ASYNCHRONIES PATIENT-VENTILATEUR : DIAGNOSTIC ET
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ASYNCHRONIES PATIENT-VENTILATEUR : DIAGNOSTIC ET TRAITEMENT Dr Arnaud W. Thille AP-HP, Réanimation médicale, Hôpital Henri Mondor, Université Paris XII, INSERM U841, Créteil [email protected] INTRODUCTION La ventilation mécanique assistée est largement utilisée en réanimation. Elle permet de synchroniser les cycles du ventilateur aux efforts du patient. Au contraire de la ventilation contrôlée, la ventilation dite assistée pourrait limiter les lésions diaphragmatiques induites par la ventilation prolongée [1]. En effet, les efforts inspiratoires spontanés peuvent atténuer la fonte musculaire des muscles respiratoires, et les modes assistés peuvent être recommandés dés que possible. Cependant, la synchronisation entre le patient et le ventilateur doit être adéquate afin d’améliorer le confort du patient et de réduire son travail respiratoire [2]. Les asynchronies patient-ventilateur, définies comme un décalage entre l’inspiration du patient et l’insufflation du ventilateur, sont fréquemment observées en pratique clinique. Bien que la détection des asynchronies nécessitent au mieux des mesure physiologiques (pression oesophagienne ou électromyogramme du diaphragme) [3, 4], des asynchronies majeures peuvent être facilement détectées à partir des signaux de débit et de pression des voies aériennes observés sur les écrans du ventilateur [5]. Les asynchronies patient-ventilateur sont fréquentes chez les patients intubés et sont associées à une durée de ventilation prolongée [6], un sevrage ventilatoire plus difficile [7] et des altérations de la qualité du sommeil [8] [9]. Le confort et la synchronisation patient-ventilateur sont des éléments qui peuvent aussi favoriser l’échec de la ventilation non invasive et conduire à l’intubation. L’identification des facteurs favorisants ces asynchronies est déterminante pour aider à optimiser les réglages du ventilateur. INCIDENCE ET CONSEQUENCES DES ASYNCHRONIES Malgré l’amélioration des performances des ventilateurs de réanimation [10], des asynchronies majeures sont fréquemment détectées par le clinicien. La fréquence des efforts inefficaces a été évaluée chez des patients admis dans une unité de sevrage ventilatoire [7]. Les auteurs ont retrouvé que plus de 10% des patients présentaient de telles asynchronies. Récemment, nous avons évalué l’incidence des principales asynchronies au cours de la ventilation assistée [6]. Tous les patients intubés plus de 24 heures ont été évalué dés qu’ils déclenchaient le ventilateur : 82% étaient en aide inspiratoire (AI) et 18% en ventilation assistée contrôlée (VAC). Nous avons observes que près d’un quart des patients (15 sur 62 patients) présentaient des asynchronies fréquentes. Les efforts inefficaces et les double déclenchements représentaient les deux asynchronies les plus fréquentes (85% et 13%, respectivement). Les patients qui présentaient des asynchronies fréquentes nécessitaient une durée de ventilation mécanique plus longue. De plus, la réalisation d’une trachéotomie pour sevrage était plus fréquente [6]. Chao et al. ont aussi retrouvé que l’échec du sevrage ventilatoire était plus fréquent parmi ces patients [7]. Ces résultats pourraient indiquer soit une atteinte respiratoire plus sévère favorisant les asynchronies, soit des réglages ventilatoires inadéquats. En effet, l’optimisation des paramètres ventilatoires permet d’améliorer la qualité du sommeil, notamment en réduisant la fréquence des asynchronies [8]. De nouvelles études devront déterminer si il est possible de réduire la durée de ventilation en améliorant la synchronisation patient-ventilateur. DETECTION DES PRINCIPALES ASYNCHRONIES La méthode de référence pour déterminer de façon précise le début et la fin de l’inspiration repose sur des explorations physiologiques, tels que la mesure de la pression oesophagienne ou l’électromyogramme du diaphragme. Cependant, les ventilateurs de nouvelle génération avec des écrans de surveillance permettent de détecter cliniquement les principales asynchronies, grâce à l’examen attentif des courbes de débit et de pression des voies aériennes [11] [6]. Efforts inefficaces L’effort inefficace est un effort généré par le patient mais non détecté par le ventilateur. L’effort est insuffisant pour surmonter la charge liée à la pression expiratoire positive (PEP) intrinsèque ou autoPEP (Figure 1-A). Plusieurs études ont montré que les efforts inefficaces survenaient préférentiellement chez des patients ayant une broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO), mais ils peuvent aussi survenir en dehors de cette maladie [6, 12, 13]. L’effort inefficace peut être détecté sur l’écran du ventilateur par une dépression simultanée à une augmentation du débit (Figure 1-B). Ces efforts inefficaces peuvent survenir avec tous les modes ventilatoires (Figure 2). La fréquence augmente quand le niveau d’assistance ventilatoire augmente, du fait d’un plus grand volume courant (qui favorise la PEP intrinsèque) et d’une inhibition de la commande ventilatoire centrale (qui diminue l’intensité de l’effort) [14]. Double-déclenchements Les double déclenchements surviennent quand la demande ventilatoire du patient est importante et que le temps d’insufflation (Ti) du ventilateur est trop court [15]. On visualise deux cycles inspiratoires successifs séparés par un temps expiratoire inexistant ou très court (Figure 3-B). L’effort du patient n’est pas terminé à la fin du premier cycle donc il déclenche un deuxième cycle ventilateur. Les doubledéclenchements sont principalement observés en mode VAC, probablement parce que le temps d’insufflation est plus court qu’en AI [6]. Auto-déclenchements Les auto-déclenchements sont des cycles délivrés par le ventilateur en l’absence d’effort du patient, déclenchés par les oscillations cardiaques ou par une fuite dans le circuit (fréquent en ventilation non invasive). Ce phénomène est fréquent chez les patients de chirurgie cardiaque qui présentent des battements cardiaques hyperdynamiques [16]. Les auto-déclenchements provoquent un inconfort et une résistance du patient face au ventilateur. Chez le patient paralysé ou qui ne déclenche pas le ventilateur, le fréquence ventilatoire devient supérieure à celle réglée sur le ventilateur, provoquant une hyperventilation et une alcalose respiratoire. Inspirations prolongées et cycles courts. En AI, on peut observer des inspirations prolongées quand le ventilateur poursuit l’insufflation alors que le patient veut expirer. Ce phénomène peut être détecté par une brusque augmentation de pression en fin d’insufflation [5] (Figure 1-C). Ces inspirations prolongées peuvent induire de l’auto-PEP, notamment chez les patient BPCO. Au contraire, l’insufflation peut être insuffisante et le ventilateur ouvre sa valve expiratoire alors que le patient continue son inspiration. Cette asynchronie produit un aspect caractéristique [5] (Figure 3-A), et peut survenir avec tous les modes ventilatoires (temps inspiratoire trop court), mais principalement chez des patients qui ont une demande ventilatoire élevée (dans les suites d’un syndrome de détresse respiratoire aigu). TRAITEMENT DES ASYNCHRONIES EN AIDE INSPIRATOIRE (Tableau 1) Trigger Inspiratoire Le travail respiratoire lié au trigger ne représente que 10% de l’effort inspiratoire total [17]. Cependant, un seuil de trigger inspiratoire trop élevé (moins sensible) peut favoriser les efforts inefficaces [6]. Par conséquent, le trigger devrait être ajusté à sa valeur minimale (la plus sensible) afin de favoriser tous les cycles mais sans induire des auto-déclenchements. Réglage de la PEP L’application d’une PEP externe peut favoriser le déclenchement et réduire l’incidence des efforts inefficaces chez les patients qui ont des niveaux de PEP intrinsèque élevés [7, 18]. Cependant, le niveau de PEP optimal est difficile à déterminer. La PEP externe doit rester inférieure à la PEP intrinsèque du patient pour éviter le risque d’hyperinflation, mais cette PEP intrinsèque est variable d’un cycle à l’autre et sa mesure nécessite une mesure de pression oesophagienne [3, 14]. On peut faire une approximation de la PEP intrinsèque lors d’une occlusion télé-expiratoire, mais cette manœuvre n’est pas interprétable si le patient fait des efforts pendant l’occlusion. Alors qu’une titration précise de la PEP externe permet de réduire la fréquence des efforts inefficaces [18], une PEP réglée à 5 cmH2O n’est pas toujours efficace [13], bien que cette valeur corresponde à la PEP moyenne appliquée aux patients BPCO en pratique clinique [19]. Réglage du niveau d’aide inspiratoire Il a été montré que la méthode la plus efficace pour réduire les efforts inefficaces était la réduction du niveau d’aide inspiratoire, alors que la PEP externe réduisait mais n’éliminait pas ces efforts inefficaces [7]. Deux études physiologiques ont confirmé que la réduction du niveau d’aide pouvait minimiser les efforts inefficaces, en réduisant le volume courant et le temps d’insufflation, ce qui permettait d’allonger le temps expiratoire et donc de limiter l’auto-PEP [14, 18]. Les efforts inefficaces sont favorisés par une assistance ventilatoire excessive [6, 14], et la réduction du niveau d’aide peut réduire la fréquence des efforts inefficaces sans augmenter de façon significative le travail respiratoire. En effet, l’énergie perdue liée aux efforts inefficaces représente 10 à 50% du travail respiratoire total [14, 18]. Cependant, une diminution trop importante du niveau d’aide augmente de façon excessive l’effort inspiratoire et induit des signes de mauvaise tolérance clinique qui conduisent vers l’acidose respiratoire [18]. Au contraire, une réduction adéquate du niveau d’aide peut minimiser voire éliminer les efforts inefficaces sans modifier la ventilation alvéolaire avec une PCO2 qui reste stable [20]. Le volume courant diminue et la fréquence respiratoire du ventilateur augmente. Cependant, la vraie fréquence respiratoire du patient reste stable (entre 25 et 30 /min) et les efforts inefficaces sont simplement démasqués [20]. Temps inspiratoire En AI, le temps d’insufflation du ventilateur n’est pas réglable et tend à être plus long que le vrai temps inspiratoire du patient [4]. L’expiration survient quand le débit d’inspiration diminue en dessous d’une valeur seuil (généralement réglée à 25% du débit d’inspiration maximal). Tassaux et al. ont récemment évalué l’impact de la réduction du temps inspiratoire sur les asynchronies et le travail respiratoire des patients BPCO [21]. Cette étude montrait que l’augmentation du trigger expiratoire jusqu'à 70% du débit de pointe améliorait la synchronisation patient-ventilateur et réduisait les efforts inefficaces sans modifier le travail respiratoire. La réduction du volume courant et la limitation des inspirations prolongées permettait une réduction de la PEP intrinsèque et de l’effort nécessaire pour déclencher le ventilateur. L’ajustement du trigger expiratoire disponible sur les ventilateurs de nouvelle génération est un outil supplémentaire pour mieux synchroniser le ventilateur. Alors que l’augmentation du trigger expiratoire permet de réduire les efforts inefficaces chez les patients BPCO, la réduction du trigger expiratoire peut améliorer la synchronisation des patients qui sont en phase de sevrage mais qui ont une demande ventilatoire élevée (comme au cours du syndrome de détresse respiratoire aigu). En effet, Chiumello et al. observaient une augmentation du volume courant et une diminution de la fréquence respiratoire quand le trigger était diminué de 40 à 5% [22]. Tokioka retrouvait même une réduction du travail respiratoire avec une diminution du trigger de 45 à 1% [15]. TRAITEMENT DES ASYNCHRONIES EN VENTILATION ASSISTEE CONTRÔLEE Efforts inefficaces Alors que les effort inefficaces sont généralement décrits en AI, nous avons constaté qu’ils survenaient aussi bien en AI qu’en VAC [6] (Figure 2). Les paramètres ventilatoires doivent être ajustés de la même façon qu’en AI (Tableau 1). Réglage du débit et double-déclenchements En VAC, le réglage du débit d’insufflation est le principal déterminant de la synchronisation et du confort du patient [23]. Une valeur minimale de 60 L/min devrait être recommandée. En effet, un débit insuffisant provoque une pressurisation inadéquate et effort inspiratoire excessif notamment chez les patients qui font des grands efforts [24]. L’association d’un petit volume courant et d’un haut débit raccourcit le temps inspiratoire qui peut devenir plus court que le temps inspiratoire neural du patient, et provoquer des double-déclenchements. Les double-déclenchements sont plus fréquents en VAC qu’en AI, du fait d’un temps d’insufflation plus court [6]. Le passage en AI pourrait minimiser ces doubledéclenchements en allongeant le temps inspiratoire et en augmentant le volume courant. Cependant, nous avons observés que les double-déclenchements étaient associés à une hypoxémie plus profonde et à des pressions dans les voies aériennes plus élevées, suggérant une atteinte respiratoire plus sévère [6]. Dans ce cas, il n’existe pas de solution idéale permettant d’allonger le temps d’insufflation : un débit plus faible augmenterait le travail respiratoire et induirait un inconfort [23, 24], un plus grand volume courant favoriserait les lésion pulmonaires induites par la ventilation [25], et l’addition d’un pause télé-inspiratoire ne serait pas bien tolérée chez un patient qui déclenche tous les cycles du ventilateur. Dans ce cas, il parait préférable d’approfondir la sédation et d’attendre la guérison de la maladie pulmonaire. TRAITEMENT DES ASYNCHRONIES EN VENTILATION NON INVASIVE (Tableau 2) Le problème spécifique de la ventilation non invasive (VNI) est lié à la présence de fuites autour du masque, qui provoque un inconfort et des asynchronies. En effet, deux asynchronies sont directement liées aux fuites : les inspirations prolongées liées aux fuites inspiratoires [26] et les autodéclenchements liées aux fuites expiratoires. Inspirations prolongées L’aide inspiratoire est le mode le plus utilisé en VNI [27]. En cas de fuites importantes, le ventilateur continue son insufflation car le débit reste supérieur à la valeur du trigger expiratoire qui met fin à l’inspiration (en général 25%). Dans cette situation, le patient veut expirer mais lutte contre le ventilateur qui n’ouvre pas sa valve expiratoire et poursuit l’inspiration. L’objectif est de réduire les fuites et de limiter le temps inspiratoire (Tableau 2). La première étape est de vérifier la position du masque afin de réduire les fuites. La deuxième étape est de limiter la pression délivrée (PEP et pression d‘aide), ce qui peut diminuer les fuites et donc diminuer la fréquence des inspirations prolongées, sans modifier la ventilation alvéolaire. En cas de persistance des fuites, la troisième étape consiste à limiter le temps d’insufflation en augmentant le trigger expiratoire à plus de 50% ou en imposant un temps inspiratoire maximal d’environ 1 seconde [26]. Enfin, la pression contrôlée peut être une autre alternative qui permet de régler le temps d’insufflation. La plupart des ventilateurs de dernière génération permettent l’ajustement du trigger expiratoire ou du temps inspiratoire maximal. Auto-déclenchements Les fuites expiratoires provoquent une chute de pression en dessous de la valeur de PEP externe. Ce phénomène simule un effort du patient et favorise le déclenchement d’un cycle machine. L’objectif est d’éliminer ces auto-déclenchements en augmentant le trigger inspiratoire (moins sensible). Mode non invasif Les ventilateurs de nouvelle génération proposent maintenant des modes ventilatoires dédiés à la VNI. L’objectif repose sur la détection des fuites afin d’adapter automatiquement le trigger inspiratoire (pour éviter les auto-déclenchements) et le temps d’inspiration (pour éviter les inspirations prolongées). Ces nouvelles performances pourrait améliorer la synchronisation patient-ventilateur et peut être aussi la tolérance donc la réussite de la VNI [28]. NOUVEAUX MODES DE VENTILATION Proportional-Assist Ventilation (PAV) La PAV délivre une assistance ventilatoire directement proportionnelle à l’effort du patient, ce qui permet d’augmenter l’aide inspiratoire si l’effort augmente et au contraire d’éviter une surassistance si l’effort diminue. La PAV permet de mieux prendre en charge le travail et le confort du patient qu’en aide inspiratoire [29, 30]. De plus, Giannouli et al. ont montré qu’il existait moins d’efforts inefficaces qu’en aide inspiratoire, du fait d’un volume courant délivré plus petit et d’un temps d’insufflation réduit, malgré un niveau d’assistance élevé [11]. Alors que la PAV est un mode ventilatoire proche de la ventilation physiologique, le réglage est plus complexe qu’en aide inspiratoire et nécessite de connaître la résistance et la compliance du patient. Alors que ces caractéristiques sont difficiles à déterminer chez un patient réveillé, une méthode de mesure automatique (occlusion intermittente en fin d’inspiration) de la résistance et de la compliance du système respiratoire a récemment été décrite, et pourrait faciliter l’utilisation de la PAV [31, 32]. Neurally Adjusted Ventilatory Assist (NAVA) La NAVA délivre une assistance ventilatoire proportionnelle à l’activité des muscles respiratoires du patient. La contraction musculaire est détectée par l’enregistrement continu de l’activité électrique du diaphragme (EAdi), grâce à des électrodes oesophagiennes branchées sur une sonde naso-gastrique. Le début et la fin de l’insufflation, mais aussi le niveau d’aide inspiratoire, sont directement déterminés par le signal électrique du diaphragme. En théorie, la NAVA permet de mieux prendre en charge le travail respiratoire du patient et de synchroniser parfaitement le ventilateur aux efforts du patient [33]. Cependant, peu d’études cliniques sont à ce jour disponible. La NAVA est un mode de ventilation prometteur mais encore expérimental. CONCLUSION Les asynchronies patient-ventilateur sont fréquentes au cours de la ventilation assistée mais peuvent être facilement détectées sur les écrans des ventilateurs. Les efforts inefficaces sont les principales asynchronies observées et surviennent lorsque l’assistance ventilatoire est excessive, quelque soit le mode ventilatoire. Les patients qui présentent des asynchronies fréquentes ont une durée de ventilation prolongée, soit parce que l’atteinte respiratoire est plus sévère, soit secondaire à des réglages ventilatoires inappropriés. L’optimisation des paramètres ventilatoires, et notamment la réduction du niveau d’aide, permet de réduire voire d’éliminer complètement la survenue des efforts inefficaces. Les fuites inspiratoires qui sont fréquentes en VNI et sont à l’origine d’inspirations prolongées qui peuvent être réduites en limitant la pression ou le temps d’insufflation. En VAC, le réglage du débit d’insufflation est le principal déterminant de la synchronisation et du confort du patient. Une valeur minimale de 60 L/min devrait être recommandée. SYNTHESE Les asynchronies patient-ventilateur sont fréquentes en ventilation assistée et sont associées à une durée de ventilation prolongée et un sevrage plus difficile. Les principales asynchronies peuvent être détectées au lit du patient par l’analyse des courbes du ventilateur. Les efforts inefficaces sont les asynchronies les plus fréquentes, et sont favorisés par une assistance ventilatoire excessive. L’optimisation des paramètres ventilatoires, et notamment la réduction du niveau d’aide peut éliminer ces efforts inefficaces, en réduisant le volume courant et le temps inspiratoire, sans majorer l’effort inspiratoire. REFERENCES 1. Sassoon C. S., Zhu E., Caiozzo V. J. Assist-control mechanical ventilation attenuates ventilator-induced diaphragmatic dysfunction. Am J Respir Crit Care Med 2004; 170: 626-632. 2. Tobin M. J., Jubran A., Laghi F. Patient-ventilator interaction. Am J Respir Crit Care Med 2001; 163: 1059-1063. 3. Parthasarathy S., Jubran A., Tobin M. J. Cycling of inspiratory and expiratory muscle groups with the ventilator in airflow limitation. Am J Respir Crit Care Med 1998; 158: 1471-1478. 4. Beck J., Gottfried S. B., Navalesi P.. et al. Electrical activity of the diaphragm during pressure support ventilation in acute respiratory failure. Am J Respir Crit Care Med 2001; 164: 419-424. 5. Georgopoulos D., Prinianakis G., Kondili E. 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Pression expiratoire Régler un faible niveau de PEP externe sans dépasser la PEP intrinsèque du positive patient. Niveau d’aide inspiratoire Diminuer progressivement le niveau d’aide inspiratoire, sans signes de mauvaise tolérance clinique Temps inspiratoire Diminuer progressivement le temps inspiratoire (en aumentant le trigger expiratoire), sans signes de mauvaise tolérance clinique. Table 2 : Comment limiter les fuites et les inspirations prolongées en ventilation non invasive ? 1ère étape Ajuster au mieux l’interface pour éliminer les fuites. 2ème étape Limiter la pression d’insufflation maximale : Diminuer la pression expiratoire positive et/ou le niveau d’aide inspiratoire 3ème étape Limiter le temps d’insufflation : Augmenter le trigger expiratoire ou limiter le temps inspiratoire maximal (environ 1 seconde). 4ème étape Passer en mode pression assistée contrôlée qui permet d’ajuster le temps d’insufflation. Figure 1 : Signaux de débit, de pression des voies aériennes et de pression oesophagienne d’un patient ventilé qui présentent des efforts inefficaces. A gauche [A] : L’insufflation du ventilateur (quand le débit devient positif) ne survient que très tardivement après le début de l’effort du patient (dépression oesophagienne). Le patient doit vaincre une pression expiratoire positive intrinsèque (ici, environ 8 cmH2O) avant de pouvoir déclencher une inspiration. Au centre [B] : Un effort inefficace peut être détecté sur l’écran du ventilateur par une dépression des voies aériennes simultanée à une augmentation du débit. A droite [C] : Le ventilateur continue d’insuffler après la fin de l’effort du patient (fin de la dépression oesophagienne). Cette asynchronie peut être suspectée par une augmentation de la pression des voies aériennes en fin d’insufflation, qui correspond à la relaxation musculaire ou parfois même à une expiration active du patient contre le ventilateur. 1 Débit Augmentation du débit 0,5 0 0 1 2 3 -0,5 Début de l’insufflation (ventilateur) -1 20 Pression voies aériennes 4 5 Pic de pression B 15 A 10 C Dépression 5 0 0 1 2 3 4 5 Début de l’effort (patient) 10 Pression œsophagienne Effort Inefficace 8 Fin de l’effort 6 PEPi 4 2 0 0 -2 1 2 3 4 5 Figure 2 : Signaux de débit et de pression des voies aériennes montrant des effort inefficaces fréquents (flèches). Les efforts inefficaces peuvent survenir avec tous les modes assistés.En haut [A] : patient ventilé en aide inspiratoire (AI). En bas [B] : patient ventilé en ventilation assistée contrôlée (VAC). 1,5 Débit 1 0,5 0 A 0 3 6 0 3 6 9 12 15 -0,5 -1 30 Pression 20 voies aériennes 10 0 9 12 15 1 Débit 0.5 0 B 0 3 6 9 0 3 6 9 12 -0.5 40 Pression voies aériennes -1 30 20 10 0 Temps (s) 12 Figure 3 : A gauche [A] : Signaux d’un patient ventilé en aide inspiratoire. L’effort inspiratoire du patient se prolonge au delà de l’insufflation et peut être detecté par une réascension caractéristique du débit à la phase initiale de l’expiration. A droite [B] : Double-déclenchements qui correpondent à 2 cycles ventilateurs successifs déclenchés par un seul et même effort et qui surviennent principalement en ventilation assistée controlée chez des patients qui font des grands efforts 1.2 1,2 Poursuite de l’effort du patient 0,8 Débit 0.4 0,4 0 0 -0,4 0 1 A 20 2 B -0.8 30 Fin d’insufflation 4 6 Double déclenchements 25 15 20 10 15 10 5 0 0 2 -0.4 -0,8 Pression voies aériennes 0.8 Début de 0 l’effort 5 1 10 Pression œsophagienne 2 Fin de l’effort 100 0 2 4 6 0 2 4 6 5 5 0 0 0 1 2 -5 -5
