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Ventilation artificielle


La ventilation spontanée : La pression intra pulmonaire régnant au repos dans nos poumons est la pression atmosphérique c'est la référence, le zéro. Pendant l'inspiration spontanée, la pression diminue et devient négative : un volume d'air pénètre dans les poumons. Pendant l'expiration, cette pression augmente et devient positive : ce même volume est chassé vers l'extérieur. Dans tous les cas les pressions atteintes sont très faibles, elles oscillent dans un tout petit intervalle qui est à peu près de - 3 mbar à + 3 mbar. En ventilation artificielle, cette pression reste indifféremment positive que l'on soit en phase inspiratoire ou expiratoire : la pression moyenne est donc plus importante.
Les courbes de pression relatives à l'inspiration spontanée s'inscrivent en négatif, car elles sont inférieures à la pression atmosphérique, qui correspond au zéro de référence. On peut superposer les courbes de volume (Vt), en sachant que par définition les volumes entrants sont positifs alors que les volumes sortants sont négatifs.
Les paramètres fondamentaux à régler et à surveiller sont les suivants :
- Les paramètres de volume : Le volume courant (Vt), la ventilation minute (VM)
- Les paramètres de temps : La fréquence Fc ou Fvci, le rapport I/E
- Les paramètres de pression : La pression de crête, de plateau, moyenne, PEEP, Pmax, Aide Inspiratoire
- Les paramètres de débit : Le débit inspiratoire, la pente de l'aide inspiratoire
- La composition du mélange gazeux : la FiO2
Le volume courant (Vt) = volume insufflé au malade à chaque cycle, déterminé notamment par son poids. La base standard de réglage est de 8-10 ml / Kg. Ce qui signifie qu'un adulte de 70 Kg a besoin : Vt = 70 Kg x 10 ml/Kg = 700 ml = 0.7 l
La fréquence Fc ou Fvci = fréquence de répétition des cycles machines (de 12 à 15 en moyenne chez l'adulte).
Le rapport I/E = temps inspiratoire (Ti) / temps expiratoire (Te).
Le temps inspiratoire (Ti) est composé d’une partie d'insufflation active et d’une partie d'insufflation passive (expiration non commencée) = temps de plateau (Tpl) avec pression maintenue dans les voies aériennes, mais débit nul.
Le temps expiratoire (Te) est le temps pendant lequel la valve expiratoire est ouverte : le volume courant insufflé au malade pendant le Ti s'échappe.
La pression de crête = pression maximale lors de la phase d'insufflation active du Ti, suivie de la pression de plateau (pendant la phase passive du temps inspiratoire), la pression moyenne = moyenne de pression pendant un cycle complet (Ti + Te).
La PEP (Pression expiratoire positive) = pression résiduelle dans les voies aériennes à l'expiration. Au début de l'expiration, la pression diminue à mesure que le patient expire. Lorsque que cette pression a atteint la pression de pep, réglée, la valve expiratoire se ferme : une pression résiduelle constante est donc maintenue dans les voies aériennes.
Avantages : En maintenant ouvertes certaines alvéoles en fin d'expiration, elle permet : une augmentation du recrutement alvéolaire, une limitation du risque d'atélectasies, une augmentation de la capacité résiduelle fonctionnelle (C. R. F. ), une amélioration possible de la compliance thoraco-pulmonaire.
Inconvénients : retentissement hémodynamique (diminution du débit cardiaque et du retour veineux), augmentation du risque de barotraumatisme par augmentation de la pression moyenne.
Indications : SDRA, Collapsus alvéolaire, oedème, mal asthmatique, certaines contusions pulmonaire.
Le débit inspiratoire. Un bas débit remplit lentement les poumons et évite les pressions de crête élevées. Un haut débit remplit rapidement le poumon. NB : le débit inspiratoire est un réglage (il est imposé au patient), alors que le débit expiratoire, dans la mesure où l'expiration est libre, est une conséquence de la mécanique ventilatoire du patient.
La Pmax (pression maximum) est un réglage et est différente de la Pression de crête. Deux causes peuvent être à l'origine d'une augmentation de ces pressions : le patient lui même (s'il tousse par exemple), le ventilateur en insufflant un volume courant trop grand par rapport aux capacités pulmonaires du patient. Le bouton de Pmax permet de contrôler ces augmentations de pression, en réagissant différemment selon l'origine des surpressions ; : patient ou machine.
La FiO2 (normale de 21%), au delà de 60 %, l'oxygène peut être toxique pour le parenchyme pulmonaire).
Le niveau d'aide inspiratoire est fixé par l'opérateur. Lorsqu'un patient fait des appels inspiratoires, le ventilateur les détecte, et il prend en charge la totalité ou seulement une partie du travail ventilatoire du patient, en ouvrant sa valve inspiratoire de façon à créer une surpression égale au niveau d'aide inspiratoire réglé. La valeur du volume courant peut varier. Ce qui est fixe, c'est la pression atteinte dans les voies aériennes du patient
La pente de l'aide inspiratoire, elle permet d'améliorer le confort du patient ventilé, en s'adaptant à sa mécanique ventilatoire (RC). La valeur de l'aide inspiratoire fixée est forcément atteinte, seule la façon d'y arriver est différente. Le patient s'il est suffisamment conscient et coopérant peut aider au réglage de ce paramètre : s’il reçoit trop d'air d'un seul coup (on met un peu de pente), s’il manque d'air (pente à ajuster sur 0).
Stratégies ventilatoires.
La ventilation à volume contrôlée (VC) : priorité au volume courant (Vt) qui est imposé, c'est le paramètre à régler en première intention. Ce qui doit être surveillé, car elles ne sont pas maîtrisées ce sont les pressions atteintes. Ces pressions sont le reflet du Vt et du débit inspiratoire fixé, ainsi que de la mécanique ventilatoire du patient.
La ventilation à pression contrôlée (PC), la priorité-est donnée à la pression patient sans dépasser certaines valeurs de pression. Les paramètres de consigne à régler sont la pression d'insufflation (Pins représentant la pression maximum qui sera atteinte), et la pression expiratoire positive (pep). Le volume courant en est la résultante (reflet du gradient de pression imposé et de la mécanique ventilatoire du patient). Son monitorage, puisque sa valeur peut largement varier, revêt une importance particulière.
Le choix entre ces 2 assistances ventilatoires dépend de la réponse à 3 questions :
- Les volumes apportés au malade sont-ils une priorité ?
- Les pressions générés par l'assistance ventilatoire sont-elles une priorité ?
- Faut-il autoriser ou préserver la ventilation spontanée du malade ?
La ventilation à volume contrôlé (VC). Mode de ventilation le plus simple et le plus ancien. Le ventilateur assure à lui seul la ventilation du malade. Une ventilation spontanée est impossible. Un volume courant pré-réglé (Vt) est insufflé dans les poumons du patient à une fréquence prédéterminée (fc), à un rapport I/E, un débit inspiratoire et une FiO2 fixés. Une pep peut également être ajustée.
Indications : dépression des centres respiratoires qui rend impossible toute activité ventilatoire spontanée (ventilation per et post-anesthésique), ou tant que persiste une dépression ventilatoire importante. La ventilation spontanée (VS) du malade n'est pas souhaitée, soit pour limiter la consommation d'02 du patient, notamment au niveau des muscles respiratoires, soit parce que la VS entraîne une désadaptation importante du sujet de son ventilateur.
Les paramètres à régler en VC : FiO2 , Vt et débit inspiratoire, la fréquence Fvc et le rapport I/E, la Pmax et la PEP. Les seuls paramètres qui peuvent largement varier sont les pressions atteintes dans les voies aériennes, lesquelles seront donc à surveiller avec attention.
La ventilation assistée contrôlée (VAC ) = VC + trigger (dispositif détectant des appels inspiratoires du patient) : le malade peut déclencher des cycles mécaniques supplémentaires.
Ce seuil se règle soit en mbar (trigger en pression), soit en L/mn (trigger en débit).
Le maintien d'une activité spontanée au cours de la ventilation assistée peut participer à la prévention de l'éventuelle atrophie des muscles respiratoires sous ventilation mécanique, elle permet au patient d'augmenter sa ventilation minute par rapport à ses besoins (état, stress, fièvre, choc). Le travail pour déclencher des cycles supplémentaires peut être responsable d'un épuisement des muscles respiratoires, si le trigger est haut. Un ventilateur offrant une VAC avec un trigger sensible, un débit d'insufflation important supérieur au débit d'appel du patient, doit permettre une meilleure tolérance de ce mode. Il existe un risque d'hyper ventilation. Les paramètres à régler sont ceux de la VC, avec la valeur du trigger à ajuster en plus. Les paramètres à monitorer sont les pressions dans les voies aériennes et la ventilation minute qui peut augmenter en réglant l'alarme de ventilation minute haute.
La ventilation assistée contrôlée intermittente (VACI) = trame de ventilation à volume contrôlé : des cycles mécaniques à une fréquence Fvci sont déclenchés périodiquement comme en VC par le ventilateur. Si le patient fait des appels inspiratoires, le ventilateur va synchroniser ses cycles mécaniques avec la VS du malade, entre 2 cycles imposés machine, on autorise le patient à effectuer des cycles spontanés : il sera en valve à la demande, les cycles spontanés pourront être assistés par de l'aide inspiratoire.
Ce mode autorise une activité ventilatoire spontanée (diminution de la sédation), facilite le sevrage souvent débuté par une diminution progressive de la fréquence imposée des cycles mécaniques. Il diminue, par le biais de la synchronisation, les pressions dans les voies aériennes.
Les paramètres à monitorer. Il y a des cycles mécaniques, on surveille les pressions, si la ventilation spontanée du malade est possible, on monitore la ventilation minute (VM), et la fréquence pour détecter une éventuelle tachypnée.
La ventilation à pression contrôlée (PC) est une stratégie ventilatoire où le Vt n'est pas réglé. Seules 2 consignes de pression sont à régler (Pins et pep), ainsi qu'une fréquence et un I/E.
Indications : affections pulmonaires sévères (pneumopathies infectieuses graves, SDRA), persistance d’une activité spontanée sans désadaptation importante du sujet de son ventilateur. Ni le débit inspiratoire / Vt n’étant fixés, ils peuvent varier d'un cycle à l'autre en fonction de l'activité spontané du patient
Avantage majeur : les pressions sont maîtrisées, le patient peut inspirer à tout moment du cycle ventilatoire. Il reçoit alors un volume supplémentaire en fonction de l'effort inspiratoire qu'il a réalisé. Ceci permet de réduire la part de ventilation machine par rapport à la ventilation totale, et permet également de diminuer l'invasivité de la ventilation artificielle.
Inconvénients : les choses se compliquent si le patient désire non pas inspirer mais expirer. En effet en VPC, le patient ne peut expirer pendant le temps d'insufflation. S'il essaie, il lutte alors avec l'appareil, car la valve expiratoire ne s'ouvre pas, la pression monte jusqu'à ce que le Ti soit terminé, ou que la sécurité en pression soit atteinte (ouverture de la valve de surpression). Ces luttes du patient avec le ventilateur, qui augmentent avec la capacité à ventiler spontanément, indiquent la sédation et à renoncer à la VS (La VS a de nombreux avantages : amélioration de l'oxygénation et du rapport ventilation perfusion, par réduction du shunt, diminution de l'atrophie musculaire, diminution du retentissement hémodynamique, amélioration du confort du malade). C'est une des raisons pour lesquelles la BIPAP a été développée.
La ventilation spontanée avec Pep (VS-PEP) : le patient ventile spontanément à travers une machine aucun cycle n'est délivré s'il n'est pas déclenché par le malade. On associe à une ventilation spontanée une pression expiratoire positive (pep), pour augmenter le volume résiduel, éviter aux alvéoles de se collaber, prévenir une hypoxie par augmentation de la surface d'échange, permettre d'inspirer un mélange gazeux humidifié de composition fixe et choisie, et monitorer la ventilation, en l'encadrant par des alarmes (alarmes de ventilation minute, de tachypnée, . . . ), ainsi que par des sécurités (ventilation d'apnée. . . ).
Inconvénients : augmentation du travail respiratoire par rapport à une ventilation à l'air ambiant, pour vaincre les résistances de l'ensemble circuit patient + machine + filtre.
Une modalité ventilatoire (aide inspiratoire (AI)) est souvent ajoutée à ce mode, de façon à ce que la machine prenne à sa charge une partie de ce travail, variable selon les réglages = VS-PEP-AI.
L'aide inspiratoire (AI) = modalité en pression. Suite à un appel inspiratoire du malade (trigger), le ventilateur génère et maintient une pression d'aide (la consigne) dans les voies aériennes du patient Plus cette pression est grande, et plus le volume courant résultant est important A la fin de chaque inspiration spontanée, l'aide en pression s'arrête lorsque le débit instantané chute ou lorsque la pression dans les voies aériennes augmente.
Cette modalité qui prend en charge une partie du travail respiratoire, permet au patient de conserver le contrôle de la fréquence des cycles, de leur durée. Contrairement à la VC, VAC ou encore aux cycles mécaniques de la VACI, le volume courant n'est plus fixé, mais il dépend de l'appel inspiratoire du malade et de sa mécanique ventilatoire.
NB : une faible pression d'aide inspiratoire (environ 5 à 8 mbar), sans prendre en charge une partie du travail respiratoire, peut simplement compenser l'effort supplémentaire nécessaire que doit effectuer le patient pour ventiler à travers ses tuyaux.
Paramètres à régler. En VS-PEP-AI, les paramètres à régler sont le niveau d'aide (AI), la pente de l'aide et la PEP. Une ventilation d'apnée est réglée pour que le malade soit automatiquement reventilé par le ventilateur si l'apnée est trop longue. A cet effet tous les paramètres de la VC doivent être ajustés.
Les paramètres à monitorer = paramètres liés à l'activité spontanée du malade, soit : la fréquence (tachypnée), la ventilation minute (alarme haute et basse), les volumes courants réalisés en spontanée (+++).
La BIPAP (Biphasic intermittent positive airway pressure) = mode ventilatoire barométrique, c'est à dire à pression contrôlée, le patient bénéficie de la possibilité de ventiler spontanément tout le temps, y compris pendant la durée du cycle machine grâce à des triggers inspiratoires et expiratoires, synchronisés avec les appels inspiratoires et les débuts d'expiration s'il y en a.
Les paramètres à régler, Pins, PEP, et la pente de montée en pression, fréquence et rapport I/E, FiO2. Les paramètres à monitorer le Vt fonction du gradient de pression établi et de la mécanique ventilatoire du patient et la ventilation minute (alarme haute et basse), fréquence totale.
Comparaison entre l'aide inspiratoire et la BIPAP, ce sont des modes à pression contrôlée, le Vt n'est pas à régler, on ajuste 2 consignes de pression : une haute et une basse.
La différence entre un cycle d'aide et un cycle de BIPAP réside dans le fait qu'en AI, le ventilateur essaie d'assister chaque cycle spontané du patient, alors qu'en BIPAP le ventilateur ne fonctionne qu’à la fréquence réglée. En BIPAP, la fréquence et le I/E sont réglés, alors qu'ils ne le sont pas en AI. En AI, c'est la mécanique ventilatoire du malade qui détermine la valeur du Ti et du Te.
LA BIPAP-VACI. C'est une BIPAP qui permet en plus d'assister la VS du patient entre les cycles machine par de l'aide inspiratoire.
Les paramètres à monitorer sont ceux de la BIPAP.
La VIV (Ventilation imposée variable) = VS-PEP-AI où la sécurité contrairement à la VS-PEP-AI avec ventilation d'apnée n'a pas été placée sur la durée de l'apnée, mais sur une consigne de ventilation-minute minimum. Cette ventilation minimale est définie par 2 paramètres ventilatoires réglés : le volume courant et la fréquence Fvci. La ventilation minimale est alors le produit de ces 2 paramètres.
Si le patient en VS ou en AI ventile au dessus de la consigne réglée (Vt x Fvci), aucun cycle mécanique supplémentaire ne sera délivré.
Si sa VS est insuffisante, l'appareil délivre de temps en temps des cycles mécaniques au volume courant pré-réglé jusqu'à atteindre la consigne de ventilation minute réglée.
Si le patient n'a plus du tout de V spontanée, l'appareil prend complètement en charge la ventilation du patient en insufflant à la Fvci réglée le Vt réglé.
Les paramètres à régler en VIV.
Pour la VS-PEP-AI de la VIV.
Le niveau d'aide inspiratoire (AI), la pente de l'aide inspiratoire, la pep.
Pour la ventilation de sécurité de la VIV.
L'allure des cycles mécaniques est donnée par le réglage du Vt, de la fréquence, du rapport I/E du débit inspiratoire comme en Vc, et la fréquence des cycles machine est elle imposée par le réglage de Fvci.
La consigne est alors Vt x Fvci.
5) Résumé
La ventilation contrôlée (VC), ne permet aucune participation active du patient. Elle est utilisé lorsque l'activité ventilatoire du patient est insuffisante, a disparu ou n'est pas souhaitée. Le patient reçoit un volume courant réglé à une fréquence imposée.
La ventilation assistée contrôlée (VAC) fait intervenir l'activité inspiratoire du malade. Le patient est en VC avec en plus la possibilité de déclencher des cycles supplémentaire : il peut augmenter la fréquence.
La ventilation assistée contrôlée intermittente (VACI) permet au patient d'intercaler des cycles spontanés entre les cycles du ventilateur, lesquels peuvent être assistés par de l'aide inspiratoire.
L'aide inspiratoire (AI) est une aide en pression apportée par le ventilateur lors des cycles spontanés. Cette modalité permet au patient de conserver le contrôle du déclenchement, de la durée et de la fréquence des cycles respiratoires.
La BIPAP est une ventilation à pression contrôlée autorisant le VS du patient à tout moment
La BIPAP-VACI est une VACI barométrique et non volumétrique : les cycles mécaniques sont à pression contrôlée. C'est une BIPAP pour laquelle les cycles spontanés peuvent être assistés par une AI pendant le Te du cycle.
La ventilation imposée variable (VIV) est une VS-PEP-AI ou la sécurité est placé sur une ventilation minute minimale et non sur un critère d'apnée.
 


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