21 Monitorage sous ventilation invasive

Monitorage des pressions des voies aériennes (Paw)

Définition

Pression de crête = pression inspiratoire de pointe (PIP) = pression de pic = pression inspiratoire maximale (Pmax) : pression maximale des voies aériennes atteinte au cours de la phase inspiratoire du cycle respiratoire (phase d’insufflation) mesurant la pression motrice totale nécessaire pour dilater les poumons, la paroi thoracique et le circuit patient–ventilateur jusqu’à un volume donné sur une période de temps donnée.

Pression de plateau (Pplat) : pression régnant au sein des alvéoles en fin d’inspiration dans des conditions statiques (lorsque le débit inspiratoire est nul).

Pression moyenne : moyenne de la pression pendant un cycle complet (Ti  +  Te), intégrée sur la totalité du cycle respiratoire.

Pression expiratoire positive (PEP) : pression résiduelle maintenue dans les voies aériennes pendant l’expiration afin de lutter contre le collapsus alvéolaire de fin d’expiration.

Pression transpulmonaire (Pplat − Ppleurale) : pression motrice d’ouverture des alvéoles.

Principes physiologiques

En ventilation contrôlée, les pressions des voies aériennes (Paw) reflètent :

les pressions des voies intrathoraciques (dépendant des propriétés résistives et élastiques de l’ensemble du système respiratoire) ;

les pressions qui règnent dans le circuit du respirateur (dépendant des débits, des volumes et de la PEP générés par le ventilateur).

L’équation du mouvement respiratoire (de la pression inspiratoire des voies aériennes en ventilation contrôlée) est :

P0 = pression télé-expiratoire (PEP ± auto-PEP) ; C  =  compliance du système respiratoire ; V  =  volume insufflé ; R  =  résistances inspiratoires ; D  =  débit d’insufflation.

Pression maximale

Mesurée au niveau de la pièce en Y, elle se décompose en trois parties :

1 Pression de rétraction élastique liée aux forces élastiques maximales (figure 21.2)

2 Pression résistive liée aux forces résistives (résistances des voies aériennes et de la sonde d’intubation) (figure 21.2)

Elles sont liées en grande partie au débit de gaz qui traverse les voies respiratoires.

En ventilation spontanée, la cage thoracique exerce une force qui tend à dilater le poumon, alors qu’en ventilation contrôlée, elle s’oppose à l’insufflation.

Les pressions résistives correspondent à la différence entre la pression de crête et la pression de plateau divisée par le débit. Idéalement, pour réaliser cette mesure, il faut que le débit soit constant et pour faciliter les calculs, il est avantageusement réglé à 60 L/min (= 1 L/s).

Elles dépendent : du débit instantané, du type d’écoulements dans les voies aériennes, lui-même dépendant de la géométrie et du calibre des voies aériennes, de la nature du mélange gazeux utilisé (air ou hélium).

Les pressions liées à la sonde d’intubation augmentent avec le débit insufflé mais la pression à l’extrémité trachéale est beaucoup plus basse.

3 Pression expiratoire totale (figure 21.1)

Pression alvéolaire mesurée dès lors que tout débit expiratoire a cessé ; la pression alvéolaire moyenne en fin d’expiration, mesurée au cours d’une pause télé-expiratoire, peut être :

nulle (c’est-à-dire équivalente à la pression atmosphérique) ;

positive s’il existe une PEP extrinsèque (pression télé-expiratoire positive, PEPe) ;

supérieure à la valeur affichée par le ventilateur s’il existe une PEP intrinsèque.

Figure 20.1 Schématisation de la pression expiratoire totale et de ses deux composantes : PEPe et auto-PEP.

PEPe : pression extrinsèque (ou externe) = PEP que l’on règle sur le respirateur.

Pression de plateau (figure 21.2)

Elle ne reflète pas précisément la pression transpulmonaire de fin d’inspiration. Cette dernière ne peut être précisément calculée que si on mesure simultanément pendant l’occlusion télé-inspiratoire la pression pleurale (équivalente à la pression œsophagienne – Poes) :

Figure 21.2 Représentation schématique des pressions d’insufflation.

La pression inspiratoire maximale représente la somme des pressions élastiques (Pel), résistives (Pres) et expiratoire totale (PEP totale).

Elle correspond à la vraie pression de distension alvéolaire.

Dans des conditions standard, l’influence de la pression pleurale (dite intrathoracique) est faible, hormis les situations où il existe une pression abdominale élevée (chirurgie abdominale) ou un épanchement pleural abondant.

La Pplat dépend :

de la compliance du système respiratoire (C) ;

du volume insufflé (Vt) ;

de la PEP totale (et donc l’auto-PEP).

Auto-PEP (ou PEPi)

Persistance en fin d’expiration d’une pression alvéolaire positive résultant de la vidange incomplète des alvéoles, témoignant d’une hyperinflation dynamique.

Se concrétise par un flux expiratoire non nulle (= piégeage d’air ou trapping gazeux non détecté par le ventilateur).

Trois types d’auto-PEP

Hyperinflation dynamique avec limitation du débit expiratoire intrinsèque : réduction du calibre des voies aériennes limitant le débit expiratoire à l’origine d’une auto-PEP et d’une hyperinflation dynamique (patients BPCO).

Hyperinflation dynamique sans limitation du débit expiratoire intrinsèque, conséquence d’un réglage inadapté des paramètres ventilatoires de la machine ou lié au régime ventilatoire du patient :

• fréquence respiratoire élevée (> 30/min) qui a comme conséquence un temps expiratoire insuffisant pour permettre la vidange expiratoire ;

• niveau d’aide inspiratoire trop élevé entraînant l’insufflation d’un très haut volume et ne pouvant se vidanger lors d’une expiration normale.

Activité excessive des muscles expiratoires sans hyperinflation dynamique : importante activité musculaire expiratoire générant une pression alvéolaire, souvent avec des volumes pulmonaires normaux ou même bas.

Attention

En l’absence d’efforts expiratoires, c’est-à-dire lorsque l’expiration demeure passive, l’auto-PEP traduit une hyperinflation dynamique.

Hyperinflation dynamique (HD)

Augmentation anormale du volume pulmonaire en fin d’expiration, liée à l’absence de retour du poumon en fin d’expiration à son niveau de CRF (le poumon ne revient pas à son volume de relaxation en fin d’expiration).

Le volume télé-expiratoire est supérieur à la CRF.

Il existe donc un volume de gaz trappé dans les alvéoles en fin d’expiration, dont la traduction barométrique est une pression alvéolaire positive supérieure à la pression régnant dans le circuit (= PEPi).

L’HD dépend principalement :

du volume courant ;

du temps expiratoire ;

de la résistance ;

de la compliance pulmonaire.

Bien que l’auto-PEP et l’hyperinflation dynamique soient habituellement synonymes, l’auto-PEP n’implique pas nécessairement l’hyperinflation dynamique (ex. : lors de l’activité excessive des muscles expiratoires).

Ces phénomènes sont observés dans le bronchospasme ou les pathologies bronchiques chroniques, notamment l’emphysème.

Facteurs impliqués dans le développement de l’auto-PEP

• Volume délivré excessif (ex. : valeur trop élevée de l’aide inspiratoire).

• Temps expiratoire inadéquat (trop court !).

• Impédance du circuit augmentée.

• Débits inspiratoires de pointe faibles.

• Fréquence respiratoire élevée.

• Obstruction des voies aériennes à l’expiration/collapsus dynamique des voies aériennes (augmentation des résistances bronchiques, débit expiratoire diminué).

Matériel

Respirateur avec écran permettant :

d’afficher les signaux de débit et de pression des voies aériennes en fonction du temps ;

la possibilité de fixer transitoirement sur l’écran les signaux pour mesurer des valeurs instantanées à l’aide d’un curseur.

N.B. : logiciels d’analyse pour mesurer la PEP intrinsèque (PEPi ou auto-PEP) statique et dynamique.

Procédure de mesure

Pression de crête

Monitorage continu sur les respirateurs : aucune manœuvre à effectuer !

Pression de plateau

Méthode statique : méthode la plus simple et la plus sûre.

Condition préalable : s’assurer qu’il n’y a pas d’effort respiratoire spontané du patient au cours de la manœuvre, pour que cette mesure soit fiable.

Mesure pouvant être réalisée aussi bien en pression contrôlée qu’en volume contrôlé.

Réaliser une pause télé-inspiratoire en appuyant sur la touche spécifique du respirateur. N.B. : principe de la pause télé-inspiratoire = interruption de flux en fin d’inspiration ce qui annule les pressions résistives, la valve inspiratoire se ferme sans que la valve expiratoire ne s’ouvre ; après l’occlusion télé-inspiratoire la pression de pic chute à la première valeur de la pression de plateau qui représente la pression alvéolaire maximale. Actuellement, son monitorage est continu sur la plupart des respirateurs récents.

Régler le plateau télé-inspiratoire : pause télé-inspiratoire (de 0,2 à 0,5 s) réalisée à la demande sur la plupart des ventilateurs ; cette pause est synchronisée automatiquement avec la fréquence respiratoire et le Ti réglé.

Auto-PEP

Détection sur l’écran du respirateur : monitorage de la courbe débit-volume.

L’auto-PEP est suspectée sur la simple observation de la courbe du débit expiratoire et l’absence de son retour à zéro en fin d’expiration avant l’inspiration suivante (figures 21.3 et 21.4).

Figure 21.3 La persistance d’un débit en fin d’expiration permet de détecter le phénomène d’auto-PEP.

Il existe une inéquation entre le temps expiratoire imparti et le temps de relaxation pulmonaire, provoquée par ce schéma par une inversion du rapport I/E.

La décroissance du débit expiratoire est « harmonieuse » suivant une courbe de type exponentiel.

Figure 21.4 Courbe débit-volume : détection de l’auto-PEP. Limitation de flux. Le signal de débit expiratoire en fonction du temps ne suit plus une courbe exponentielle.

Le pic de débit est précoce (1), suivi d’une phase de décroissance brutale jusqu’à une valeur faible de débit expiratoire (2). À partir de cet instant et jusqu’à la fin de l’expiration, le débit ne décroît plus que lentement sans jamais s’annuler. (3) Un tel aspect est caractéristique d’une limitation de flux.

La courbe du débit expiratoire ne suit plus le modèle exponentiel mais a trois caractéristiques :

atteinte plus précoce du pic de débit expiratoire ;

réduction brutale du débit ;

pente de décroissance très faible jusqu’à l’inspiration suivante.

Mesure de l’auto-PEP

Quand ?

Mesure à intervalles réguliers indispensable :

mesure quotidienne au minimum par clinicien chez tout patient ventilé, quelle que soit la pathologie et à chaque changement des conditions de ventilation ;

dès qu’il est constaté sur l’écran qu’un flux expiratoire persiste à la fin de l’expiration (absence du retour à zéro du signal de débit avant que ne débute l’inspiration suivante).

Comment ?

Méthode statique (en ventilation contrôlée)

Elle repose sur une manœuvre d’interruption de flux en fin d’expiration (occlusion télé-expiratoire), à l’instant où l’inspiration suivante aurait dû débuter, la valve expiratoire est occluse sans que la valve inspiratoire ne s’ouvre : la pression mesurée dans le ventilateur (pièce en Y) s’équilibre rapidement avec la pression alvéolaire moyenne.

On regarde le plateau expiratoire correspondant à la pression alvéolaire télé-expiratoire en quelques secondes.

La limitation de cette méthode est la nécessité d’une relaxation complète du patient (dépourvu d’activité respiratoire) : elle est donc non applicable chez un patient en ventilation totalement spontanée ou partiellement assistée.

Remarque. La plupart des ventilateurs de nouvelle génération sont munis d’une touche spécifique permettant de mesurer la PEPi.

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