Chapitre 32. Aspects de la ventilation mécanique non invasive chez l’enfant et l’adulte
Pierre Delguste, Thierry Detaille and Frédéric Thys
PLAN DU CHAPITRE
Introduction
L’origine de la ventilation mécanique (VM) se situe à la fin du XVIIIe siècle, avec l’apparition des caissons permettant d’assurer une assistance ventilatoire mécanique en pression négative (VPN). Ces ancêtres du poumon d’acier (figure 32.1) représentaient donc (déjà) des modalités de VM non invasive (VNI).
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| Figure 32.1 Poumon d’acier. Respirateur destiné à la VPN périthoracique. |
Ce n’est que dans les années cinquante qu’est née la VM en pression positive par trachéotomie, dans le cadre des grandes épidémies de poliomyélite. À cette époque, l’efficacité et la relative facilité de mise en œuvre de la VM par trachéotomie, et ensuite via tube endotrachéal, ont fait disparaître la VPN des services de réanimation.
C’est au début des années soixante que l’on voit apparaître les premières expériences de VNI en pression positive intermittente, tant dans des indications de longue durée [1] qu’en réanimation médicale, au bénéfice de patients en décompensation de bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO) [2]. Dans cette dernière indication, la VNI ne fit pas long feu en raison des progrès réalisés dans la conception des interfaces invasives (tubes et canules de trachéotomie) et du fait de l’absence de respirateurs adaptés à la VNI en situations aiguës.
Dans ses indications de longue durée au bénéfice de patients en insuffisance respiratoire chronique d’origine neuromusculaire (polio, myopathies, tétraplégies traumatiques…), la VNI n’a cessé de se développer, tant en Amérique du Nord qu’en Europe. C’est dans ce cadre qu’elle a obtenu ses premiers titres de noblesse, a démontré son efficacité et a permis la mise au point d’un matériel de mieux en mieux adapté aux spécificités de la VNI [3].
Au début des années quatre-vingt-dix, la VNI fait son retour dans les services de réanimation et d’urgence, cette fois probablement pour ne plus les quitter [4].
Bien qu’elle soit d’application depuis plus de 20ans dans le cadre de l’assistance ventilatoire au long cours d’enfants atteints de maladies neuromusculaires, la VNI en réanimation pédiatrique n’a connu un réel essor que depuis le début des années deux mille.
Après avoir décrit quelques généralités relatives à la VNI, le présent chapitre s’attachera successivement à l’analyse des indications, spécificités et résultats de la VNI en médecine d’urgence chez des patients adultes, en réanimation pédiatrique et au long cours, à domicile.
Généralités
Spécificités de la ventilation mécanique non invasive
• absence d’interface invasive ;
• sédation non nécessaire : le patient reste conscient ;
• absence de protection des voies aériennes (VA) ;
• maintien de la fonction des VA supérieures ;
• la VNI est une modalité de VM « à fuites ».
Absence d’interface invasive
Nous verrons plus loin que cette absence d’interface invasive est potentiellement responsable de certaines faiblesses de la méthode ; néanmoins, c’est dans la prévention des complications liées à l’intubation et à la trachéotomie que la VNI trouve sa première justification.
Malgré les progrès incontestables réalisés dans la mise au point de canules de trachéotomie et tubes endotrachéaux, la VM par méthodes invasives est grevée d’un certain nombre de complications en termes d’infections nosocomiales [5, 6] et de lésions traumatiques locales [7]. L’incidence de ces pathologies associées est largement diminuée en VNI [8].
Par ailleurs, et sans que ce soit clairement étayé dans la littérature, il est évident que la possibilité de recourir à la VNI a pour effet d’inciter l’urgentiste ou le réanimateur à mettre en œuvre beaucoup plus rapidement une VM chez un patient en décompensation aiguë de BPCO, par exemple.
Sédation non nécessaire
L’intubation en vue de VM rend pratiquement obligatoire la sédation du malade, avec tout ce que cela comporte comme risques de prolongation de la VM et surtout de sevrage respiratoire difficile, voire impossible. La VNI diminue ces risques et offre donc à certains malades, pour lesquels une décision d’intubation pourrait être éthiquement difficile, la « chance » de bénéficier d’une assistance ventilatoire mécanique.
D’autre part, l’instauration d’une VM plus tôt au décours d’une décompensation respiratoire aiguë s’avère rentable quant à la survie des malades [9].
Absence de protection des voies aériennes
Le problème majeur lié à cette absence de protection des VA est le risque de fausse déglutition, avec son cortège de complications. Ainsi, quel que soit le cadre dans lequel une VNI est envisagée, l’impossibilité d’assurer une protection des VA [déficit de déglutition, coma, troubles digestifs majeurs…] représente la contre-indication principale et absolue à la VNI. Les autres contre-indications dont il sera fait état dans la suite de ce chapitre tiennent plus à l’inefficacité de la VNI dans divers types de pathologies qu’à ses dangers.
Maintien de la fonction des voies aériennes supérieures
Les rôles d’humidification et de réchauffement des gaz respiratoires sont conservés, au moins partiellement, durant la VNI, mais c’est dans la fonction des cordes vocales que se situe la différence majeure entre VNI et VM invasive.
La phonation, avec ses impacts positifs sur la collaboration et le stress du malade, est possible en dehors des périodes de VM.
La fermeture glottique, phase indispensable du mécanisme de toux, est maintenue alors que, via un tube endotrachéal ou une canule de trachéotomie, seules des expirations forcées sont envisageables.
Durant l’éveil mais surtout durant le sommeil sous VNI, les cordes vocales peuvent être le siège de modifications importantes du calibre des VA. Ainsi, l’adduction des cordes vocales peut aller jusqu’à provoquer des apnées obstructives durant la VNI [10]. Ce phénomène explique en partie les grandes variations parfois observées entre l’efficacité d’une VNI durant le sommeil et à l’éveil du patient.
Ventilation mécanique « à fuites »
Que la voie d’abord soit nasale, nasobuccale ou buccale, elle sous-entend pratiquement toujours que la VNI est une modalité ventilatoire « à fuites » : fuites autour de l’interface ou fuites buccales ou nasales [11]. Cette caractéristique peut réduire certains risques de complications liées à la VM en pression positive, par exemple, mais rend en revanche la VNI potentiellement moins efficace que la VM par méthodes invasives. Elle réclame en tout état de cause une surveillance très stricte quant à l’efficacité de la VM en toutes circonstances, entre autres durant le sommeil.
Cette VM « à fuites » justifie également souvent le choix de la voie nasobuccale et l’utilisation de respirateurs capables de compenser les fuites de façon optimale, tout au moins dans les situations aiguës.
Modalités ventilatoires
Il n’existe pas de différences notoires entre les modes ventilatoires applicables à la VNI et ceux utilisés en VM invasive. Il s’agit de la VM en pression positive intermittente de type volumétrique (ventilation contrôlée [VC] ou ventilation assistée contrôlée [VAC]), et de la VM barométrique représentée par diverses modalités très proches les unes des autres (aide inspiratoire [AI], pressure support, ventilation à deux niveaux de pression [VNI-2P], ventilation en pression contrôlée…).
Signalons seulement ici que, le plus souvent, les modes ventilatoires utilisés en VNI sont de type « assisté », faisant de la VNI une technique d’assistance ventilatoire « partielle ». Par ailleurs, le choix entre les modes barométrique et volumétrique reposent essentiellement sur l’expérience et les compétences particulières des équipes de soins [12].
La ventilation spontanée en pression positive continue (VS-PEP) [continuous positive airway pressure (CPAP) des Anglo-Saxons] n’est pas à proprement parler une modalité de VM. Nous aborderons cependant son utilisation en médecine d’urgence. En revanche, la CPAP en tant que traitement de première intention et très efficace du syndrome des apnées obstructives liées au sommeil (SAS) n’entre pas dans le cadre de cet ouvrage.
Les interfaces
L’interface respirateur-patient est un élément clé dans la réussite d’une VNI, et ce tant du point de vue de l’efficacité ventilatoire que par rapport à ses complications possible et à la tolérance du patient.
C’est au niveau du choix de l’interface, de son adaptation et de la surveillance de sa tolérance qu’un grand nombre d’équipes pluridisciplinaires situent le rôle principal du kinésithérapeute dans la VNI.
La VM par voie nasale représente en principe le choix de première intention. En effet, cette modalité peut se révéler efficace en toutes circonstances, est la moins lourde à supporter par le malade et minimise les complications (figure 32.2). Néanmoins, dans une proportion importante de VNI instaurées en situation aiguë, la voie nasobuccale se révèle indispensable et représente même la norme. Il en va de même dans une minorité d’indications de VM au long cours, chez certains patients myopathes, par exemple (figure 32.3).
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| Figure 32.2 Masque nasal. |
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| Figure 32.3 Masque nasobuccal (facial). À noter qu’il s’agit sur cette illustration d’un masque « sans fuite » destiné à la VM par respirateur doté d’une valve expiratoire. |
Si ce n’est au moyen d’un matériel permettant d’assurer l’étanchéité buccale et donc peu confortable pour le patient, la VNI par voie buccale est réservée à l’assistance ventilatoire durant l’éveil, le plus souvent chez des patients neuromusculaires ventilés au long cours (figure 32.4).
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| Figure 32.4 Ventilation de type volumétrique par « pipette buccale ». Notez le système de fixation de l’embout buccal au cou du patient. |
Supports ventilatoires non invasifs en médecine d’urgence
Situation du problème
L’insuffisance respiratoire aiguë est une des conséquences péjoratives d’un grand nombre de pathologies critiques. La prise en charge adéquate de patients en insuffisance respiratoire aiguë à l’aide de supports ventilatoires détermine le devenir du patient. Instituée suite à l’échec d’un traitement médical adéquat, la VM contrebalance la cascade physiopathologique menant à l’insuffisance respiratoire aiguë et à l’acidose respiratoire en réduisant le travail respiratoire et en soulageant la sensation de dyspnée du patient. L’application d’une pression positive par un ventilateur jusqu’aux alvéoles du patient nécessite la présence d’une interface, communément un tube endotrachéal. Dans certaines situations d’urgence, il est possible de remplacer cette prothèse endotrachéale par un masque : on parle de « supports ventilatoires non invasifs ». Dans plusieurs situations cliniques d’insuffisance respiratoire aiguë, ces supports ventilatoires non invasifs ont démontré une efficacité équivalente à la ventilation invasive avec moins de complications [13, 14, 15, 16 and 17].
Pour certaines indications spécifiques, l’utilisation de ces supports non invasifs est validée dans les services d’urgences [18, 19, 20 and 21]. De même, le maintien au cours de la ventilation spontanée d’une pression positive continue (CPAP) a montré son bénéfice dans certaines situations, y compris durant le transport de patients vers le service d’urgence [22].
Notion importante : distinction entre CPAP et VNI-2P
La CPAP (continuous positive airway pressure) maintient durant la ventilation spontanée une pression positive continue à un niveau constant et déterminé dans les VA tant en phase inspiratoire qu’en phase expiratoire, mais sans action directe sur la mécanique respiratoire. On ne peut pas à proprement parler d’un mode de VM.
La VNI est une réelle ventilation avec insufflation active d’un volume ou d’une pression via un masque dans le système respiratoire. Dans le contexte de l’urgence, le mode le plus utilisé est le mode barométrique, également appelé « ventilation à deux niveaux de pression » (VNI-2P). Il s’agit d’une ventilation assistée avec AI à laquelle on adjoint une pression expiratoire positive (VS-AI + PEP). L’action de ce mode est donc régie par la différence entre une pression inspiratoire positive (PIP) et une pression expiratoire positive (PEP) préréglée. En mode spontané, la respiration spontanée du patient détermine les passages de la PIP à la PEP.
Indications en médecine d’urgence
Œdème pulmonaire aigu cardiogénique
Dans cette indication, plusieurs études ont été menées et confirment l’efficacité de la CPAP dans cette pathologie. Son utilisation diminue le taux d’intubation et améliore la survie des patients, y compris dans la population gériatrique. Il n’existe pas d’argument suffisant pour proposer dans cette indication le recours à la VNI-2P, même en présence d’un œdème pulmonaire aigu cardiogénique (OAPc) hypercapnique [23, 24, 25, 26, 27, 28 and 29] (tableau 32.1).
| CRF : capacité résiduelle fonctionnelle. | ||
| Conséquences | Effet de la CPAP | Mécanismes |
|---|---|---|
| Diminution de la CRF | Augmentation de la CRF | Recrutement alvéolaire Lutte contre l’occlusion des bronchioles terminales Redistribution liquidienne vers l’interstitium |
| Augmentation du travail ventilatoire | Diminution des résistances expiratoires Diminution du travail ventilatoire Diminution du gradient de pression téléinspiratoire/ téléexpiratoire | Idem |
| Diminution de la compliance | Augmentation de la compliance | Recrutement alvéolaire |
| Diminution de l’oxygénation tissulaire | Amélioration de l’hématose | Amélioration de la diffusion alvéolaire de l’O2 Diminution du shunt intrapulmonaire Redistribution de la perfusion pulmonaire |
| Altérations hémodynamiques | Amélioration de l’index cardiaque et systolique si, et seulement si, cardiopathie congestive. | Diminution de la précharge et de la post-charge gauche Diminution de la pression transmurale Amélioration de l’oxygénation |
Exacerbation d’une BPCO
L’intérêt de l’utilisation précoce de la VNI-2P au cours des décompensations aiguës de BPCO dans les services d’urgence a été validé par un certain nombre d’études prospectives randomisées contrôlées [21, 30, 31, 32 and 33]. L’application précoce de la VNI-2P améliore les paramètres cliniques, diminue les recours à la ventilation invasive, la morbidité et la durée de séjour hospitalier. Les patients avec un pH artériel inférieur à 7,30 semblent être les plus bénéficiaires de cette approche [9] (tableau 32.2).
| Conséquences | Effet VNI-2P | Mécanismes |
|---|---|---|
| Hyperinflation et auto-PEEP | La PEP contrecarre les effets délétères | Diminution du gradient pression en proto-inspiratoire Diminution de l’effort inspiratoire Déclenchement du trigger inspiratoire facilité |
| Diminution VT-acidose respiratoire | Par adjonction aide inspiratoire : amélioration performance effort inspiratoire | Augmentation du volume courant Diminution de la fréquence respiratoire Élimination accrue du gaz carbonique Meilleure oxygénation musculaire |
Projet thérapeutique limité
Chez des patients pour lesquels l’intubation trachéale ne semble pas acceptable (pronostic à court terme péjoratif suite à une pathologie associée, âge très avancé, refus de l’intubation par le patient ou sa famille), le taux global de succès des supports non invasifs est de 60–70 %, surtout s’il existe une hypercapnie préexistante [20, 34, 35 and 36].
Il est donc légitime d’envisager cette alternative avec le patient et sa famille.
Asthme aigu grave
Dans ce contexte, l’utilisation de la VNI-2P est controversée et mérite des recommandations strictes. Elle ne peut s’envisager que comme dernier recours avant l’intubation endotrachéale et dans des conditions de sécurité optimalisées (équipe experte) [37, 38, 39, 40, 41 and 42].
Sous ces conditions, elle pourrait éviter un recours à la ventilation invasive.
Patients en insuffisance respiratoire aiguë hypoxémiques
Dans ce contexte, les premiers travaux se sont avérés peu encourageants. Toutefois, de nouvelles études ont démontré un bénéfice chez certains de ces patients traités par support non invasif [43, 44].
Dans une population sélectionnée, la VNI-2P diminue le taux d’intubation et améliore le devenir hospitalier des patients (durée de ventilation, durée de séjour, complications). Un des bénéfices majeurs de la VNI-2P est la diminution des complications infectieuses nosocomiales. Ce bénéfice est patent dans la prise en charge des patients hypoxémiques dans le décours d’une transplantation d’organes solides ou d’immunodépression, particulièrement dans le contexte de pathologies hématologiques ou de neutropénie [44, 45].
Les patients atteints du sida et de pneumopathie à Pneumocystis carinii bénéficient aussi de ce support non invasif [46].
Modalités d’administration
L’établissement de protocoles locaux est nécessaire pour identifier précocement les patients non répondeurs et éviter ainsi un délai délétère à l’intubation [47, 48]. Les indications absolues d’intubation endotrachéale contreindiquent les supports non invasifs. Le respect des contre-indications à la VNI-2P s’impose [49] (tableau 32.3).
| Arrêt cardiaque ou respiratoire |
| Défaillance d’organe autre que respiratoire : – encéphalopathie sévère (Glasgow Coma Scale < 10) ; – saignement digestif haut sévère ; – instabilité hémodynamique ou arythmie cardiaque sévère |
| Chirurgie faciale, traumatisme ou déformation |
| Obstruction des voies aériennes supérieures |
| Impossibilité de coopération et/ou de protection des voies aériennes supérieures |
| Impossibilité de drainer les sécrétions respiratoires |
| Risque élevé d’inhalation |
Le masque facial (ou nasobuccal) est le plus souvent adapté aux situations d’insuffisance respiratoire aiguë. Toutefois, par son expérience technique, le kinésithérapeute peut jouer un rôle fondamental dans le choix d’autres types d’interfaces.
Une surveillance clinique stricte avec une mesure répétée de la fréquence respiratoire (FR) et de la pression artérielle, ainsi qu’un monitorage de la fréquence cardiaque (FC) et de l’oxymétrie de pouls, est nécessaire, surtout lors de l’initiation de la technique. En VNI-2P, le volume courant (VT) expiré, les fuites et la détection de l’asynchronisme font également partie du monitorage à réaliser.
On réservera les contrôles gazométriques en l’absence d’amélioration clinique, lors du processus de décision d’arrêt de la technique ou lors de changements des paramètres du ventilateur ou de la FiO2. On surveillera et préviendra la survenue des complications potentielles de ces techniques (tableau 32.4).
| Claustrophobie |
| Escarres |
| Conjonctivites |
| Dilatation gastrique |
| Fausse déglutition |
| Espace mort augmenté |
| Sécheresse de la sphère ORL |
Ventilation non invasive en pédiatrie
Situation du problème
Développée initialement pour le support ventilatoire au long cours de pathologies respiratoires chroniques comme l’insuffisance respiratoire progressive des neuromyopathies ou le syndrome d’apnée du sommeil, la VNI est régulièrement appliquée en situation aiguë dans nos unités de soins intensifs, adultes et pédiatriques. Si cette utilisation en pathologie aiguë chez l’adulte s’appuie sur une littérature croissante, la justification de l’utilisation de la VNI en pédiatrie n’est actuellement supportée que par des descriptions de cas isolés ou de petites séries.
Les particularités respiratoires de l’enfant, à savoir entre autres un rapport compliance de la cage thoracique/ compliance pulmonaire plus élevé, une moindre surface disponible pour les échanges gazeux, des résistances vasculaires pulmonaires plus élevées chez l’enfant en bas âge, une fatigabilité diaphragmatique plus importante et une immaturité du contrôle central chez le nourrisson, rendent difficile l’application en bloc des données adultes à l’enfant.
Nous allons tenter de résumer dans les pages qui suivent les objectifs, indications, contre-indications et modalités de la VNI comme support respiratoire aigu chez l’enfant.
Effets physiologiques de la ventilation non invasive
Effets respiratoires
L’instauration d’une ventilation en pression positive permet de restaurer une capacité résiduelle fonctionnelle adéquate dans des pathologies où la perte de volume pulmonaire prédomine. Le recrutement alvéolaire ainsi obtenu améliore la compliance pulmonaire, optimalise les échanges gazeux au niveau capillaire et diminue les shunts intrapulmonaires. L’application d’une pression positive tout au long du cycle respiratoire permet de contrecarrer l’effet de la PEP intrinsèque. L’utilisation de deux niveaux de pression est responsable d’une diminution du travail respiratoire de l’enfant, ainsi que d’une amélioration de la ventilation minute. La VNI permet ainsi de soutenir une dynamique respiratoire altérée.
Effets hémodynamiques
Il ne faut pas banaliser les effets cardiovasculaires de la VNI. L’application d’une pression positive intrathoracique est responsable d’une diminution de la précharge ventriculaire droite et gauche qui peut engendrer une baisse significative du débit cardiaque. Celle-ci peut dans certains cas être contrecarrée par la diminution de la post-charge ventriculaire gauche liée à la diminution de la pression transmurale. L’effet de la VNI sur la FC et la pression artérielle est variable, en fonction des réponses respiratoires et hémodynamiques.
Autres effets
La VNI peut être responsable d’une augmentation de la pression intracrânienne secondaire aux répercussions de la pression thoracique positive sur le retour veineux cérébral et au possible inconfort de la technique. Cette pression thoracique positive peut aussi engendrer une sécrétion inappropriée d’hormone antidiurétique et une réduction du débit urinaire ainsi que de l’excrétion de sodium.
Pourquoi la ventilation non invasive chez l’enfant ?
Chez l’enfant comme chez l’adulte, les complications traumatiques liées à l’insertion d’un tube endotrachéal ne sont pas rares [6]. L’œdème de glotte postextubation est responsable d’un nombre important de réintubations. L’apparition d’une sténose laryngée acquise peut engendrer une morbidité significative. La VNI, de par l’absence de corps étranger intratrachéal, n’expose pas à ce genre de complications.
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