURENT BROCHARD Pulmonary Department, Medical Intensive Care Unit, and INSERM U 492, Henri Mondor Hospital, APHP, University Paris XII, Créteil, France Am J Respir Crit Care Med 2000 ; 162 (3 Pt 1) : 1063-1067 76 VIII. TRAVAIL EN RAPPORT AVEC LA THEMATIQUE (en dehors de la Thèse) Crit Care Med 2003 ; 31 (1) : 89-92 (réf. 88) 77 Respective effects of end-expiratory and end-inspiratory pressures on alveolar recruitment in acute lung injury Jean-Christophe Richard; Laurent Brochard; Philippe Vandelet; Lucie Breton; Salvatore M. Maggiore; Bjorn Jonson; Karine Clabault; Jacques Leroy; Guy Bonmarchand From the Medical Intensive Care Unit, Rouen University Hospital–Charles Nicolle, Rouen, France (JCR, PV, L. Breton, KC, JL, GB); the Medical Intensive Care Unit, Henri Mondor Hospital, Créteil, France (L. Brochard); Department of Intensive Care and Anesthesiology, Policlinico A. Gemelli, Università Cattolica del Sacro Cuore, Rome, Italy (SMM); and the Department of Clinical Physiology, University Hospital, Lund, Sweden (BJ). Crit Care Med 2003 ; 31 (1) : 89-92 78 IX. CONCLUSIONS 79 IX.1. Récapitulatif Dans le cadre de ce travail de thèse nous avons cherché à identifier les situations au cours desquelles un dérecrutement alvéolaire pouvait se produire chez les malades atteints du SDRA. Nous avons ainsi quantifié ou évalué le dérecrutement associé à la réduction du volume courant et de la PEP, aussi bien qu’à la réalisation de l’aspiration trachéale et de la fibroscopie bronchique. En effet, toutes ces situations sont très fréquentes dans la prise en charge des ces patients et constituent donc des conditions spécialement à risque de survenue d’un collapsus pulmonaire avec ses effets délétères sur le système respiratoire. Dans le contexte de la prévention des lésions pulmonaires iatrogéniques, nous avons aussi proposé des moyens simples pour prévenir le dérecrutement lié à ces quatre situations. Les résultats des travaux ici présentés ont été les suivants : 1. une stratégie ventilatoire basée sur la réduction du volume courant induit un dérecrutement alvéolaire, qui est contrebalancé par la réalisation d’une manœuvre de recrutement et prévenu par l’augmentation de la PEP. 2. La fermeture alvéolaire est un phénomène progressif et continu, qui débute déjà à des niveaux de pression élevés et n’a aucune relation avec le PFLEXinf. Par conséquent, ce point ne peut pas être utilisé pour le réglage optimal de la PEP, qui devrait être plutôt basé sur l’analyse de la courbe pression-volume dans sa globalité et sur la quantification du recrutement alvéolaire. 3. L’aspiration trachéale réalisée après déconnexion du patient du ventilateur induit un dérecrutement massif qui est partiellement évité ne déconnectant pas le malade et complètement prévenu par la réalisation d’une manœuvre de recrutement pendant la procédure. 4. La fibroscopie bronchique réalisée selon la technique conventionnelle chez les patients atteints du SDRA en ventilation spontanée est cause d’une hypoxémie, et 80 vraisemblablement d’un dérecrutement, aussi bien que d’une détresse respiratoire, qui sont prévenues par l’application d’une pression positive continue au cours de la procédure. IX.2. Conclusions et implications cliniques Plusieurs conclusions peuvent être tirées des travaux constituants le sujet de cette Thèse d’Université. Tout d’abord, toutes ces études confirment qu’au cours du SDRA les unités alvéolaires sont extrêmement instables et tendant à se collaber. De plus, des situations favorisant le dérecrutement se répètent fréquemment au cours de la prise en charge ventilatoire de ce syndrome. Il existe donc un risque considérable de dérecrutement itératif du poumon, qui a été mis en relation avec l’aggravation des lésions préexistantes et/ou l’apparition de nouvelles lésions pulmonaires dans des travaux expérimentaux (16, 17). En effet, ces lésions pourraient non seulement être associées à des stratégies ventilatoires traumatiques mais, comme nous l’avons vu, aussi à des procédures (comme l’aspiration trachéale et la fibroscopie bronchique) qui font partie de la prise en charge ventilatoire globale du SDRA. La prévention du dérecrutement et de son potentiel lésionnel représente donc un objectif fondamental du traitement des patients atteints du SDRA. Cependant, mise à part la PEP, des mesures spécifiques visant à prévenir le dérecrutement alvéolaire ne sont pas systématiquement recommandées à ce jour. L’absence de données concernant l’incidence des complications évocatrices d’un dérecrutement pourrait contribuer à expliquer le manque de recommandations sur le sujet. 81 D’après nos données, il apparaît clair que la prévention du dérecrutement réalisée par le réglage de la PEP ne peut pas être basé sur un seul paramètre, notamment le PFLEXinf, mais il doit prendre en compte les contraintes mécaniques du poumon, le stade et l’étiologie de la pathologie aussi bien que l’effet de la PEP sur le recrutement alvéolaire et les paramètres hémodynamiques (113, 114). A la lumière des connaissances actuelles, l’ensemble de résultats de deux premières études supporte une interprétation alternative de la courbe pression-volume (Figure 4) (115). Le PFLEXinf ne semble pas avoir de relations avec l’ouverture ou la fermeture alvéolaires mais il pourrait refléter l’homogénéité de l’atteinte pulmonaire (58, 80, 82, 86, 89, 91). Par conséquent, la présence d’un PFLEXinf pourrait indiquer la possibilité de recruter les poumons par l’application de niveaux hauts de PEP avec un risque minimal de surdistension, qui serait par contre accru en absence de ce point (91). La compliance linéaire reflète la recrutabilité du poumon (58, 82, 86), alors que le PFLEXsup pourrait dépendre de la fin du recrutement au cours de l’insufflation et du début de l’hyperinflation alvéolaire (82, 84, 85, 116). Toutes ces données supportent la validité de la courbe pression-volume comme un instrument d’exploration physiologique qui peut aider dans la prise en charge ventilatoire des patients atteints du SDRA. De plus, la courbe permet la quantification du recrutement et du dérecrutement alvéolaire qui est fondamentale dans l’évaluation de techniques de prévention des lésions pulmonaires induites par la ventilation mécanique. Des autres études sont néanmoins nécessaires pour améliorer la compréhension des altérations des propriétés mécaniques du système respiratoire au cours du SDRA et pour évaluer les renseignements sur le phénomène de fermeture alvéolaire qui pourront être donnés par l’analyse de la partie expiratoire de la courbe pression-volume. 82 La quasi-totalité des patients inclus dans nos études avait un SDRA d’origine pulmonaire. Dans les trois études où le recrutement a été quantifié (études 1, 2 et 3), 32 patients avaient un SDRA pulmonaire et seulement 8 malades avaient un SDRA d’origine extra-pulmonaire. Tous les patients montraient un recrutement significatif avec la PEP (214 ± 24 mL en moyenne avec une PEP moyenne de 12 cmH2O) sauf 4 patients (deux avec un SDRA d’origine pulmonaire et deux avec un SDRA extra-pulmonaire). Nos données confirment donc l’efficacité de la PEP en terme de recrutement alvéolaire dans le SDRA, indépendamment de son origine (pulmonaire ou extra-pulmonaire). Ces résultats sont discordants de ceux rapportés par Gattinoni et al., qui ont montré que l’efficacité de la PEP en terme de recrutement dépendait de l' origine du SDRA (117). En effet, dans cette étude, les malades ayant un SDRA d’origine extra-pulmonaire montraient un recrutement alvéolaire significatif avec la PEP, alors que chez les patients dont le SDRA était d' origine pulmonaire la PEP n’entraînait pas de recrutement. Des différences méthodologiques permettent d’expliquer ces données contradictoires. En effet, Gattinoni et al. ont utilisé la compliance statique à niveaux croissants de PEP pour mesurer le recrutement, alors que nous avons quantifié le recrutement sur les courbes pression-volume. Comme il a été déjà suggéré par Suter et al., la compliance statique sous-estime le recrutement obtenu avec la PEP et mesuré sur les courbes pression-volume, en raison de la non linéarité de la relation pression-volume du système respiratoire dans le SDRA (34). Nous avons pu récemment confirmer cette hypothèse dans un travail publié en forme de résumé, qui a montré que le recrutement était systématiquement sous-évalué par la technique de la compliance statique par rapport à celle de la courbe pression-volume, d’autant plus que le volume courant était important et indépendamment de l’origine du SDRA (118). 83 Figure 4. Synthèse des informations qui peuvent être obtenues par la courbe pressionvolume VOLUME PFLEXsup Fin du recrutement et/ou début de la surdistension EELVPEP Recrutement alvéolaire CLIN PFLEXinf Potentiel de recrutement Chance élevée de recrutement avec risque faible de surdistension (marqueur de la distribution des lésions pulmonaires) CRF PRESSION Légende : CRF, capacité résiduelle fonctionnelle ; EELVPEP, volume pulmonaire téléexpiratoire en PEP ; PFLEXinf, point d’inflexion inférieur ; PFLEXsup, point d’inflexion supérieur ; CLIN, compliance de la partie linéaire de la courbe. 84 X. PERSPECTIVES 85 Deux études cliniques prospectives viendront compléter les travaux présentés dans cette Thèse d’Université. X.1. Complications des aspirations trachéales : incidence, facteurs de risque et prévention. Tout d’abord, nous avons essayé d’établir l’incidence des complications liées à l’aspiration trachéale et d’identifier les patients plus à risque de survenue des ces effets délétères. En effet, malgré différentes études aient montré que plusieurs complications sont associées à la procédure d’aspiration trachéale, la incidence réelle des ces complications chez les patients sous ventilation mécanique en Réanimation est inconnue. Nous avons donc réalisé, sur une période de trois mois (Février-Avril 2000 : période 1), un recueil systématique et quotidien des complications liées aux aspirations chez les patients sous ventilation mécanique pour évaluer l’incidence des ces complications et identifier les patients plus à risque. Dans un second temps (Avril-Juin 2001 : période 2), nous avons mise en place de recommandations, basées sur les résultats de notre étude (étude 3) et sur les données de la littérature, pour analyser si la mis en place de recommandations pouvait réduire l’incidence des effets délétères des aspirations trachéales. Résultats : soixante-dix-neuf (4506 aspirations) et soixante-huit patients (4994 aspirations) ont été évalués respectivement dans les périodes 1 et 2. Dans la période 2, le nombre des aspirations compliquées était fortement réduit par rapport à la période 1 (respectivement 4,9% et 12% du totale des aspirations trachéales, p<0,01). Cette réduction concernait : 1) la désaturation (3,9% et 6,5% respectivement dans les périodes 2 et 1, p<0,01) ; 2) la présence de secrétions hémorragiques (0,7% et 4% dans les périodes 2 et 1, p<0,01) ; 3) les modifications de la tension artérielle (hypotension et hypertension) (0,3% et 1,6% dans les périodes 2 et 1, p<0,01) ; 4) les modifications de la fréquence cardiaque 86 (bradycardie et tachycardie) (0,3% et 1,2% dans les périodes 2 et 1, p<0,01). Le pourcentage de patients qui avaient présenté des complications liées aux aspirations trachéales était également réduit dans la période 2 (42,6% et 59,5%, p<0,05) : 1) désaturation (33,8% et 46,8%, p<0,05) ; 2) secrétions hémorragiques (11,8% et 31,6%, p<0,05) ; 3) hypotension (1,5% et 8,9%, p<0,05). Le nombre de journées de ventilation mécanique avec des aspirations compliquées était aussi réduit dans la période 2 (14% et 29%, p<0,01) et cette réduction concernait toutes les complications sauf la bradycardie (p<0,05). Nous avons aussi réalisé une analyse multivariée pour identifier les facteurs de risque éventuels pour les complications les plus fréquentes, la désaturation et les secrétions hémorragiques. Deux facteurs de risque indépendants pour la survenue d’une désaturation, une PEP supérieure à 5 cmH2O (OR 3,37 ; IC 95% 1,45-7,83 ; p<0,01) et un nombre d’aspirations trachéales supérieur à 6 par jour (OR 5,88 ; IC 2,47-13,97 ; p<0,05), ont été identifiés, alors que la période 2 (OR 0,41 ; IC 0,18-0,95 ; p<0,05) et l’absence du SDRA (OR 0,32 ; IC 0,11-0,91 ; p<0,05) étaient de facteurs protecteurs pour cette complication. Le seul facteur de risque pour la présence de sécrétions hémorragiques était le nombre d’aspirations trachéales supérieur à 6 par jour (OR 4,25 ; IC 1,45-12,44 ; p<0,01), tandis que la période 2 (OR 0,31 ; IC 0,13-0,78 ; p<0,05) était un facteur protecteur. Discussion et conclusion : cette étude démontre que les complications liées aux aspirations trachéales, particulièrement la désaturation et les sécrétions hémorragiques, sont très fréquentes chez les patients sous ventilation mécanique en Réanimation. La désaturation survient plus fréquemment chez les patients ventilés avec des hauts niveaux de PEP et chez ceux atteints du SDRA, confirmant le risque important de dérecrutement alvéolaire au cours des aspirations chez ces patients. Des aspirations fréquentes (plus de 6 par jour) exposent à un risque augmenté de désaturation et d’apparition de sécrétions hémorragiques, qui témoignent d’un traumatisme la muqueuse trachéale et bronchique. Par contre, la mise en place de 87 recommandations permet de réduire nettement l' incidence des complications liées aux aspirations trachéales. Ce travail confirme donc le rôle important de la perte de la pression positive dans la survenue du dérecrutement alvéolaire, comme nous l’avons déjà vu dans les études 1, 2 et 3. De plus, cette étude confirme la faisabilité et l’utilité dans la pratique clinique des systèmes clos, que nous avons décrit dans l’étude 3, dans le cadre d’une stratégie ventilatoire globale de prévention du dérecrutement et de l’hypoxémie chez les patients atteints du SDRA. Les résultats préliminaires de ce travail ont été présentés au XXXe congrès de la Société Française de Réanimation de Langue Française (119) et sont l’objet d’un article qui est en cours de rédaction. 88 LA MISE EN PLACE DE RECOMMANDATIONS PERMET DE REDUIRE LES COMPLICATIONS LIEES AUX ASPIRATIONS BRONCHIQUES AU COURS DE LA VENTILATION MECANIQUE. SM Maggiore, C Pignataro, F Lellouche, S Taillé, N Deye, M Fartoukh, S Lely, G Salgueiro, J Pigeot, F Lemaire, C Brun-Buisson, L Brochard. Réanimation Médicale, Hôpital Henri Mondor, INSERM U492, Créteil. L’aspiration des sécrétions bronchiques (ASPI) est indispensable chez les patients sous ventilation mécanique. Cependant, nous avons montré que les complications liées à ce geste, en particulier les désaturations et les sécrétions hémorragiques, sont fréquentes (1). Le but de cette étude était d' évaluer si la mise en place de recommandations pouvait réduire l' incidence de ces complications. Méthodes. Des recommandations pour la réalisation des ASPI ont été préparées sur la base des données de la littérature et des études physiologiques réalisées dans le service (2). Après la mise en place de ces recommandations, un recueil systématique et quotidien des complications liées aux ASPI a été réalisé pour tous les patients, sur une période de 3 mois (phase 2). Ces données ont été comparées à celles d' une évaluation similaire réalisée avant la mise en place des recommandations (phase 1). Résultats. 68 patients (4995 ASPI), dans la phase 2, et 79 patients (4506 ASPI) dans la phase 1, ont été évalués. Dans la phase 2, le nombre totale des complications était fortement réduit par rapport à la phase 1 (5 vs 12% des ASPI): désaturation 3.9 vs 6.5% (p<0.05, densité d' incidence: 0.32 vs 0.48), sécrétions hémorragiques 0.7 vs 4% (p<0.01, densité d' incidence: 0.05 vs 0.3), modifications de la tension artérielle 0.3 vs 1.6% et modifications de la fréquence cardiaque 0.3 vs 1.1%. Le nombre de patients qui ont présenté des sécrétions hémorragiques était fortement réduit dans la phase 2 (8 vs 24, p<0.01). De même, le nombre de patients qui ont présenté des épisodes de désaturation était significativement inférieur dans la phase 2 par rapport à la phase 1, après ajustement pour le nombre des journées de ventilation mécanique (24 vs 36, p<0.05). Conclusion. La mise en place de recommandations permet de réduire fortement l' incidence des complications liées aux aspirations trachéobronchiques, en particulier la présence de sécrétions hémorragiques témoignant d' un traumatisme de la muqueuse et la désaturation. Références. 1) SM Maggiore et al. Incidence des complications liées aux aspirations bronchiques au cours de la ventilation mécanique. Réanimation Urgences 2000; 9 (suppl. 2):125s. 2) SM Maggiore et al. Comparaison de 3 méthodes d' aspiration trachéale chez les patients avec syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA). Réanimation Urgences 2000; 9 (suppl. 2):167s Réanimation 2001 ; 10 (suppl. 1) : 61s 89 X.2. Validation d’une méthode dynamique pour l’acquisition de la courbe pressionvolume expiratoire et analyse de la fermeture alvéolaire. Cette seconde étude aura comme objectif la validation d’une nouvelle méthode dynamique pour l’acquisition rapide de la boucle pression-volume, incluant la partie expiratoire de la courbe. En effet, nous avons déjà vu que les paramètres de la partie inspiratoire de la courbe pression-volume, notamment le PFLEXinf, sont pauvrement corrélés avec la fermeture alvéolaire. Notre objectif sera donc de proposer une méthode fiable et rapide pour l’acquisition de la partie expiratoire de la courbe, dans l’hypothèse que l’analyse de cette courbe expiratoire puisse permettre d’identifier des paramètres corrèles avec la fermeture alvéolaire et, par conséquent, être utilisé pour le réglage optimal de la PEP. L’étude, qui prévoit d’inclure 20 patients, a démarré le 1er octobre 2003. 90 XI. REFERENCES 91 1. ASHBAUGH D.G., BIGELOW D.B., PETTY T.L., et al. Acute respiratory distress in adults. Lancet, 1967, 2, 7511, p. 319-323. 2. FAUCI A.S., BRAUNWALD E., ISSELBACHER K.J., et al. The practice of medicine. Harrison' s Principles of Internal Medicine / ed. par A.S. FAUCI, E. BRAUNWALD, K.J. ISSELBACHER, et al. New York: McGraw-Hill, 1998, p. 1-6. 3. 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La mise en place de recommandations permet de réduire les complications liées aux aspirations bronchiques au cours de la ventilation mécanique. Réanimation, 2001, 10 (suppl 1), p. 61s. 105 RESUME INTRODUCTION. Le syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA) est caractérisé par une tendance au dérecrutement alvéolaire. OBJECTIFS. Analyser les effets des réglages ventilatoires et des procédures diagnostiques et thérapeutiques sur le dérecrutement et sa prévention. INTERVENTIONS. Réduction 1) du volume courant (Vt) et 2) de la pression expiratoire positive (PEP) ; réalisation de 3) l’ aspiration trachéale et 4) la fibroscopie bronchique. RESULTATS. 1) La réduction du Vt induit un dérecrutement qui est prévenu par la PEP. 2) La fermeture alvéolaire débute à des pressions élevées. 3) L’ aspiration trachéale induit un dérecrutement qui est prévenu par des manœ uvres de recrutement. 4) La fibroscopie bronchique induit une hypoxémie qui est prévenue par l’ application d’ une pression positive. CONCLUSIONS. Le dérecrutement est influencé par les réglages ventilatoires et les procédures diagnostiques et thérapeutiques. La PEP et les manœ uvres de recrutement peuvent prévenir ce dérecrutement. MOTS CLES : syndrome de détresse respiratoire aiguë, ventilation mécanique, courbe pression-volume, mécanique respiratoire, dérecrutement alvéolaire, recrutement alvéolaire, oxygénation, volume courant, pression expiratoire positive, aspiration trachéale, fibroscopie bronchique. RESUME EN ANGLAIS INTRODUCTION. Acute respiratory distress syndrome (ARDS) is characterized by a tendency to alveolar derecruitment. AIMS. To study the influence of ventilatory settings and diagnostic and therapeutic procedures on derecruitment and its prevention. INTERVENTIONS. 1) Reduced tidal volume (Vt); 2) decreasing positive end-expiratory pressure (PEEP) ; 3) endotracheal suctioning; 4) fiberoptic bronchoscopy. RESULTS. 1) Vt reduction induces a derecruitment, prevented by PEEP. 2) Alveolar closure is a continuous process, starting at high pressures. 3) Endotracheal suctioning induces a massive derecruitment, prevented by recruitment maneuvers during the procedure. 4) Fiberoptic bronchoscopy induces oxygenation disturbances, prevented by the application of continuous airway pressure during the procedure. CONCLUSIONS. Alveolar derecruitment is influenced by ventilatory settings and diagnostic and therapeutic procedures, and may be prevented by PEEP and recruitment maneuvers during such procedures. KEY WORDS : acute respiratory distress syndrome, mechanical ventilation, pressurevolume curve, respiratory mechanics, alveolar derecruitment, alveolar recruitment, oxygenation, tidal volume, positive end-expiratory pressure, endotracheal suctioning, fiberoptic bronchoscopy. TITRE EN ANGLAIS : ALVEOLAR DERECRUITMENT IN ACUTE RESPIRATORY DISTRESS SYNDROME : PATHOPHYSIOLOGICAL MECHANISMS AND PREVENTION. DISCIPLINE : Science de la vie et de la santé. ADRESSE DU LABORATOIRE : Service de Réanimation Médicale, INSERM U492, Université Paris XII, Hôpital Henri Mondor, 51 avenue du Maréchal de Lattre de Tassigny, 94010 Créteil.