AK1987_14_6_261-266

Ann. Kinésithér., 1987, t. 14,
© Masson, Paris, 1987
nO
MISE AU POINT
6, pp. 261-266
L'espace mort dosable en physiothérapie respiratoire
P. ALTHAUS
Physiothérapeute-enseignant, École Cantonale Vaudoise de Physiothérapeutes, 2, avenue de la Sallaz, CH 1005 Lausanne, Suisse.
L'auteur définit l'espace mort et le décrit
en mettant en évidence son principe d'action.
La revue de la littérature des principaux
articles sur l'espace mort ou le rebreathing
permet de donner les effets connus, les
modalités d'application, les limites de la
méthode et ses contre-indications.
L'auteur insiste sur la surveillance systémique qui doit s'effectuer durant la séance et
propose l'emploi de l'espace mort dosable dans
le milieu de la gériatrie pour la prévention des
complications pulmonaires liées à l'alitement
prolongé.
Nous nous proposons de présenter une technique de kinésithérapie respiratoire dont l'usage
est des moins répandus et qui pourtant peut
devenir ou redevenir d'usage courant dans les
services de médecine interne et de chirurgie.
En 1928, Scott et Culter proposent la méthode
de rebreathing pour la prévention et le traitement des atélectasies postopératoires «21) cité
par Bartlett). Vers 1960, Giebel (11) propose en
Allemagne le « Totraumvergrosserung
» ou la
«respiration
d'un volume mort»
pour la
gymnastique pré et postopératoire.
Cette technique peut être étendue à d'autres
services que ceux de chirurgie.
Nous allons en décrire les principes, les
modalités d'application, les effets connus, les
limites, les contre-indications et les indications
de choix.
Tirés à part: P.
ALTHAUS,
à l'adresse ci-dessus.
Description de l'appareil
L'espace mort dosable se comp'ose d'une série
de cylindres emboîtables l'un dans l'autre de
façon hermétique dont la partie proximale
constitue l'embout buccal, adaptable à l'enfant,
à l'adulte (fig. 1) et au tube de trachéotomie ou
d'intubation nasotrachéale.
FIG. 1. - L'espace mort dosable et le pince-nez.
Chaque cylindre correspond à un volume de
100 ml, le diamètre interne est de 3 cm (fig. 2).
Ce diamètre offre une résistance à l'écoulement
de l'air qui est négligeable.
Il est construit avec un matériau résistant et
non toxique, les cylindres sont stérilisables
(vapeur - pression), par contre les embouts
buccaux sont à usage unique.
Le set pour adulte est livré avec 6 segments,
un embout buccal et 10 pinces-nez. Tout ou
partie du set est commandable séparément ainsi
262 Ann. Kinésithér., 1987, t. 14, n° 6
ventilatoire et la PCOz alvéolaire (P ACOz) et
par conséquent la PCOz artérielle (PaCOz).
Si un homme respire pendant plusieurs
minutes un mélange gazeux enrichi en COz, son
débit ventilatoire augmente progressivement
vers une valeur stable dont le niveau est fonction
du pourcentage de COz inspiré et de la PaCOz
qui en résulte. La relation n'est pas linéaire.
L'hyperpnée débute pour 1 % de COz dans l'air
inspiré, correspondant à environ 7 mmHg. La
ventilation augmente modestement encore pour
une variation de COz dans l'air inspiré entre 2
et 4 %, puis très rapidement entre 5 et 15 %
de COz pour atteindre alors une valeur maximale
normale à environ 80 1 mn-l.
L'hyperventilation atteint son niveau maximal
même si le pourcentage de COz inspiré croît
encore. Cependant, elle devient de plus en plus
FIG. 2. - Non, ce n'est pas un kaléidoscope l, mais un tube de
3 cm de diamètre.
pénible et s'accompagne alors de troubles de la
conscience pouvant conduire au stade ultime à
une perte de conscience (carbonarcose).
que la connection cylindrique pour la trachéotoFenner et coll. (8) comparent la ventilation au
mie (28, 29).
repos de 10 sujets sains respirant à travers un
Espace mort anatomique: c'est le volume des espace mort de 1 400 ml ou respirant un mélange
voies aériennes conductrices (26), qui inclut la de 4 à 6 % de COz à travers un circuit ouvert.
trachée, les bronches, jusqu'à leurs subdivisions
Avec l'espace mort, la PCOz mesurée dans les
extrêmes, et qui exclut les bronchioles alvéo- voies aériennes oscille avec chaque cycle respiralaires. Il est appelé aussi espace mort série (17). toire et atteint le niveau zéro à la fin de chaque
Sa valeur normale, à l'état basal, atteint
volume courant, tandis que le mélange enrichi
environ 150 ml. Elle augmente au cours des de COz ne permet pas cette grande oscillation
fortes inspirations par suite de la traction exercée
de la PCOz alvéolaire qui peut être un stimulus
sur les bronches par le parenchyme pulmonaire
supplémentaire au niveau des chémorécepteurs
voisin (26).
artériels.
L'espace mort dépend aussi de la morpholoLe délai des réponses (environ 5 secondes)
gie, puisqu'il
représente
plus exactement
correspondent au temps de circulation poumon2,22 ml/kg de poids corporel pour Rathford cité . chémorécepteurs (9) est en faveur d'un mécapar Olivier (17).
nisme chémoréflexe pour 20 % au niveau des
C'est cet espace mort série que nous augmenchémorécepteurs aortiques et carotidiens et pour
tons instrumentalement.
80 % au niveau ventrolatéral de la moelle (6).
Mais c'est aussi dans les chémorécepteurs
intrapulmonaires
sensibles au COz que la réponse
ventilatoire
pourrait être modulée (16).
Principe d'action
LE STIMULUS COz
Effets systémiques
Le dioxyde de carbone est un facteur de
régulation de la ventilation. Haldane et Priestley
cités par Flandrois (9) donnent la première
description de la relation existant entre le débit
SYSTÈME RESPIRATOIRE
L'augmentation
de la ventilation/minute
porte essentiellement sur le volume courant
Ann. Kin ésithér., 1987, t. 14, nO 6
(8,18,19,20). Cette forme de réponse est propice
à une meilleure ventilation alvéolaire et, en
conséquence, à une meilleure épuration en COz.
Le volume courant augmente avec l'augmentation de la fraction inspirée de COz (FiCOz) ou
l'augmentation de l'espace mort additionnel
cependant que la fréquence respiratoire ne
change presque pas. Ce fait n'est valable que
pour une respiration de repos (18).
Sackner et coll. (18) rapportent les valeurs de
ventilation additionnelle pour six sujets respirant
à travers différents espaces morts dont le
diamètre interne est de 5,2 cm et dont les valeurs
sont respectivement de 150, 250 et 350 ml
(mesuré par déplacement d'eau). Elles sont de
67 %, 85 % et 89 % au repos. Pour ces auteurs,
le fait de respirer avec un embout buccal, le nez
pincé, ajoute 18 % de ventilation à la respiration
naturelle. Ce phénomène est confirmé par
d'autres auteurs: Gilbert (12) et Askanazi (1).
Les effets sur le mode respiratoire.
Sackner et coll. ne montrent pas d'augmentation significative de la fréquence respiratoire. A
noter cependant la faible valeur de l'espace mort
utilisé lors de l'expérimentation.
Fenner et coll. (8) étudient chez deux sujets
sains les valeurs de la ventilation/minute, du
volume courant et de la fréquence respiratoire
respirant à travers un tube de 1 400 ml et de
14 mm de diamètre.
Ils obtiennent au repos : une ventilation de
repos de 8,06 et 8,26 1/mn, un volume courant
de 537 et 486 ml et une fréquence respiratoire
de 15 à 17/mn. Ces deux sujets passent après
10 minutes de rebreathing à respectivement
27,31 et 21,39 1/mn de ventilation, 1517 et
1 258 ml de volume courant, enfin 18 et 17 de
fréquence respiratoire. Il semble donc que c'est
principalement le volume courant et non la
fréquence qui augmente lors de cette ventilation.
Les effets sur les gaz du sang
Ils sont bien connus; ils sont décrits par
Schwartz et coll. (20) chez 15 sujets normaux
respirant pendant 10 minutes à travers un tube
de 3,2 cm de diamètre interne et 1 000 ml
d'espace mort. Il décrit une chute rapide de là
PAOz survenant durant les deux premières
263
minutes, celle-ci pouvant chuter d'une valeur de
100 mmHg jusqu'à 75-80 mmHg; la PAOz
remonte dans les huit minutes suivantes pour
se situer aux alentours de 90 mmHg.
L'on pourrait penser que c'est le stimulus
oxygène qui est à l'origine de l'augmentation de
la ventilation lors de cette respiration, mais il
n'en est rien, car Schwartz rapporte les mêmes
effets sur le volume courant si l'on respire à
travers le même espace mort muni à son
extrémité distale d'un apport de 3-4 litres
d'oxygène en continu.
Quant à la PACOz, durant les trois premières
minutes, elle augmente depuis sa valeur de base
(40-44 mmHg) pour se situer aux alentours de
47 mmHg jusqu'à la fin de l'exercice
d'hyperventilation.
Fenner rapporte les valeurs de la PACOz et
de la PaCOz chez deux sujets sains respirant à
travers un espace mort de 1 400 cc ; il note que
les valeurs sont très proches l'une de l'autre, la
PACOz reflète la PaCOz moyenne de façon
simultanée. La PaCOz de ces deux sujets sont
dans les limites de la norme durant l'hyperventilation mais l'auteur ne donne pas à quel
moment les prises de sang artériel sont
effectuées.
Mahoney et Colgan (15) mesurent les PAOz
et PaOz de 10 patients sans complications
pulmonaires après chirurgie abdominale susombilicale; ils notent une chute de 23 % de la
PaOz à 2 minutes de rebreathing et une
augmentation de Il % de la PaCOz au même
moment.
Dans un groupe de 8 patients souffrant
d'atélectasies, ils mettent en évidence une chute
de 6,4 % de la PaOz (qui est déjà basse au repos)
à la deuxième minute et une augmentation de
la PaOz à la fin de l'exercice de 5 minutes qui
ramène celle-ci à la valeur de départ. Mais
10 minutes après l'arrêt de l'exercice, les
pressions partielles d'Oz et de COz sont à
nouveau à leurs valeurs de départ.
Les effets sur la mécanique respiratoire
Mahoney et Colgan ne peuvent que déplorer
le fait que la Capacité Résiduelle Fonctionnelle
(CRF) de leurs deux groupes de patients reste
inchangée après 5 minutes de respiration à
264 Ann. Kinésithér., 1987, t. 14, nO6
travers un espace mort standard dont la valeur
n'est pas donnée.
Les auteurs concluent en admettant la possibilité d'utiliser l'espace mort dans un but prophylactique et signalent qu'une seule séance de
rebreathing n'est pas suffisante pour lever une
atélectasie comme en témoignent la constance
des volumes pulmonaires de repos et la valeur
du shunt pulmonaire. Il faut noter que la durée
de la ·séance est de cinq minutes et qu'aucun
autre artifice thérapeutique n'est employé.
Ils remettent en question son usage de routine
en pensant surtout à l'hypoxie sévère créée par
la méthode à la deuxième minute d'exercice.
Ils proposent
l'utilisation
d'un
débit
d'oxygène à l'extrémité distale du tube comme
l'ont déjà fait Schwartz (20) et Darin (7).
+
SYSTÈME CARDIa-VASCULAIRE
Les effets sur la pression artérielle systémique
Les conséquences
hémodynamiques
de
l'hyperventilation volontaire sont : l'augmentation du débit cardiaque, la constance de la
tension artérielle qui découle de cette augmentation du débit cardiaque (27). Mais aucun auteur
précédemment cité n'a observé la dynamique de
ces valeurs au cours de l'hyperventilation induite
par l'augmentation de l'espace mort.
Modalités
- pendant : la tension artérielle, la fréquence
respiratoire et cardiaque, être à l'affût de signes
cliniques de l'hypoxémie (25) et de l'hypercapnie
(somnolence, céphalées, tremor...);
- après: idem avant, environ deux minutes
après l'arrêt.
Tous ces contrôles sont à faire au moins à la
première séance pour évaluer la capacité du
patient à compenser l'espace mort et surtout
pour obtenir le meilleur réglage de l'espace mort.
Éventuellement, ces contrôles permettent de
déceler une contre-indication qui ne serait pas
apparue lors du bilan initial du patient. Ils sont
des motifs d'arrêt de l'exercice et de réévaluation
du volume de l'espace mort si leurs valeurs
dépassent les limites de «la norme»,
par
exemple la fréquence respiratoire maximale
acceptable lors de l'exercice est de 24/mn selon
2,8
Giebel, alors qu'elle est au repos de 16,6
pour une population âgée (22).
Pour le reste, seul le bon sens et la connaissance de son patient permet de diminuer le
risque d'« accident»
lors de l'application de
cette technique.
Dosage de l'espace mort
L'avantage du matériel présenté ici est que
le dosage est individuel. Il se fait par la méthode
essai-erreur, débutant avec un volume de 200300 ml pour l'adulte (fig. 3), la valeur atteint
généralement 500 ml en fin de dosage pour
d'application
POUR LE PATIENT
Il suffit de mettre l'embout buccal en bouche
et le pince-nez de façon à éviter les fuites, puis
la séance commence. Rien de plus simple!
POUR LE KINÉSITHÉRAPEUTE
Surveillance systémique
Il est conseillé de faire quelques contrôles
avant, pendant et après la séance. Il s'agit de":'
mesurer :
.
/ .
- avant : la tenslOn artenelle,
respiratoire et cardiaque;
/
la frequence
.
FIG. 3. - L'espace mort dosable. le pince-nez et le patient. Notez
la manchette du sphygmomanomètre en place durant le dosage
de première séance. le réveil indique la durée de l'exercice au
patient.
Ann. Kinésithér., 1987, t. 14, n° 6 265
l'adulte jeune,200 ml pour un enfant et la moitié
de ces valeurs pour un patient opéré en début
de traitement.
En fonction de l'observation, l'espace mort
sera diminué ou augmenté dès la première
séance.
Durée de la séance
La réponse ventilatoire au nouvel espace mort
est rapide mais l'adaptation demande de 3 à
5 minutes pour atteindre le plateau auquel le
volume courant reste constant. Il faut donc que
la respiration soit tenue pendant au moins
5 minutes de façon à obtenir le plus grand
volume courant.
Dans le contexte de la prévention des complications respiratoires, ce n'est pas le type
d'appareil utilisé ni le nombre de respirations
amples qui compte mais la fréquence de leur
exécution (3). Les différents auteurs proposent
une application horaire ou bi-horaire à raison
de 5 à 10 minutes d'exercice, ce qui va dans le
sens de Bartlett (4) et bien d'autres auteurs cités
par lui (2) ou par d'autres (5).
Absolues :
- insuffisance respiratoire globale ou partielle,
- une PaOz inférieure à 60 mmHg,
- insuffisance cardiaque non compensée,
- bronchopneumopathie chronique obstructive sévère (14,19,24),
- asthme bronchique sévère (13),
- insuffisance rénale chronique
après
hémodialyse (10),
- syndrome restrictif avec dyspnée de
repos (23),
- status après traumatisme crânio-cérébral,
- maladie neuromusculaire avec atteinte
phrénique.
Relatives :
-
hypertension artérielle systémique,
tachycardie,
tachypnée,
douleur thoracique et/ou abdominale.
Limites de la méthode
Le fait de court-circuiter le nez par une
respiration buccale dessèche les voies aériennes
supérieures (comme le fait la spirométrie incitative). Pour pallier à ce défaut le patient peut
boire du thé chaud avant l'exercice par exemple
(restons simples).
Le constructeur propose d'utiliser l'espace
mort avec un humidificateur ou un aérosol à
l'extrémité distale du tube.
L'utilisateur peut ajouter au tube un circuit
d'humidification, un circuit d'oxygénation mais
d'une méthode qui se veut des plus simples à
l'origine, nous créons un environnement qui ne
permet plus au patient de se prendre en charge
seul.
Contre-indications
En fonction des effets connus, de la sensibilité
au stimulus COz, les contre-indications suivantes
sont:
FIG. 4. - L'espace mort dosé, la séance est répétée durant la
journée sous contrôle du kinésithérapeute au début du traitement.
266 Ann. Kinésithér., 1987, t. 14, n° 6
Indications
Nous proposons d'utiliser l'espace mort dosable dans la prévention des complications respiratoires liées à l'alitement prolongé chez le
vieillard.
L'enfant peut aussi l'employer, surtout en
coloriant les différentes pièces de l'appareil à
titre de jeu. Toute gymnastique respiratoire
pré-opératoire pourrait employer l'espace mort
au même titre que la spirométrie incitative si
le but est de rompre la monotonie de la
respiration courante.
Par sa double action, mobilisation de volume
pulmonaire et mobilisation de volume sanguin,
l'espace mort dosable trouve son entière justification dans ce qui nous paraît son indication
de choix: l'hygiène respiratoire du vieillard alité
(fig. 4) ou la prévention des pneumonies de type
hypostatique.
L'espace mort dosable est un adjuvant à la
physiothérapie respiratoire dont le principal
avantage est sa simplicité d'utilisation et de
maintenance au lit du malade.
Références
1. ASKANAZI J. et al. - Effects of respiratory apparatus on
breathing pattern. J. Appl. Physiol., 1980, 48, 577-580.
2. BARTLETT R. et al. - Respiratory maneuvers to prevent
postoperative
pu1monary
complications.
J.A.MA.,
224,
1973, 7, 1017-1021.
3. BARTLETT R. et al. - Studies on the pathogenesis and
prevention of postoperative pu1monary complications. Surg.
Gynecol. Obstet., 1973, 137, 925-933.
4. BARTLETT R. - Postoperative
pu1monary
prophylaxis:
Breathe deeply and read carefully. Chest., 81, 1982, 1. 1-3.
5. CELLI B., RODRIGUEZ K., SNIDER G. - A controlled trial
of intermittent positive pressure breathing, incentive spirometry, and deap breathing exercices in preventing pulmonary complications
after abdominal surgery. Am. Rev.
Respir. Dis., 1984, 130, 12-15.
6. CHERNIACK N. - The clinical assessment of the chemical
regulation of ventilation. Chest., 70, 1976, 2, 274-281.
7. DARIN J., CLOSE S., ELLISON E. - The value of a
rebreathing tube in the prevention of postoperative atelectasis. Arch. Surg., 1960, 81. 263-268.
8. FENNER A., JANSSON E., AVERY M.E. - Enhancement of
the ventilatory response to carbon dioxide by tube breathing.
Respiration Physiology, 1968, 4, 91-100.
9. FLANDROIS R., BRUNE J., WIESENDANGER T. - Physiologie humaine, la respiration. SIMEP, Éditions, Villeurbanne,
1976.
10. GIBSON G.J., STREETON J.A. - Ventilatory responses and
acute acid-base changes in response to inhaled carbon
dioxide in patients with chronic renal failure on long-term
haemodialysis. Respiration, 1973, 30, 389-401.
11. GIEBEL O. - Der Einfluss kunstlicher Totraumvergrosserung auf Ventilation und Blutgase, 79, Tagung d. Dtsch.
Gesellschaft F. Chirurgie. Langenbecks Arch. und Dtsch.
z.F. Chirurgie, 1962, 301, 543-548.
12. GILBERT R., AUCHINCLOSS J.H. Jr. et al. - Changes in
tidal volume, frequency and ventilation induced by their
measurement. J. Appl. Physiol., 1972, 33, 252-254 ..
13. HUDGEL D.W., WEIL J.V. - Depession of hypoxic and
hypercapnic ventilatory drives in severe asthma. Chest, 1975,
68, 493-497.
14. KEPRON W;, CHERNIACK R.M. - The ventilatory response
to hypercapnia and to hypoxemia in chronic obstructives
lung desease. Am. Rev. Respir. Dis., 1973, 108, 843-850.
15. MAHONEY P.D., COLGAN F.J. - The effects of dead space
rebreathing in the treatment of atelectasis. Surg. Gynecol.
Obstet., 1969, 128, 1283-1288.
16. MITCHELL G.S., OSBORNE J.L. - A comparison between
carbon dioxide inhalation and increased dead space ventilation in chickens. Respiration Physiology, 1980, 40, 227-239.
17. OLIVIER H.R. - Traité de biologie appliquée. Tome 4.
Maloine, Paris, 1970.
18. SACKNER J.D., NIXON A.J. and al. - Effects of breathing
through external dead-space on ventilation at rest and
during exercice, II. Am. Rev. Respir. Dis., 1980, 122,
933-940.
19. SCANO G., GIGLIOTTI F., SPINELLI A., VAN MEERHAEGE
A., SERGYSELSR. - Breathing pattern and neuromuscu1ar
drive during CO, rebreathing in normal man and in patients
with COPD. Respiration, 1986, 50, 73-82.
20. SCHWARTZ S.I., DALE W.A., RAHN H., ROCHESTER
Ph.D. - Dead-space rebreathing
tube for prevention of
atelectasis. J.A.MA.,
1957, 163, 1248-1251.
21. Scorf
W.J.M., CUTLER E.G. - Postoperative
massive
atelectasis. J.A.MA.,
1928, 90, 1759-1763.
22. TOBIN M.J., CHADHA T.S. and al. - Breathing patterns.
1. Normal subjects. Chest, 84, 1983, 2, 202-205.
23. TOBIN M.J., CHADHA T.S. and al. - Breathing patterns.
2. Diseased subjects. Chest, 84, 1983, 3, 286-294.
24. TENNEY S.M. - Ventilatory response to carbon dioxide in
pulmonary
emphysema. J. Applied Physiology, 1954, 6,
477-484.
25. WEIBEL M.A., ROSSEL C.K. - La respiration artificielle.
Copyright, Hospal, Base1,1978.
26. WEST J.B. - Physiologie Respiratoire
: l'essentiel. H.R.
Waltee, Montreal, 1975.
27. WRIGHT S. - Physiologie appliquée à la médecine. Flammarion Médecine-Sciences,
Paris, 1973.
28. Importateur pour la Suisse : SSC Steril Catgut Gesellschaft
CH-8212 Neuhansen a. Rheinfall.
29. Importateur pour la France: Les Laboratoires Bruneau et
Cie, 14, avenue du Maréchal-Juin,
Boulogne-Billancourt.