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Revue des Maladies Respiratoires (2012) 29, 347—354
Disponible en ligne sur
www.sciencedirect.com
FICHE TECHNIQUE / Coordonnée par A. Cuvelier
Ventilation à percussions intrapulmonaires :
fonctionnement
et modalités de réglage
Intrapulmonary percussion ventilation: Operation and settings
G.
Riffarda,∗, M. Toussaintb
aService
de rééducation fonctionnelle, hôpital Nord, CHU de Saint-Étienne, 42055
Saint-Étienne
cedex 2, France
bZiekenhuis
Inkendaal, centre de ventilation mécanique pour le domicile et centre
neuromusculaire,
Vlezenbeek, Belgique
Rec¸u
le 18 novembre 2010 ; accepté le 16 aoˆ ut 2011
Disponible
sur Internet le 9 janvier 2012
MOTS CLÉS
Désencombrement ;
Kinésithérapie
respiratoire
;
Ventilation
à
percussions
intrapulmonaires
Résumé La ventilation à percussions intrapulmonaires (VPI) vise à favoriser le désencombre-
ment
bronchique, à recruter des territoires pulmonaires et à améliorer les échanges gazeux.
Son
principe consiste à administrer dans les voies aériennes de petits volumes courants à haute
fréquence.
Cet article décrit l’appareil générateur de VPI, et notamment le Phasitron®qui
constitue
une interface dynamique entre la source pneumatique de gaz et le patient. Les prin-
cipes
d’action, non totalement élucidés, sont ensuite discutés. Enfin, les réglages sont proposés
selon
deux stratégies. Chez les patients obstructifs présentant une autonomie ventilatoire,
l’effet
vibratoire et percussif est privilégié (fréquence supérieure à 300 cycles/min, pression
proximale
dans les voies aériennes entre 10 à 20 cmH2O). Chez des patients restrictifs sans
autonomie
ventilatoire, la VPI doit en plus assurer des échanges gazeux satisfaisants. La fré-
quence
des percussions sera moins rapide (80—200 cycles/min) et la pression proximale pourra
atteindre
40 cmH2O. Au cours des séances, la fréquence sera modifiée afin d’alterner le travail
percussif
(les fréquences élevées favorisant la mobilisation des sécrétions) et ventilatoire (les
fréquences
lentes favorisant la ventilation alvéolaire et la remontée des sécrétions).
©
2011 SPLF. Publié par Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.
KEYWORDS
Airway clearance;
Chest
physiotherapy;
Intrapulmonary
percussive
ventilation
Summary Intrapulmonary Percussion Ventilation (IPV) was designed to promote airway clea-
rance,
to recruit areas of lung and to improve pulmonary gas exchange. Its principle is to
administer
bursts of small tidal volume at high frequency. This article describes IPV devices,
especially
the Phasitron®,
which provides a dynamic interface between the pneumatic source
of
gas and the patient. Although not fully understood, the principles of action are also dis-
cussed.
Finally, available settings of IPV are proposed following two strategies. In patients
∗Auteur
correspondant.
Adresse
e-mail : [email protected] (G. Riffard).
0761-8425/$
— see front matter © 2011 SPLF. Publié par Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.
doi:10.1016/j.rmr.2011.12.003

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348 G. Riffard, M. Toussaint
with obstructive respiratory disease and ventilatory autonomy, the vibrations and percussions
are
applied with a frequency more than 300 cycles/min and pressure in the proximal airways
ranging
from 10—20 cm. H2O. In patients with restrictive pulmonary disease but without ven-
tilatory
autonomy, IPV is expected to improve gas exchange. The frequency of percussion will
be
slower (80—200 cycles/min) but the proximal airway pressure may reach 40 cm H2O. During
the
sessions, the frequency may be modified to alternate from a percussive pattern (high fre-
quencies
promoting the mobilization of secretions) to a ventilatory pattern (slow frequencies
encouraging
alveolar ventilation and clearance of secretions).
©
2011 SPLF. Published by Elsevier Masson SAS. All rights reserved.
Introduction
Élaborée dans les années 1980, la ventilation à percus-
sions
intrapulmonaires (VPI) est utilisée pour favoriser le
désencombrement
bronchique, homogénéiser la ventila-
tion,
recruter des territoires pulmonaires et/ou améliorer
les
échanges gazeux. Elle consiste à administrer, à haute
fréquence,
des petits volumes courants dans les voies
aériennes.
La présente fiche technique vise à décrire
l’appareil
générateur de VPI (Percussionaire®, Sandpoint,
États-Unis),
ses principes physiques et ses modalités de
réglage.
L’évaluation clinique de la VPI dans la littérature
médicale
fait l’objet d’un autre article de notre équipe,
publié
conjointement dans la Revue des maladies respira-
toires.
Description de l’appareil générateur de
ventilation
à percussions intrapulmonaires
L’appareil de VPI est composé d’un boîtier pneumatique
relié
à un piston, appelé Phasitron®, qui constitue une inter-
face
dynamique entre la source pneumatique de gaz et le
patient
(Fig. 1).
Le boîtier pneumatique
Le boîtier pneumatique peut être connecté soit à une source
d’air
externe (en milieu hospitalier), soit à une source d’air
interne
via un compresseur incorporé à la machine (au cabi-
net
du kinésithérapeute ou au domicile des patients). La
conception
interne uniquement pneumatique limite le moni-
torage
: un simple manomètre mécanique mesure la pression
proximale
dans les voies aériennes (Pva) à la sortie du
circuit.
Le monitorage des autres paramètres tels que la
fréquence
respiratoire (f) ou le rapport des temps inspira-
toires/expiratoires
(I/E) n’est pas disponible.
Le Phasitron®
Le Phasitron®est la pièce originale du circuit (Fig. 2). Il est
relié
au boîtier pneumatique comme illustré à la Fig. 1. Ce
Phasitron®va
transformer les gaz en provenance du boîtier
pneumatique
en mini-volumes courants, caractérisés par des
pics
de pression (percussions) et les transmettre vers les
poumons.
L’originalité du circuit réside dans l’adaptation
de
ces percussions aux changements de propriétés méca-
niques
du système respiratoire du patient [1]. La présence
Figure 1. Description d’un Percussionaire®(modèle pour hôpital,
type
IPV2-C). Le boîtier pneumatique (bleu) est relié au Phasitron®
par l’intermédiaire d’un circuit à quatre lignes : jaune (pression
du
nébuliseur), verte (initiation et arrêt des percussions), blanche
(pression
vers le Phasitron®) et rouge (monitorage de la pression
proximale).
Le manomètre (A) mesure la pression d’entrée dans le
boîtier
(pression de travail). Le manomètre (B) mesure la pression
proximale
dans les voies aériennes. Noter la présence d’un filtre
antibactérien
sur la ligne rouge (C) et d’un raccord (D) pour un
éventuel
apport en oxygène.
de résistances élevées au niveau des voies aériennes se tra-
duira
par la production de petits volumes délivrés à haute
pression,
alors qu’en présence de faibles résistances, de plus
grands
volumes seront délivrés à basse pression. Cette adap-
tation
des percussions protège ainsi le poumon des risques
de
barotraumatisme.
Le nébuliseur
Le circuit est muni d’un nébuliseur connecté au
Phasitron®.
La production d’un aérosol d’eau ou de sérum

Author's personal copy
Ventilation à percussions intrapulmonaires : fonctionnement et modalités de réglage 349
Figure 2. Fonctionnement du Phasitron®. A : en phase percussive inspiratoire, les gaz pressurisés pulsés poussent le piston (Venturi mobile)
vers
l’avant, provoquant l’ouverture de la porte inspiratoire et la fermeture de la porte expiratoire. Ces gaz traversent un conduit de plus
en
plus étroit, créant une zone de basse pression (effet Bernoulli) en regard de la porte inspiratoire, entraînant un appel d’air ambiant dans
le
Phasitron®(effet Venturi) ; B : en phase expiratoire, le piston revient à sa position initiale par effet ressort. La porte expiratoire s’ouvre,
permettant
la sortie des gaz dans l’air ambiant avant l’arrivée de la percussion suivante.
(D’après
http://www.percussionaire.com/dodgers
and manuals/IPV Gen. Manual.pdf).
physiologique convient pour éviter l’assèchement des
muqueuses
durant les séances, notamment lors d’une
utilisation
par voie invasive. Il n’est cependant pas adapté
pour
la déposition d’aérosols médicamenteux (voire autre
article
de notre équipe).
L’interface patient-machine
Le Phasitron®est connecté au patient par voie non inva-
sive
via un embout buccal, un masque nasal ou nasobuccal,
ou
invasive via une canule de trachéotomie ou une sonde
d’intubation.
En cas d’utilisation par voie invasive, le cons-
tructeur
recommande de dégonfler légèrement le ballonnet
(fuite
audible) afin de faciliter la migration des sécrétions
vers
la bouche.
Principes d’action de la ventilation à
percussions
intrapulmonaires
Les percussions représentent de petits volumes d’air, appe-
lés
volumes sous courants, pouvant être inférieurs à l’espace
mort
physiologique. Ils sont administrés à une fréquence
•La
VPI consiste à administrer, à haute fréquence, des
petits
volumes courants dans les voies aériennes.
•L’appareil
de VPI est composé d’un boîtier
pneumatique
relié à un piston : le Phasitron®.
•Ce
Phasitron®est la pièce originale du circuit qui
va
transformer les gaz en provenance du boîtier
pneumatique
en mini-volumes courants, caractérisés
par
des pics de pression (percussions).
•Le
dispositif comporte enfin un nébuliseur et soit un
embout
buccal, un masque nasal ou nasobuccal pour
la
voie non invasive, soit une canule de trachéotomie
ou
une sonde d’intubation pour la voie invasive.
comprise
entre 1 et 10 Hz (60—600
cycles/min). Ces volumes
varient
grandement en fonction des réglages, de quelques
millilitres
à haute fréquence et basse pression à près de
400
mL à basse fréquence et haute pression. Le mode
d’action
de la VPI reste mal déterminé. La succession des
percussions
crée au centre de la lumière bronchique un front
de
gaz qui progresse vers la périphérie du poumon, tandis

Author's personal copy
350 G. Riffard, M. Toussaint
Figure 3. Principes d’action de la ventilation à percus-
sions
intrapulmonaires. La succession des percussions crée dans
les
voies aériennes une pression expiratoire positive (PEEP
oscillante).
À partir de cette position d’équilibre, un front
de
gaz se crée au centre de la lumière bronchique, tan-
dis
qu’un contre-débit rétrograde s’établit le long des parois
bronchiques.
(D’après
http://www.percussionaire.com/dodgers and manuals/
IPV
Gen. Manual.pdf).
qu’un contre-débit rétrograde s’établit de la périphérie vers
la
bouche, le long des parois bronchiques (Fig. 3) [1].
Le
premier effet de la VPI est de favoriser la mobilisa-
tion
des sécrétions bronchiques [2,3] : la rapide variation
des
pics de pressions provoque un effet vibratoire interne
sur
la muqueuse, qui, couplé à la nébulisation d’eau, agit
sur
la cohésion et l’adhérence du mucus. La remontée
des
sécrétions serait facilitée par le contre-débit rétro-
grade,
mais ce point manque d’évidence scientifique. Le
deuxième
effet de la VPI est de favoriser le recrutement
de
territoires pulmonaires obstrués grâce à une répar-
tition
plus homogène de l’air dans l’arbre bronchique,
permettant
d’éviter l’hyper-inflation des territoires sains.
La
Fig. 3 décrit la ventilation de volumes sous courants
successifs,
jusqu’à l’obtention d’une position d’équilibre
située
au-dessus du volume de fermeture pulmonaire. Cette
ventilation
« protectrice » du poumon limite les risques de
barotraumatisme
induits par la ventilation en évitant la sur-
distension
en fin d’inspiration, le collapsus alvéolaire en
fin
d’expiration et le recrutement/dérecrutement alvéolaire
séquentiel
au cours du cycle respiratoire. Dans une étude
in
vitro sur poumon-test, Lucangelo et al. ont décrit cette
accommodation
de la distribution des volumes dans deux
compartiments
pulmonaires hétérogènes soumis à la VPI [4],
ce
qui n’a pas été confirmé in vivo. Le troisième effet, éga-
lement
décrits dans notre autre article, est l’amélioration
des
échanges gazeux [1,5]. L’importance des débits de gaz
délivrés
au patient (jusqu’à 40 L/min) et l’agitation molécu-
laire
induite par les percussions majorent le contact entre
les
molécules d’oxygène et la membrane alvéolo-capillaire.
De
plus, la succession des percussions induit un effet positive
end
expiratory pressure (PEEP) favorisant le recrutement
pulmonaire
[1].
•Les
percussions correspondent à de petits volumes
d’air,
appelés volumes sous courants, pouvant
être
inférieurs à l’espace mort physiologique mais
pouvant
être très variables en fonction des réglages
(quelques
millilitres à haute fréquence et basse
pression
à près de 400 mL à basse fréquence et haute
pression).
•Leur
fréquence d’administration varie de 1 à 10 Hz
(60—600
cycles/min).
•Le
premier effet de la VPI est de favoriser la
mobilisation
des sécrétions bronchiques.
•Le
deuxième effet est de favoriser le recrutement
de
territoires pulmonaires obstrués grâce à une
répartition
plus homogène de l’air dans l’arbre
bronchique.
•Le
troisième effet est l’amélioration des échanges
gazeux.
La ventilation à percussions
intrapulmonaires
: une technique de
ventilation
?
Comme décrit dans notre autre article publié dans la Revue,
la
VPI peut se superposer à la ventilation spontanée des
patients
(Fig. 4A). Les patients peuvent également choi-
sir
de se laisser ventiler passivement par la VPI (Fig. 4 B).
Bien
que le niveau d’évidence concernant l’efficacité de la
VPI
comme ventilateur mécanique soit faible, deux straté-
gies
de réglage sont décrites dans la littérature : la VPI à
haute
fréquence et à basse fréquence. Toussaint et al. [3]
ont
utilisé la VPI à basse fréquence chez des myopathes
de
Duchenne ventilés par trachéotomie. La fréquence des
percussions
utilisée était lente (f = 120 cycles/min), le rap-
port
I/E était inversé à 2/1 et les pressions dans les voies
aériennes
étaient relativement élevées (jusqu’à 40 cmH2O).
Ces
auteurs ont retrouvé une amélioration du désencom-
brement
associé à l’usage de la VPI avec stabilisation
de
la SpO2et de la PaCO2au
terme des 15 minutes de
traitement.
Chelha et al. [6] étudièrent quant à eux la fai-
sabilité
de 20 minutes de VPI réalisée à fréquence élevée
(300
cycles/min) chez dix patients intubés, ventilés, admis
en
réanimation pour décompensation respiratoire aiguë sur
BPCO.
Ils notèrent une amélioration de la PaO2(120 versus
144,6
mmHg ; p < 0,05) avec une bonne tolérance hémody-
namique
et une stabilisation de la PaCO2en fin de séance.
En
effet, à fréquence rapide, les percussions successives
entraînent
un débit constant de gaz frais dans les poumons
(Fig.
3), assurant la ventilation alvéolaire. Nava et al. [7] ont
démontré
la possibilité chez cinq sujets sains de se laisser
ventiler
par la VPI. En utilisant celle-ci à une fréquence de
250
cycles/min, ils parvinrent à maintenir une apnée au-delà
de
deux minutes sans désaturation ni dyspnée. Il apparaît
donc
que la VPI offre aux patients sans autonomie ventila-
toire
une assistance mécanique ventilatoire transitoire utile
lors
d’une séance de drainage bronchique. Le monitorage
de
la SpO2est souhaitable pour s’assurer de l’oxygénation
satisfaisante
de ce type de patients.