Ventilation mécanique et sepsis

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1 Ventilation mécanique et sepsis
Jean-Christophe RICHARD Service de réanimation médicale et d'assistance respiratoire Hôpital de la Croix-Rousse – Lyon

2 Plan 1. Liens entre sepsis/défaillance respiratoire/ ventilation mécanique sur la base des études épidémiologiques multicentriques 2. Physiopathologie de l'agression pulmonaire : au cours du sepsis au cours de la ventilation mécanique 3. Modalités de l'assistance ventilatoire au cours du sepsis

3 1. Défaillance respiratoire au cours du sepsis

4 Etudes épidémiologiques multicentriques - Echelle hospitalière
n étude (population) Pathologie Population Année d'étude (durée) Année de publication (journal) Rangel-Frausto 1 226 (3 708) Sepsis 1 hôpital (3 réa +3CS) (9 mois) 1995 (JAMA) Sands 1 342 (12 759) 8 hôpitaux (1an) 1997 Angus ( ) Sepsis sévère Base de données hospitalière (1 an) 2001 (CCM) Martin ( ) 2003 (NEJM) Sundararajan 33 741 ( ) 2005 Attention %age de VM et Drespi rapportés aux patients septiques Rangel-Frausto SDRA défini par Pao2/FIO2<175 Brun buisson (1) IR défini par PO2 < 75 ou P/F < 250 Sands SDRA défini par Pao2<50 sous FIO2>=50% MARTIN défallance respi= IRA, SDRA, Arret respiratoire, VM Brun buisson (1) IR

5 Etudes épidémiologiques multicentriques - Echelle hospitalière
Rangel-Frausto : SDRA (PaO2/FiO2<175) Sands : SDRA Martin : IRA, SDRA, AR, VM Sundararajan : IRA, SDRA, AR, VM 20% 15% Sepsis Sepsis sévère 10% Défaillance respiratoire Attention %age de VM et Drespi rapportés aux patients septiques Rangel-Frausto SDRA défini par Pao2/FIO2<175 Sands SDRA défini par Pao2<50 sous FIO2>=50% MARTIN défallance respi= IRA, SDRA, Arret respiratoire, VM Sundararajan: IRA, SDRA, AR, VM 8% 10% NR 18% 17% 5% 0% Rangel-Frausto ( ) Sands ( ) Angus (1995) Martin ( ) Sundararajan ( )

6 Etudes épidémiologiques multicentriques - Réanimation
n étude (population) Pathologie Population Année d'étude (durée) Année de publication (journal) Brun-Buisson 1 064 (11 828) Sepsis sévère Réanimation 170 centres 1993 (2 mois) 1995 (JAMA) Alberti 3 608 (14 364) Infection 28 centres 2003 (AJRCCM) Adrie OUTCOMEREA 713 (1 698) 6 centres 2005 (J Crit Care) Finfer 691 (3 543) 23 centres 1999 (3 mois) 2004 (ICM) Padkin 15 362 (56 673) 91 centres (CCM) EPISEPSIS 546 (3 738) 206 centres 2001 (15 jours) Vincent SOAP 1 177 (3 147) Sepsis 198 centres 2002 2006 Brun buisson (1): PaO2 < 75 ou PaO2/FiO2 < 250 Alberti: VM Adrie:Pao2 less than 70 mm Hg or mechanical ventilation or a Pao2/Fio2 ratio of 250 (or b200 in patients with pneumonia) or less; Padkin: PaO2/FiO2<250 ou 200 Brun buisson (2): PaO2/FiO2<400 ou V Vincent: PaO2/FiO2<200

7 Etudes épidémiologiques multicentriques - Réanimation
Brun buisson (1) : PaO2 < 75 ou PaO2/FiO2 < 250 Alberti : VM Adrie : PaO2 < 70 mm ou VM ou < PaO2/FiO2 < 250 (200 si PNP) Padkin : PaO2/FiO2 < 250 (200 si PNP) Brun buisson (2) : PaO2/FiO2 < 400 (SOFA>0) Vincent : PaO2/FiO2 < 200 et VM (SOFA>2) 100% Infection 80% Sepsis 60% Brun buisson (1): PaO2 < 75 ou PaO2/FiO2 < 250 Alberti: VM Padkin: PaO2/FiO2<250 ou 200 Brun buisson (2): PaO2/FiO2<400 ou V Vincent: PaO2/FiO2<200 Sepsis sévère Défaillance respiratoire 40% 47% 76% 38% NR 81% 93% 50% 20% 0% Brun- Alberti Adrie Finfer Padkin Brun- Vincent Buisson (1997- (1997- (1999) (1995- Buisson (2002) (1993) 1998) 2000) 2000) (2001)

8 2. Ventilation mécanique au cours du sepsis

9 Etudes épidémiologiques multicentriques - Réanimation
80% Infection 60% Sepsis Ventilation mécanique 40% Sepsis sévère Année de réalisation de l'étude 46% 76% 38% 57% 20% 80% 0% Angus Alberti Adrie Brun- Vincent (1995) (1997- (1997- Buisson (2002) 1998) 2000) (2001)

10 N=1177 patients avec sepsis Total : 3147 patients
Vincent 2006 CCM N=1177 patients avec sepsis Total : patients p<0.05 Etude prospective multicentrique dans 24 pays européens, concernant toutes les admissions survenues entre le 1er et le 15 mai 2002.  3147 adultes

11 Metnitz 2009 ICM

12 3. ALI/SDRA et sepsis

13 Fréquence du SDRA au cours du sepsis Etudes épidémiologiques multicentriques
60% 17% 40% SDRA Autres défaillances respiratoires (%) 20% 33% 10% 8% 0% Rangel-Frausto ( ) Sands ( ) Vincent (2002)

14 Fréquence du sepsis au cours du SDRA
The SOAP study Sakr 2005 Chest 2002

15 Etiologies du SDRA Fréquence
Brun-Buisson 2004 ICM Etude multicentrique prospective 78 réa dans 10 pays européens 1er février  31 mars 1999 50% 46% 40% 40% Etude prospective multicentrique de 2 mois située en fevrier mars 1999, 78 ICU ARDS 401 ALI 62 30% 25% 23% (%) ALI (n=62) 18% 20% 16% ARDS (n=401) 11% 11% 10% 10% 5% 0% Lung Contusion Severe sepsis Shock Multiple blood transfusion Pneumonia Inhalation

16 Traitement du sepsis et SDRA
Iscimen 2008 CCM Etude monocentrique en réanimation médicale Réalisée entre 2004 et 2007 160 patients en choc septique sans ALI/SDRA  44% évolueront secondairement vers l'ALI/SDRA Mayo clinic >6h >3h

17 4. Le poumon cible du sepsis

18 Expression molécules d'adhésion IL-8
Sepsis pulmonaire LPS Peptidoglycanne Inactivation SF TLR Sepsis extra-pulmonaire NF-B Oedeme alvéolaire Proteases Oxydants PG, LT Oedeme interstitiel TNF-, IL-1, IL-10 Expression molécules d'adhésion IL-8

19 Souvent combinaison des agressions directes et indirectes

20 Ground glass opacification: augmentation densité avec visbilité des Vx
Consolidation: augmentation densité sans visbilité des Vx

21 ARDSp ARDSexp

22 Lobar Diffuse NS Patchy

23 5. Le poumon cible de la ventilation mécanique Ventilator associated lung injury

24 VALI Agression pulmonaire non liée à la VM (sepsis)
Agression pulmonaire liée à la ventilation mécanique BIOTRAUMA BAROTRAUMA VOLOTRAUMA Mécanosensation Mécanotransduction Activation transcription ATELECTRAUMA 2. inflammation: IL-1, IL-6, IL-13, IL-1RA, MIF, COX II 1. Coagulation TF, PAI1, PA….!! 3. Chimiotactisme/Mob C MLCK, C5R1,C3, CCR2 4. Divers PBEF, Aquaporin1, HSP-70, VEGF, CCL-2, thrombospondin 1, EDG-1, GBP2, anexin…

25 * * ETX Control Haitsma 2008 ERJ
Rats soumis à une IV d'ETX à faible dose ou placebo Etudiés après 24 heures ETX Control Neutrophiles sanguins  Une faible dose d'ETX aggrave les effets délétères de la VM à haut volume * *

26 Schreiber 2006 Anesthesiology
ETX ou contrôle Randomisation après 24 h VT 8 ml/kg VT 27 ml/kg VT 24 ml/kg

27 Schreiber 2006 Anesthesiology

28 Schreiber 2006 Anesthesiology
Un VT très élevé est responsable d'une agression pulmonaire supplémentaire sur des poumons pré-agressés par l'endotoxine

29 Bregeon 2005 Anesthesiology
Lapins randomisés en 3 groupes expérimentaux ETX IV VS ETX IV VM -> VT 10 ml/kg SSI VM -> VT 10 ml/kg Un faible dose d'ETX augmente la susceptibilité pulmonaire à l'agression par la VM avec VT "usuels"

30 Bregeon 2005 Anesthesiology
Un faible dose d'ETX augmente la susceptibilité pulmonaire à l'agression par la VM avec VT "usuels" Un VT "standard" peut être responsable d'une agression pulmonaire supplémentaire sur des poumons pré-agressés par l'endotoxine

31 6. Ventilation protectrice et sepsis

32 ? Ventilation protectrice au cours du sepsis Sepsis + ALI/ARDS
Sepsis sans ALI/ARDS 1. Limitation VT (6 ml/kg pds théorique) ? 2. Limitation Pplat < 30cm H2O 0.5s 3. Hypercapnie permissive 4. Utilisation d'une PEP 5. Utilisation de la FiO2 la plus basse

33 Esteban 2004 Ann Intern Med Diffuse alveolar damage (DAD)
Patients décédés en réanimation entre 1991 et 2002 (n=1399) Autopsie acceptées par 382 familles Diffuse alveolar damage (DAD) Patients with risk factor for ARDS but without clinical criteria according to the American-European conference consensus (n= 157, sepsis = 76%) All mechanically ventilated patients (n = 382) Tous les patients DCD entre juin 1991 et décembre 2002, avec autorisation de la famille pour l'autopsie SDRA sous-diagnostiqué (Estban2004 Ann Intern med, Ferguson CCM 2005) : DAD retrouvé chez 30% des patients sous VM à l'autopsie 50% des patients avec DAD à l'autopsie ne sont pas étiquetés ARDS dans le dossiers médicaux  pas de ventilation protectrice sur ces patients

34 Ferguson 2005 CCM Mention of ARDS/ALI in charts
Sous groupe de l'étude précédente Exclusion : des séjours < 12 h des décès survenant plus de 15 jours après l'intubation des dossiers incomplets All mechanically ventilated patients (n =138) Mention of ARDS/ALI in charts 16% No mention of ARDS/ALI in charts 14%

35 Gajic 2004 CCM Etude rétrospective sur une cohorte de patients sous ventilation mécanique invasive, hospitalisés dans 4 services de réanimation de la Mayo Clinic (médicale 1, chirurgicale 2, médico-chirurgical 1) au cours de l'année Cette cohorte n'a impliqué que les patients ventilés plus de 48 h et qui ne présentaient pas les critères d'ALI/ARDS lors de l'instauration de la VM.7 80 patients (24%) ont développé un ALI

36 Gajic 2004 CCM n = 100 n = 160 n = 66 La proportion d'ALI variait de façon dose dépendante avec le volume courant réglé à J1.

37 Gajic 2005 ICM International ventilation study database 412 réanimations 3261 patients sous VMI > 48 heures Sans critère d'ALI/ARDS à l'intubation

38 Jia 2008 Chest Etude monocentrique Réanimations Patients sous VMI > 48 heures Sans critère d'ALI/ARDS à l'intubation

39 Jia 2008 chest

40 Jia 2008 chest

41  Ces données sont en faveur de l'application du concept de ventilation "protectrice" chez tous les patients

42 Schultz, ESICM Essai randomisé contrôlé HILONALI Patients sans ALI à l'initiation de la VM Randomisés en VT 10ml/kg PPT vs 6 ml/kg PPT Essai arrêté après l'inclusion de 150 patients OR = 5,1 [1,2-22,6]

43 7. Modalités de la ventilation mécanique au cours du sepsis

44 Volume courant PEP Manœuvres de recrutement VNI

45 Volume courant ALI/SDRA
ARDS network, NEJM 861 patients 861 patients RCT testant 2 stratégies de réglages du volume courant sch Population: ALI/ARDS stoppé prématurément (4-8)

46 Volume courant ALI/SDRA
ARDS network, NEJM Low tidal volume Traditional tidal volume

47 Volume courant ALI/SDRA + sepsis
Eisner, AJRCCM 961 patients +41 patients d'un essai sur la lisofylline

48 Volume courant PEP Manœuvres de recrutement VNI

49 PEP Effect of mechanical ventilation strategy on dissemination of intratracheally instilled Escherichia coli in dogs Nahum, CCM Modèle de pneumopathie à E. Coli chez 18 chiens suivis pendant 6 h dans 3 conditions expérimentales Groupe I: VT QSP PTP  15 cm H2O PEP 3 cm H2O n=6 Groupe II: VT QSP PTP=35 cm H2O PEP 3 cm H2O n=6 Groupe III: VT QSP PTP = 35 cm H2O PEP 10 cm H2O n=6

50 Puybasset, ICM p > 0.05 ARDSp n=49 : 73% de sepsis pulmonaire ARDSep n=20 : 5% de sepsis abdominal : 85% de sepsis extra-abdominal PEP=10 cm H2O

51 Gattinoni, 2006. NEJM 68 patients ALI/ARDS 13%du poumon est recrutable
24% du poumon n'est pas recrutable même à 45 cm H20

52 Gattinoni, 2006. NEJM p=0.01 p=0.02 Patients with lower percentage of
potentially recruitable lung (n=34) p=0.01 p=0.02 Patients with higher percentage of potentially recruitable lung (n=34) 60% 50% 40% Patient 30% 20% 10% 0% Pneumonia Sepsis Aspiration trauma Other

53 Gattinoni, NEJM

54 Gattinoni, NEJM > 2 criteria

55 Phoenix, 2009. Anesthesiology
PEP SDRA Phoenix, Anesthesiology Mortality Barotrauma

56 PEP - Résumé ALI/ARDS + sepsis pulmonaire  PEP > 10-15
ALI/ARDS + sepsis extra-pulmonaire  PEP : 5-10 Prédiction de la recrutabilité :  présence de 2 critères sur les 3 suivants PaO2/FiO2 < 150 à PEP 5  VD/VT entre PEP 5 et PEP 10  compliance système respiratoire entre PEP 5 et PEP 10

57 Volume courant PEP Manœuvres de recrutement VNI

58 Manœuvres de recrutement
Cakar, 2002 CCM Modèle de pneumopathie à P. Aeruginosa chez le rat Suivi pendant 6 h dans 3 conditions expérimentales Groupe I: VM à basse pression VT QSP Pmax = 14 cm H2O PEP 0 cm H2O n=6 Groupe II:VM à haute pression VT QSP Pmax = 45 cm H2O PEP 0 cm H2O n=6 Groupe III: VM à basse pression + manœuvres de recrutement (MR) VT QSP Pmax = 14 cm H2O PEP 0 cm H2O MR = CPAP 45 cm H20/30s/15min n=6

59 Manœuvres de recrutement
Halbertsma, 2009 J Crit Care 7 nourrissons avec ALI ( mois) méningococcémie (n = 2) bronchiolite à VRS (n = 2) grippe (n = 1) sepsis respiratoire viral avec choc(n = 1) pneumonie (n = 1) 15 cm H2O 5-10s

60 Halbertsma, 2009 J Crit Care

61 Etude ancillaire d’ALVEOLI
Brower, 2004 CCM Etude ancillaire d’ALVEOLI 96 patients ALI randomisés dans le bras PEEP haute (13.8  3.0 cm H2O) MR=CPAP cm H2O pdt 30s Etude crossover: MR à J1 & J3 MR à J1 & J3 Fausse MR à J2 & J4 Fausse MR à J2 & J4

62 Manœuvres de recrutement - Résumé
Utilisation systématique non recommandée au cours du SDRA Effet délétère potentiel majoré au cours du sepsis Recommandations formalisées d'expert SRLF

63 Volume courant PEP Manœuvres de recrutement VNI

64 VNI et pneumopathies Confalonieri, 1999 AJRCCM

65 VNI et pneumopathies Confalonieri, 1999 AJRCCM

66 VNI et IRA hypoxémique Antonelli, 2000 JAMA p=0.02

67 Hilbert, 2001 NEJM Critères d'inclusion: Fièvre Infiltrat pulmonaire PaO2/FiO2<200 Immunodépression –  50% de pneumopathies p = 0.03 p = 0.02

68 Delclaux, 2000 JAMA 123 patients IRA PaO2/FiO2<300 Œdème pulm bilatéral

69

70 CONCLUSION 1. La défaillance respiratoire est très fréquente au cours du sepsis en réanimation, et impose souvent le recours à l'assistance ventilatoire mécanique. 2. la VM génère très probablement une agression pulmonaire supplémentaire, justifiant l'utilisation de réglages ventilatoires appropriés en cas d'ALI/SDRA 3. En l'absence de lésion pulmonaire identifiable, les mêmes précautions sont probablement requises.