Principes de la ventilation assistée Rappels physiologiques Principe du ventilateur en pression positive Modes de ventilation O.Noizet, R. Cremer

Volumes pulmonaires statiques VRE VD = espace mort = VA + SIT + alvéoles non fonctionnelles VR CRF = amortit variations extrêmes de pa02 = 20 ml/kg VT CV Capacité inspiratoire VRI VT = volume mobilisé lors de chaque cycle respiratoire = 7 ml/kg quel que soit l’âge

Ventilation spontanée : pression négative Ventilation mécanique par SIT : pression positive

Compliance  alvéoles « ballon » Compliance (Co) : capacité du système respiratoire à se laisser distendre barotraumatisme Partie linéaire de la courbe : V = Co X P Co = V / P = 1 (ml/cm H2O/Kg) Co statique / Co dynamique atélectraumatisme  Co thoraco-pulmonaire : atteinte alvéolaire (MMH, SDRA), épanchement pleural, compartiment abdominal, hypoplasie pulmonaire, atteinte cage thoracique

Résistance  bronches, bronchioles, SIT « tuyau » Variation de pression lors de l’écoulement d’un gaz dans un tuyau R = Δ P (cmH2O) / débit (l/sec) = 30-50 cm H2O/l/sec R = 8 l/ r4 Viscosité/longueur tuyau, rayon [écoulement laminaire : si r/2  R x 16] Si  débit, écoulement devient turbulent et  réssitances Extubation :  RVA de 20-60%

Constante de temps « ballon-tuyaux » 1 2 3 4 5 T (en cste de temps) 63% 95% 99% Volume expiré Vitesse à laquelle les poumons se remplissent /vident T = Co x R n.né : 0.2 sec enfant : 0.6 sec adulte : 1.5 sec il faut 5 T pour vider un poumon à 100%

Co, R, T Enfant :  Co pariétale et  RVA,  T Compliance (ballon) rapport entre une variation de volume et une variation de pression dynamique / statique nourrisson : 1 à 2 ml/cm H2O/Kg Résistance (tuyaux) rapport entre la DDP dans les voies aériennes supérieures et le débit gazeux qui les traverse nourrisson : 30 à 50 cm H2O/l/sec Constante de temps (ballon-tuyaux) Mais raisonnement global…. Stocks J, Monaldi Arch Chest Dis 1999

Pour mobiliser un VT à chaque cycle : =créer une différence de pression entre l’entrée des VA et alvéoles P = P0 + (E x VT) + (R x V°) P0 = pression de départ = PEEP totale (E x VT) = forces de rétraction élastiques = E = élastance = 1/Co (R x V°) = forces résistives

Ventilation en pression positive Un principe ; souffler dans les poumons génération d'une pression génération d'un volume Deux modes ventilatoires Volume contrôlé Pression contrôlée Plusieurs niveaux de participation du malade trigger VS + Aide VACI (SIMV)

Échanges gazeux L'oxygénation dépend L'épuration du CO2 dépend de la pression moyenne (Paw) : pression qui maintient déplissées les alvéoles (surface d’échange) Paw = k [(Pmax – PEEP) x (Ti/Ti+Te)] + PEEP K : constante fonction de rapidité montée de pression Pmax = pression de crête L'épuration du CO2 dépend de la ventilation minute (VT x FR) peut être diminuée par un TE trop court VA (ventilation alvéolaire) = (VT – VD) x FR

Augmenter l ’oxygénation Pression Augmenter la pression moyenne Paw = AUC 5 actions : augmenter la FiO2 Paw allonger le Ti augmenter la pression d’insufflation augmenter la pente Temps appliquer une PEEP Paw= K (Pmax – PEEP) x (Ti/Ttot) + PEEP

Pressions mesurées : pression de crête : pression maximale atteinte pendant la phase d'insufflation active du Ti (bronchospasme) pression de plateau : la pression mesurée par l'appareil au niveau de la pièce Y pendant la phase passive du temps inspiratoire (barotraumatisme  30 cmH2O ; calcul compliance statique) pression moyenne : moyenne de la pression pendant un cycle complet (Ti + Te) = AUC (reflet Palvéolaire = oxygénation)

Ventilation conventionnelle : débit préréglé (« Volume contrôlé ») Le volume est imposé il est insufflé à débit constant (v d’insufflation) La pression découle du volume choisi de l'état du malade Surveiller les pressions V pause inspi expi Pression de crête : C'est la pression maximale atteinte pendant la phase d'insufflation active du Ti.

Ventilation conventionnelle : pression préréglée inspi expi P P La pression est fixée Elle est constante au long du cycle Le volume découle de la pression choisie de l'état du malade Surveiller les volumes Ex : bronchospasme Ex :  fuites autour SIT (débit décélérant)

Surveillance des pressions et des volumes Générateur de pression P et V inspi V expi

Autres modes de ventilation VA : ventilation assistée (trigger) VAC :ventilation assistée contrôlée (trigger) VACI : ventilation assistée contrôlée intermittente (respiration spontanée) VSAI (ventilation spontanée avec aide respiratoire) VS-AI : ventilation spontanée avec aide inspiratoire PEP OHF

Types de ventilateurs Débit continu, FR et pression limitée sans synchronisation possible Synchronisation possible (VAC, VACI) : Babylog 8000, Infant Star, VIP Bird, Stéphanie Débit interrompu : Servo 900 Ventilateurs haute fréquence oscillateurs : Stéphanie, sensor medics (exsufflation active) Interrupteurs de débit : Babylog 8000, Infant Star (exsufflation non active, moins performants que oscillateurs, risque de trappage, PNO, et hypercapnie)

Ventilation assistée : Aide inspiratoire Le malade maîtrise la FR Il déclenche une aide en pression La sensibilité du déclenchement est réglable (trigger en débit/ en pression) Attention aux modalités de déclenchement de l’expiration chute de débit à X% du débit maximum atteint et/ou X% du temps du cycle (bouton de fréquence) Ex : SERVO 300 mode AI Arrêt inspi et passage expi qd : -le débit est < 5% du débit max (débit de crête) et/ou 80% de durée cycle respi/s (d'où imp réglage FR haute) -ou Arrêt inspi et passage expi qd : -la Pmoy des VA= niv pression insufflation sur PEP + 20 cmH2O P, trigger, pente

ventilation assistée contrôlée VAC = VC + Trigger «  synchronisation à la FR spontanée du patient » Assisté : insufflation à chaque fois que le patient déclenche le cycle (la limite : FRmax) Contrôlé : FRmin de sécurité : si l’enfant ne déclenche pas, la machine délivre un minimum de cycles, Ti contrôlé par machine Réglages : FRmin, Frmax, Ti FRmax=60/ (Ti +TR + PR) TR=tps réponse PR = période réfractaire Limite VAC : si agitation, troubles neurologiques : trappage  diminuer FRmax et Ti (car Te non fixé, et Te min=PR=200 ms) Limite VAC-AI : si fuites autour SIT, Ti augmenté  régler un Timax machine Patient mode VAC Cycles non acceptés temps FRmin FRmax Tps > PR Tps < PR

ventilation assistée contrôlée intermittente = « synchronisation à FR machine déterminée » (SIMV) Assisté : insufflation à chaque fois que le patient déclenche le cycle (la limite : FRmach) Contrôlé : FRmin de sécurité : si l’enfant ne déclenche pas, la machine délivre un minimum de cycles Intermittente : alternance cycles machine et ventilation patient ; débit continu (VP Bird = 10 l/mn, Stéphanie = 4 l/mn) Réglages FR machine limitée et P limitée Le nb de cycles assistés ne dépasse pas la FRmach fixée, ms l’enfant peut avoir la VS qu’il désire = synchronisation à l’effort inspiratoire du patient

VACI + AI La VACI a l'avantage d'assurer une ventilation-minute minimale tout en permettant un certain degré de respiration spontanée. En effet, un certain nombre de cycles respiratoires sont obligatoirement délivrés par le ventilateur. Entre ces cycles, le patient peut respirer spontanément.7 Il est possible d'ajouter une AI à ces cycles spontanés, ce qui permet de compenser le travail additionnel dû à la résistance du circuit du ventilateur.

Comparaison des différents modes ventilatoires synchronisés Synchroni-sation Assistance à Fréquence Ti PIP chaque cycle VC/VCI non non fixe fixe fixe VACI oui non fixe fixe fixe VAC oui oui variable fixe fixe AI oui oui variable variable fixe AI+VG oui oui variable variable variable

Temps contrôlé à pression limitée = TCPL (Ex : VP-Bird) Le débit est réglé jusqu’à obtention d’une pression donnée, à ce moment-là il diminue et Pinsp maintenue jusqu’à fin inspiration Débit continu : 8-10 l/mn P débit

VCRP Ventilation contrôlée à régulation de pression insp exp P "Pression contrôlée à volume garanti" Volume fixé Courbes de pression contrôlée Le respirateur calcule régulièrement la compliance et adapte la pression Barotraumatisme à chaque désadaptation patient-machine

Réglage de la sensibilité Trigger Débit Pression Auto-triggering Pression - SERVO 300 : De 0à – 3 cmH2O : le trigger est déclenché par le débit De –3 à – 20 cmH2O : déclenchement sur pression Réglage de la sensibilité

PEEP ou PEP Attention gène au remplissage P V insp exp

Surveillance - Monitorage pièce en T Leclerc F, Roze JC, conférence d’experts, SRLF 2000   VTI : -volume de compression : Ctot= Crs + Ccircuit, Vmin= (VT x FR) + (Ccircuit x Pinspi x FR) - Résistance SIT, position SIT volume mort (réchauffeur, tuyaux) (VA=ventilation alvéolaire= (VT – VD) x FR, VD= VD instrumental + VD anatomique + VD alvéolaire   VTE - fuites autour SIT -Réglage alarmes

Surveillance -Analyse graphique Evaluation mécanique respiratoire Leclerc F, Arnette blackwell Ed 1997 pp67 Encombrement bronchique Leclerc et al. ICM1996 Surdistension Nève AJRCCM Hyperinflation Riou et al. ICM 1999

Rapport I/E Inspiration Expiration 1/2 1/3 1/4 1/1 1/1,5… 2/1

Ex chez le prématuré, Stéphanie Mode SIMV Débit continu : 4 l/mn (à prendre en compte ds calcul débit NO) Ti = 0,34 FR = 50-55 ( Te) Pi = 15-20 FIO2 Tps cycle = 60/FR

Ex : SDRA  Compliance thoraco-pulmonaire Objectif : limiter le volotraumatisme Pplat<30cmH2O Hypercapnie permissive : VT=5-6 ml/kg, PEEP « élevée » Objectif SaO2 : 88-96% (85-92%) Manœuvres de recrutement Surveillance : Calcul compliance thoracopulmonaire + + + Courbes P/V

Ex : asthme aigu grave RVA Objectif : respecter l’expiration PEEP=0 I/E : 1/3, ¼, voire + Fréquence basse Compressions manuelles Normoxye ; Objectif CO2… Surveillance -auto-PEEP (expi forcée, courbe débit-temps) -pression de crête

Ex : HTIC Objectif : ne pas aggraver l’HTIC Normocapnie Normoxie Retour veineux non limité : PEEP=0 …. Situation + délicate si contusion pulmonaire associée

Sevrage de VM (SVM?) puis :  Extubabilité ? Y penser dès le début de la VM Protocole écrit de SVM? Plutôt protocole de diminution sédation Randolph JAMA 2002 Chez l’enfant : Dès que critères de sevrabilité : test de VS (gold standard) au moins 1 fois par jour Test de ventilation spontanée = Pièce en T /HOOD Respirateur : P=6-8-10 cm H2O selon âge Durée : 30 mn,  maladie neuromusculaire Pas d’autres critères de sevrabilité, critères d’endurance en particulier puis :  Extubabilité ? Toux? Déglutition? Encombrement? Réanimation 2001 Leclerc et al. Rev Mal Respir 2004 Noizet et al. Crit Care 2005

Ventilation haute fréquence : Déf° : Ventilation associant un volume courant proche de l'espace mort et un fréquence respiratoire supérieure à 5 Hz -Objectif : Limiter les risques de barotraumatismes et/ou de volotraumatisme grâce à l'utilisation de faibles volumes courants nécessitant de faibles pressions pour être mobilisées Ne semble pas augmenter le risque d’hémorragie intracrânienne ni de leucomalacie périventriculaire Possible intérêt pour limiter le risque de DBP VA = f x VT2

3 types de VHF : Oscillation à haute fréquence (Stéphanie) va-et-vient actif (membrane/ piston) d'un volume fixe de gaz (volume courant) selon une fréquence désirée : production d’un VT Inspiration et expiration actives Performants + + sur oxygénation, risque d’hypocapnie Interruption de débit à haute fréquence (dérivé de la VHF) (Babylog8000  Infant Star ) Interruption à très haute fréquence du débit de gaz du circuit patient Expiration principalement passive Moins performant que oscillateur, risque de trapping de gaz et d’hypercapnie Injection à haute fréquence injection d'un mélange gazeux à haute fréquence (canule sur la pièce en T ou l'intermédiaire d'un cathéter injecteur inclus dans la paroi de la SIT) Entraîne un volume de gaz supérieur à celui injecté Fréquence d'injection de 150 à 400/minutes Expiration passive Non utilisé en néonatologie en France

Quelles indications pour l’OHF? Indications habituelles : -affections pulmonaires homogènes : MMH? Pneumopathies diffuses Indications + discutées : -hernie diaphragmatique -HTAP -inhalation méconiale Indications anecdotiques, non évaluées « rescue » : SDRA, post-opératoire, fistule oesotrachéale, ….

Pressions de ventilation en VHF Hauteur de l'oscillation ou "Pic à Pic" Pression moyenne (molette circuit expi «PEEP») Onde positive et onde négative de durée habituellement égales Atténuation de l'amplitude d'oscillation le long de l'arbre trachéo-bronchique Rôle de la fréquence différent de fréquence en ventilation conventionnelle pour une même amplitude, si FR,  VT

Réglages de l’OHF Réglages initiaux en néonatologie : -F VHF = 12-15 Hz  pCO2 -Pmoy (molette sur circuit expiratoire = PEEP)  pO2 -amplitude de pression = pic à pic = 50 Hz (20-55)  pCO2 Si paO2 basse : -débuter avec Pmoy = 8, augmentation jusqu’à 15 cmH02 tant que FIO2  40% -augmenter FIO2 (diminuer en 1er FIO2 qd amélioration) Si paCO2 élevée : -augmenter pic à pic -puis diminuer fréquence (12 Hz), attention aux bouchons (si F : VT) Surveillance : vibration du thorax +++, bouchons Hémodynamique, pCO2 +++

Ventilation alvéolaire 1 2 Ventilation alvéolaire directe Convection par mouvement pendulaire Diffusion augmentée (Taylor) Asymétrie des profils d ’écoulement Diffusion moléculaire 4 5 3

Conclusion Pas de mode préférentiel Primum non nocere Ne pas tout modifier en même temps Observer le patient (adaptation) Monitorage + + + Sevrage : le souci de tous les instants

Hypercapnie permissive -SDRA Reda Z, CCM 1997 -bronchiolite du NRS Reda Z, CCM197 -Nné : Hypercapnie permissive Sunil K, ADC 1997