Ventilations partielles

Ventilations partielles

Par opposition à la ventilation contrôlée, les ventilations partielles regroupent l’ensemble des modes ventilatoires autorisant une participation du patient à l’effort ventilatoire, quelle qu’en soit la modalité.Cette définition est synonyme de celle employée en début d’article caractérisant une ventilation partielle comme un mode au cours duquel la pression musculaire ventilatoire développée par le sujet n’est pas nulle.

Classification fonctionnelle des modes de ventilation partielle

L’analyse des rapports entre la pression d’assistance fournie par le ventilateur et la pression musculaire ventilatoire permet de classer les ventilations partielles en trois groupes (équation [2]).

Cette classification présente l’intérêt de préciser la relation entre l’assistance fournie au patient et son propre travail ventilatoire.

Le premier groupe est caractérisé par une pression d’assistance telle que la somme de la pression musculaire et de la pression d’assistance est constante au cours des cycles ventilatoires. Cette constance résulte des caractéristiques du ventilateur : le volume (ou le débit pendant une durée déterminée) est fourni par la machine. Ces modalités ventilatoires sont représentées par la ventilation en volume assistée contrôlée (VAC) ou la ventilation en volume assistée contrôlée intermittente (VACI). Le terme assisté signifie que le patient déclenche lui-même le cycle ventilatoire. Avec ces ventilations, plus le patient fournit un effort musculaire, moins la pression d’assistance est élevée. Quel que soit l’effort fait par le patient, le volume courant pris reste invariant. Quand on étudie le rendement de la ventilation, en d’autres termes le rapport du volume courant délivré à la pression musculaire développée, on constate qu’il diminue avec l’effort du patient .

Le deuxième groupe est caractérisé par une pression d’assistance constante. La modalité phare de ce groupe est la ventilation en aide inspiratoire (AI) caractérisée par une pression d’assistance constante quelle que soit la pression musculaire développée par le patient. Quand le patient augmente son effort musculaire, le volume courant augmente, mais avec un rendement qui reste constant, identique à celui du patient sans assistance, c’est-à-dire abaissé par rapport au rendement normal.

Enfin, au cours des ventilations appartenant au troisième groupe, la pression d’assistance est variable, parce qu’elle est réglée au sein du processus ventilatoire. La modalité ventilatoire qui illustre ce groupe est la ventilation assistée proportionnelle (VAP) - (proportional assist ventilation) (PAV). La pression d’assistance est alors proportionnelle à l’effort musculaire du sujet. Le rendement de cet effort est augmenté par rapport à celui de l’état de base du sujet. Une autre modalité récente de ventilation, fondée sur la proportionnalité de l’assistance par rapport à l’effort du patient, utilise le signal électromyographique du diaphragme (neural adjusted ventilatory assist [NAVA]). Si le principe de cette ventilation proportionnelle est connu depuis quelques années, sa mise en oeuvre clinique en est encore au tout début [38]. 

Elle représente le premier mode de ventilation partielle utilisé, car très proche de la ventilation contrôlée. Il autorise seulement le déclenchement du cycle par le patient. De fait, ce mode est souvent utilisé avec la ventilation contrôlée, à tel point que certains ventilateurs ne disposent que d’un seul réglage pour les deux modes VC et VAC. Le patient ne déclenche le cycle que quand sa fréquence ventilatoire est supérieure à la fréquence machine.

Pendant la VAC, par définition, la pression nécessaire à vaincre l’impédance du système ventilatoire est la somme de la pression fournie par le ventilateur et de la pression musculaire ventilatoire. Cette somme étant constante, toute diminution de pression d’assistance traduit obligatoirement une augmentation de la pression musculaire. Ainsi, l’apparition sur le tracé de pression en fonction du temps d’une convexité vers l’axe du temps traduit-elle une augmentation de la contribution musculaire, consécutive à une inadéquation de la délivrance du débit par rapport à la demande du patient.

La manipulation du débit inspiratoire permet de rétablir cette adéquation, soit en :

• augmentant la valeur du débit constant, et donc en diminuant le temps inspiratoire pour un VT constant ;

• sélectionnant un débit décélérant ;

• choisissant une modalité assistée barométrique qui est la ventilation en pression assistée contrôlée (VPAC).

Quelle que soit l’option prise, cette modification du débit n’est pas neutre sur le profil ventilatoire du patient. Il est en effet bien établi qu’un sujet sain [39] ou qu’un patient ventilé [40] répondent à une augmentation de débit inspiré par une augmentation de fréquence ventilatoire. Cet effet est particulièrement à considérer chez le patient pour lequel le débit inspiratoire est augmenté dans l’espoir d’augmenter le temps expiratoire. L’augmentation de fréquence ventilatoire est alors susceptible d’annuler, voire d’inverser, l’effet attendu sur le TE et donc une éventuelle réduction de PEP intrinsèque [41].

La question de la sensibilité de déclenchement, ou trigger, est devenue relativement secondaire. En effet, en raison de lamodeste qualité de gestion des valves inspiratoires, les ventilateurs des années 1980 exigeaient de la part du patient un surtravail important [42, 43]. Inspirant contre une valve inspiratoire fermée, le patient crée une dépression perçue par le ventilateur qui ouvre la valve inspiratoire. Afin de contourner cette difficulté, il a été proposé de déclencher le cycle sur un argument de débit, le cycle étant débuté dès que le patient a mobilisé un débit seuil. L’avantage est alors de faire inspirer le patient contre une valve inspiratoire ouverte et non plus fermée [44]. La qualité des valves inspiratoires et expiratoires est actuellement telle que la différence de travail imposée par un trigger en pression ou en débit n’est plus perceptible aussi bien en conditions expérimentales [45] que cliniques [44].

Enfin, la VAC peut être intermittente, autorisant le patient à ventiler spontanément entre les cycles machines, réalisant la ventilation assistée contrôlée intermittente (VACI). L’objectif de cette ventilation partielle est de laisser des cycles entièrement à la charge du patient, permettant, dans une période de sevrage, d’espacer progressivement les cycles machines. Très employé avant l’avènement des modes barométriques, ce mode tend actuellement à être d’usage restreint ; une enquête de pratique révélait qu’employé seul, il représentait actuellement moins de 10 % des modes ventilatoires [46].

En effet, le patient sous VACI a deux profils ventilatoires très différents, l’un entièrement contraint par le ventilateur sauf pour le déclenchement, et le suivant entièrement à sa charge. Il est concevable que la coordination musculaire nécessaire à l’efficacité de la ventilation ne soit pas favorisée par cette alternance.

Il est d’ailleurs courant d’observer, sous ce mode, des patients attendant le cycle machine et ne prenant que de petits volumes courants spontanés. Une des premières applications du mode barométrique, nommé aide inspiratoire, a d’ailleurs eu comme objectif d’augmenter la prise des VT entre deux cycles machines de la VACI. L’association des deux modes est de fait beaucoup plus fréquemment utilisée que la VACI isolément [46].

Ventilation en aide inspiratoire 

L’aide inspiratoire est définie comme une ventilation barométrique, avec un cyclage inspiratoire sur un argument de pression ou de débit, une pression inspiratoire constante, et un cyclage expiratoire sur un argument de débit, pression ou temps. L’AI est actuellement le mode le plus utilisé, prenant de plus en plus précocement le relais d’une VC ou VAC [49].

La tendance récente est d’inclure ce mode dans des boucles d’asservissement prenant en compte une ou plusieurs variables, ou dans des stratégies plus complexes.

Trois périodes essentielles de l’aide inspiratoire

• Le début de l’AI est réalisé par la détection par le ventilateur d’une dépression sur la Paw (déclenchement en pression) ou d’un certain débit généré par le patient (déclenchement en débit). La plupart des ventilateurs disposent d’un réglage des valeurs seuils permettant le déclenchement du cycle. Le phasage en débit exige que le patient puisse mobiliser un débit inspiratoire alors que la phase inspiratoire n’est pas encore déclarée. Le système ne doit donc pas être clos, ce qui suppose une qualité particulière de gestion des valves inspiratoires et expiratoires.Comme pour la VAC, la qualité des valves actuelles rend les deux systèmes de déclenchement équivalents en termes de délai d’ouverture de valve et de surtravail imposé au patient pour déclencher le cycle [50].

Deux limitations sont attachées à ces systèmes de déclenchement.

Quel que soit le système de déclenchement, il ne compense pas le surtravail lié à l’existence d’une PEPi. En effet, pour qu’il y ait une dépression de la Paw ou un débit inspiratoire, il faut obligatoirement que la pression alvéolaire du patient soit à une valeur plus basse que la Paw, donc que le patient ait fait l’effort préalable pour abaisser cette pression alvéolaire.

La sensibilité de ces systèmes de déclenchement peut être mise en défaut quand ils sont utilisés de façon concomitante avec une insufflation intratrachéale de gaz ayant pour objectif d’augmenter l’élimination de dioxyde de carbone.

• La phase de pressurisation et de maintien inspiratoire est la deuxième composante de l’AI. La vitesse de montée en pression peut être réglable sur certains ventilateurs. Une vitesse trop basse par rapport à la demande du patient a pour conséquence une augmentation du travail ventilatoire.

Il est donc préférable chez les patients bronchopathes obstructifs chroniques d’utiliser une montée en pression rapide [51, 52].

Inversement, une montée extrêmement rapide associée à unflux important peut conduire à une diminution réflexe du temps inspiratoire [53] et une reprise inspiratoire précoce sur le cycle suivant alors que le ventilateur est en phase expiratoire.

• Le phasage de l’inspiration à l’expiration en AI fait actuellement l’objet d’une grande attention car il est considéré comme une source potentielle d’asynchronisme entre patient et ventilateur.

Classiquement, trois arguments sont pris en compte pour décider du passage de l’inspiration vers l’expiration :

• la valeur du débit inspiratoire instantané qui, devenant inférieur à un seuil donné, réglable ou non, déclenche l’expiration ;

• une surpression que peut créer le patient en cessant le mouvement inspiratoire actif ou en voulant expirer alors que le ventilateur est encore en phase inspiratoire ;

• enfin, le dépassement d’un temps préréglé dévolu à l’inspiration.

Le premier des trois arguments rencontrés est pris en compte, il s’agit du débit dans la très grande majorité des cycles. En effet, le temps joue un rôle de sécurité, évitant que l’inspiration ne se prolonge en cas de fuites inspiratoires, notamment en situation de ventilation non invasive. L’argument de pression n’est mis en jeu que lorsque le patient exerce un effort expiratoire précoce. Le débit reste donc la variable principale qui règle le temps inspiratoire machine.

De façon générale, en AI, le ventilateur cesse l’inspiration quand la valeur instantanée du débit devient inférieure à une valeur de débit prédéterminée, qui est en général un pourcentage du débit inspiratoire maximum. Sur la plupart des ventilateurs, ce seuil est constant, fixé à 25 % du débit maximum, il est réglable sur d’autres appareils soit en pourcentage, soit en valeur absolue.

Il existe deux façons de modifier le seuil de trigger expiratoire, soit une gestion directe quand le ventilateur l’autorise, soit une modification du débit maximal inspiratoire, et donc du pourcentage de ce débit maximal pris comme seuil de trigger expiratoire. Cette dernière modalité correspond en fait à une modification de la pente d’obtention de la pression d’aide. En effet, une diminution de la pente de montée en pression diminue le seuil et allonge le temps inspiratoire aux dépens du temps expiratoire [54]. De même, une diminution directe de ce seuil allonge le temps inspiratoire du ventilateur [55]. Chez des patients insuffisants respiratoires chroniques, cet effet est associé à une augmentation de la PEPi, et potentiellement du nombre d’efforts inspiratoires inefficaces, non suivis d’admission de VT[56].

Réglage du niveau d’aide inspiratoire

Le réglage du niveau d’aide inspiratoire est une question qui n’est actuellement pas résolue de façon simple. L’objectif que doit remplir un niveau adapté d’aide inspiratoire est de fournir une aide suffisante à la réalisation du travail ventilatoire sans fatigue. Le niveau de cette aide ne doit pas surcompenser le patient et le conduire ainsi à la passivité. Il n’existe pas d’indicateur facilement mesurable permettant de situer correctement le curseur de l’aide.

Il existe un seuil inférieur qui correspond à la prise en charge du travail ventilatoire imposé par la présence des tuyaux du ventilateur, de la sonde d’intubation et l’ouverture de la valve inspiratoire. Pour fixer la valeur de ce seuil, le travail mesuré à différents niveaux d’aide a été comparé à celui obtenu en ventilation spontanée sur tube en T et après extubation [57]. Un niveau d’aide inspiratoire de 8 cmH2O demandait aux patients un travail ventilatoire équivalent à celui observé après extubation.

Il est intéressant d’observer que dans cette étude, le travail était supérieur en VS sur tube, et encore plus élevé quand le patient était connecté au ventilateur sans aide. Ce niveau est tout à fait convergent avec au moins deux autres études [58, 59].

Il est proche de celui qui a été retenu par la conférence de consensus relative au sevrage pour la pratique de l’épreuve de VS en AI [60]. Un élément important à prendre en compte est la nature du système d’hydratation utilisé. Quand un filtre est employé à la place d’un humidificateur chauffant, le travail ventilatoire est augmenté en raison de l’espace mort ajouté et de l’augmentation de ventilation minute induite.

Un niveau d’aide supplémentaire de 5 à 10 cmH2O est alors nécessaire pour compenser ce surtravail [61].

À l’opposé, à partir d’un certain niveau d’aide, tout le travail ventilatoire est pris en charge par le ventilateur et, une fois la valve inspiratoire ouverte, le patient devient passif, le volume courant délivré devient exclusivement dépendant du niveau d’aide. Très souvent dans ces situations, la fréquence respiratoire baisse et vient se caler sur la fréquence minimale. Le patient ne déclenchant plus l’inspiration, se trouve alors dans une ventilation équivalente à la VPC.

Entre ces deux valeurs d’aide, minimale ou maximale, le niveau adéquat n’est pas facile à déterminer de façon simple et raisonnée.

Il est bien démontré que la part du travail ventilatoire réalisée par le patient baisse de façon quasi linéaire avec l’augmentation du niveau d’aide, que ce travail soit mesuré en termes mécaniques ou métaboliques [62, 63]. Ces mesures qui seraient les seules à apporter une information pertinente quant au niveau d’aide nécessaire sont de réalisation difficile en pratique clinique. Parce qu’il existe une relation entre le travail ventilatoire et la P 0,1, cette dernière a été testée comme indicateur de niveau de travail [64], mais sa mesure apparaît soumise à une grande variabilité et dépendante de nombreux facteurs [65].

Les variations de paramètres du profil ventilatoire, plus simples à mesurer, sont en fait peu dépendantes du niveau d’aide. Si beaucoup d’études trouvent une variation de la fréquence ventilatoire et du volume courant avec le niveau d’aide, ces changements sont modestes quand l’aide reste en deçà du niveau d’aide correspondant à la prise en charge totale.

En fait, le patient maintient son profil de fréquence et de VT en adaptant son propre effort musculaire au complément d’assistance apportée par l’aide [66]. Il est donc logique que ce soit le travail qui soit variable et que le volume mobilisé le soit moins.

Au-delà du niveau d’assistance totale, le travail ventilatoire étant pratiquement nul, les variations de VT et de fréquence sont beaucoup plus amples, dépendant de la pression. Elles sont cependant de peu d’intérêt pour guider une gestion de l’aide inspiratoire.

En pratique, en l’absence d’indicateur simple, trois principes peuvent guider la conduite d’une AI :

• le niveau initial est choisi pour assurer un VT assurant une PaCO2 compatible avec la pathologie en cours. Ainsi, si une valeur d’aide de 20-25 cmH2O est nécessaire en début de prise charge d’une décompensation de BPCO, une valeur bien moindre est suffisante pour la décompensation ventilatoire postopératoire d’un sujet à poumons sains ;

• l’analyse du confort du patient est probablement le meilleur apport à la gestion du niveau d’aide. Ce jugement peut se faire grâce à des échelles spécifiques [67]. Il peut être conduit plus simplement en observant la nécessité par le patient d’une mobilisation musculaire ventilatoire signant une surcharge ventilatoire : mise en jeu des muscles ventilatoires accessoires, en particulier des muscles sterno-cléidomastoïdiens et scalènes, ou balancement thoracoabdominal.

Étant donné la grande variabilité de la fréquence ventilatoire, sa valeur absolue est de peu de valeur pour juger de l’adéquation de l’aide à la demande du patient [68]. Il semble cependant qu’une fréquence ventilatoire supérieure à 30 soit constamment associée à un travail ventilatoire excessif [69] ;

• pour juger de la pertinence du niveau d’aide, le moyen le plus adapté est de modifier ce niveau vers le bas, par étapes de 2 cmH2 O, et d’observer la tolérance sur les critères indiqués ci-dessus. Il n’existe pas de documentation sur l’intervalle de temps optimal entre deux modifications de niveaux ; elle est très dépendante de la pathologie causale de la détresse ventilatoire.

Mise en oeuvre de l’aide inspiratoire

Les paramètres d’une aide inspiratoire à régler sont peu nombreux, faisant de ce mode une pratique de mise en oeuvre simple.

Les indications sont très larges, des pratiques de sevrage précoce de SDRA à la prise en charge initiale de décompensation de BPCO. En même temps que le niveau d’aide, il faut régler la valeur de la PEP externe, la vitesse de montée en pression de façon à satisfaire la demande du patient, et le triggerexpiratoire sur certains appareils, permettant d’éviter que l’inspiration mécanique ne se poursuive alors que le patient est en phase expiratoire. La plupart des ventilateurs disposent en outre d’un réglage de fréquence respiratoire minimale.

La surveillance de l’AI est celle d’un mode de ventilation barométrique, si la pression de ventilation est contrôlée par le ventilateur, le VT délivré au patient n’est pas garanti. Ce VT peut en fait varier pour de nombreuses raisons en cours de ventilation : augmentation des résistances ventilatoires, apparition d’un asynchronisme et lutte du patient contre le ventilateur, ou installation d’une tachypnée.

Cette augmentation de fréquence ventilatoire peut en effet être responsable de la constitution d’une PEPi par diminution du temps expiratoire, et diminution de la pression motrice générant le VT. Ainsi, au cours de la ventilation en AI, la surveillance des constituants de la ventilation minute, VT et fréquence est plus importante que celle de leur produit.

Modes d’asservissement du niveau d’aide inspiratoire

La possibilité technique d’asservir le niveau d’aide inspiratoire a incité les constructeurs à contourner les deux principales limites de ce mode, à savoir la difficulté de choix du niveau et la non-garantie du volume délivré.

Asservissement à la fréquence ventilatoire

L’asservissement à la fréquence ventilatoire repose sur l’idée que la fatigue ventilatoire s’exprime en premier lieu par une augmentation de la fréquence ventilatoire, bien avant que ne survienne une hypercapnie et une modification de la ventilation minute [70]. À une augmentation de fréquence, au-dessus d’une valeur fixée comme fréquence objectif, le ventilateur répond par un incrément automatique du niveau d’aide inspiratoire, et vice-versa. Plusieurs difficultés ont conduit à l’abandon progressif de ce mode.

Le bon niveau de fréquence objectif pour un patient donné n’est pas connu. De fait, il existe une grande variabilité interindividuelle de la fréquence respiratoire, sans qu’il soit possible d’identifier des facteurs contributifs tels qu’une pathologie ou une donnée morphologique [68].

Considérer les variations de fréquence ventilatoire comme un indicateur d’installation de fatigue peut s’avérer non fondé dans certaines circonstances, comme chez les patients BPCO adoptant un profil particulier de fréquence ventilatoire basse pour réserver un temps de vidange allongé, ou les patients entrant dans un état d’épuisement ventilatoire.

Asservissement au volume courant

L’idée d’asservir le niveau d’aide inspiratoire au volume courant permet de répondre à la difficulté de toute ventilation barométrique. De ce point de vue, le choix du VT en place de la ventilation minute est plus pertinent quant à la garantie de la ventilation alvéolaire. Il existe actuellement différentes modalités effectuant un tel asservissement :

• soit la pression d’aide est augmentée en cours de cycle quand le VT préfixé n’est pas délivré ;

• soit l’appareil mesure les caractéristiques mécaniques de compliance du système ventilatoire, et ensuite délivre une pression adaptée pour délivrer le VT fixé. Le niveau d’aide est ensuite ajusté d’un cycle à l’autre afin d’assurer la valeur du VT ;

• soit, enfin, au cours d’une ventilation volumétrique, le ventilateur mesure la pression nécessaire à la délivrance du VT fixé, puis bascule en mode barométrique au niveau de pression mesurée.

Ces modes remplissent parfaitement leur objectif qui est de garantir le VT délivré. En revanche, ils peuvent être pris en défaut lors de variation de la commande ventilatoire. Ainsi, àune augmentation de la commande ventilatoire provoquée par une stimulation hypercapnique secondaire à l’addition d’un espace mort, ces modes ont répondu de façon apparemment paradoxale par une diminution du niveau d’aide et donc une augmentation du travail ventilatoire des patients. Cette augmentation a été plus importante que chez les patients dont le niveau d’aide n’était pas asservi [71]. Ces limites ont encouragé la recherche d’asservissements qui prennent en compte plusieurs paramètres.

Asservissement au VT et à la fréquence ventilatoire

L’idée retenue par les concepteurs de ce mode est de conduire le patient à ventiler selon un profil idéal déterminé selon les caractéristiques mécaniques de son système ventilatoire [72]. Le ventilateur mesure la constante de temps par analyse de la courbe expiratoire débit-volume, en détermine un VT et une fréquence optimaux pour le patient [73], et ajuste le niveau d’aide et la fréquence de l’assistance de façon à maintenir le patient proche de la cible ainsi déterminée. Les essais cliniques confirment que cet asservissement permet effectivement le maintien du patient proche d’un profil ventilatoire déterminé [74], quelques travaux montrent que, comparativement à la VACI, ce mode diminue le temps de sevrage de patients sélectionnés, de période postopératoire de chirurgie cardiaque par exemple [75].

Asservissement multiple

Les possibilités d’asservissement multiple du niveau d’aide ont permis d’intégrer ce processus dans des stratégies plus complexes. Le but est alors de maintenir le patient dans une zone de profil ventilatoire définie comme acceptable, et d’utiliser le niveau d’aide le plus bas tant que le patient reste dans cette zone [76].

Un tel système a montré que les patients restaient effectivement plus longtemps avec des profils ventilatoires satisfaisants, comparativement à une aide dont le niveau est ajusté manuellement [77]. En outre, ce système, conçu comme une stratégie de sevrage, est capable de détecter plus précocement que le clinicien le moment opportun de l’extubation [78]. La preuve de l’intérêt clinique de ce système sur des patients non sélectionnés reste à faire.

Compensation automatique de la résistance liée à la prothèse ventilatoire

Bien qu’elle ne représente pas un asservissement au sens strict du terme, la possibilité de compenser le travail respiratoire supplémentaire imposé par la présence de la sonde d’intubation existe sur certains ventilateurs. Le principe est d’apporter au cours de chaque cycle spontané le complément de pression nécessaire à vaincre la résistance opposée par la sonde endotrachéale, à l’inspiration, en fournissant une pression additionnelle et en début d’expiration, en abaissant le niveau de PEP de façon à augmenter le gradient expiratoire. Quelques travaux cliniques ont montré son utilisation au cours des procédures de sevrage [79].

Ventilations à deux niveaux de pression expiratoire positive 

Le principe de ce mode ventilatoire est de maintenir la pression en regard de la sonde d’intubation à deux niveaux de pression haute et basse pendant des durées déterminées. Le circuit assurant ces deux niveaux permet la ventilation spontanée du patient aussi bien pendant le temps de pression haute que de pendant le temps de pression basse. Cette ventilation spontanée est rendue possible par une gestion particulière des valves inspiratoire et expiratoire. Le niveau de pression est maintenu par une inégalité de débit entre ces deux valves qui restent ainsi ouvertes quel que soit le niveau de pression. Le patient peut ainsi prélever un VT et l’expirer aux deux niveaux de pression.

L’idée initiale de ce mode était de permettre une VS à un haut niveau de PEP tout en assurant une aide à la ventilation alvéolaire par un relâchement périodique de la PEP [80]. Le temps de pression basse est alors réduit, la montée en pression qui suit assurant une ventilation alvéolaire minimale. Ce mode appelé « airway pressure release ventilation (APRV) )» est de fait peu utilisé. La ventilation à deux niveaux de PEP avec des temps expiratoires plus longs est plus utilisée « biphasic positive airway pressure » (BIPAP) et surtout exploitée pour sa possibilité de ventilation spontanée pendant la période de pression haute et de pression basse, saisie comme une opportunité de diminuer les épisodes d’asynchronisme [81]. Cette particularité rend ce type de ventilation utilisable aussi bien comme une procédure de sevrage progressif en espaçant les variations de pression, que comme un mode autorisant une part de ventilation spontanée au cours de ventilation contrôlée pour SDRA [82]. Il est à noter que l’acronyme BIPAP peut être malencontreusement confondu avec la BiPAP, qui est une modalité d’aide inspiratoire, dénommée ainsi par un industriel.

Ventilation spontanée avec pression expiratoire positive

Utilisant un ensemble de circuits et modifiant le régime de pression de la ventilation, la ventilation spontanée avec PEP (VS-PEP) (continuous positive airway pressure [CPAP]) est bien uneventilation artificielle. Par définition, la pression est maintenue à une valeur positive et égale à l’inspiration et à l’expiration.

Classiquement, il existe deux systèmes assurant cette ventilation.

Le premier dit « à débit libre » autorise le prélèvement du VT par le patient dans un débit continu passant dans la branche en Y du circuit, le second comporte une valve inspiratoire délivrant sur la demande du patient. Alors que les valves des appareils de première génération exigeaient de la part du patient un surtravail important, la qualité des valves actuelles rend ce travail négligeable. La mise au point du déclenchement de type flow-by sur les ventilateurs imitant les circuits à débit libre a été initialement réalisée dans le cadre de la VS-PEP : un débit permanent est maintenu à la pièce en Y, avec les valves inspiratoire et expiratoire ouvertes [83]. L’apparition d’une inégalité entre le débit inspiratoire et expiratoire signe un prélèvement de gaz par le patient et ainsi le début d’une inspiration. Ce type de déclenchement a été ensuite étendu à d’autres modalités ventilatoires telle que l’AI. Outre l’apnée du sommeil, la VS-PEP a trois indications majeures qui sont :

• la nécessité d’un recrutement alvéolaire chez un patient pouvant assurer seul le coût énergétique de sa ventilation, comme au début d’un SDRA peu évolutif ;

• la volonté de diminuer le surtravail dû au déclenchement inspiratoire chez un patient ayant une PEPi ;

• enfin le traitement initial d’un oedème pulmonaire cardiogénique, le plus souvent dans ce cas en VNI.

Nouveaux modes de ventilation mécanique

Ventilation assistée proportionnelle 

Proposée depuis une quinzaine d’années, la ventilation

 assistée proportionnelle (proportional assist ventilation [PAV]) apparaît beaucoup plus séduisante par son principe de fonctionnement que par son utilisation clinique.Le concept est en effet extrêmement simple :le ventilateur génère une pression d’assistance proportionnelle à l’effort du patient, et cette proportionnalité s’applique continuellement au cours même de l’inspiration [84].Ainsi, contrairement aux autres modes déjà présentés, il n’existe plus d’objectif de pression, de VT ou de ventilation minute, le rôle du ventilateur étant de constituer un muscle accessoire assistant l’effort du patient.

La réalisation de cette ventilation est plus compliquée que le principe : l’effort du patient est mesuré par l’analyse séquentielle au cours du mouvement inspiratoire de l’équation de mobilisation du système ventilatoire (équation [6]). Les volumes et débits sont mesurés, l’élastance (ERS) et la résistance inspiratoire (RRSinsp.) sont supposées connus en début de réglage et constants au cours du cycle ventilatoire.

Il convient alors de choisir un rapport de proportionnalité d’assistance compris entre 0 (pas d’assistance) et 1 (assistance totale) du travail élastique (a) et du travail résistif (b) (équation [7]). La pression musculaire à générer pour admettre le VT est alors diminuée en proportion des facteurs choisis (équation [8]).

Ces facteurs peuvent être égaux pour les travaux résistifs ou élastiques, ou prendre en charge sélectivement une des composantes.

Grâce aux avancées techniques réalisées dans le domainedes capteurs et de la maîtrise numérique des valves ventilatoires, cette ventilation est actuellement disponible sur certains ventilateurs.

Plusieurs difficultés limitent actuellement son utilisation en pratique clinique :

• pour régler une VAP, il est nécessaire de connaître les caractéristiques mécaniques du système ventilatoire. Elles peuvent être mesurées soit avant la mise en oeuvre de la VAP, pendant une période de ventilation volumétrique contrôlée, faisant l’hypothèse qu’elles restent identiques pendant la VAP, soit pendant la VAP elle-même. Des algorithmes particuliers sont alors utilisés [85, 86] ;

• le principe de la VAP est une régulation positive : plus le patient fait d’effort, plus l’assistance est importante. Le risque de ce type de régulation est un phénomène d’emballement, entraînant des ventilations à haut volume, avec des pressions élevées, si les limites d’alarmes de ces paramètres ne sont pas correctement fixées ;

• la capacité de cette ventilation à gérer les asynchronismes n’est pour l’instant pas établie, en particulier le comportement de la VAP en cas de fuites et l’asynchronisme expiratoire résiduel dû aux retards inévitables du système de contrôle [87] ;

• enfin, la dernière limitation est d’ordre théorique. Le principe de fermer la boucle sur la pression d’assistance à partir du débit et volume mesurés fait l’hypothèse que les élastance et résistance restent constantes tout au cours du cycle ventilatoire, et que, de plus, le couplage entre la pression musculaire et les débits et volumes générés ne varie pas en cours de ventilation.

Ventilation asservie à l’activité électromyographique diaphragmatique

Il est rapidement apparu qu’une des limitations majeures des modes d’asservissement précédents était liée principalement au recueil des signaux servant à contrôler l’assistance. En effet, les signaux de pression, débit et volume nécessitent auparavant la transformation de l’activation neuromusculaire en mouvement, ils sont donc tardifs par rapport à l’activation neuromusculaire.

Prendre l’information au plus près du système physiologique de contrôle pouvait assurer une meilleure régulation. Cette idée du recueil de l’activité électrique diaphragmatique (EMGdiaphrag.) était encouragée par plusieurs données préalables :

• la vérification de l’hypothèse selon laquelle cette activité électrique est un bon reflet de la commande neurale inspiratoire [88] ;

• la disponibilité technique de la détection et de la quantification de l’EMGdiaphrag. au moyen d’électrodes oesophagiennes [89] ;

• la possibilité de traitement fiable du signal EMGdiaphrag. [90].

Ainsi est née la neurally-adjusted ventilatory assist (NAVA), mode ventilatoire qui asservit, au cours du cycle, le niveau d’assistance en pression à l’EMGdiaphrag. recueilli par une électrode oesophagienne et quantifié grâce à un logiciel spécifique de traitement du signal [91]. L’avantage majeur théorique de cette ventilation est le synchronisme entre l’activité musculaire et l’assistance machine, aussi bien en début qu’en fin de cycle.

Elle est actuellement en cours de développement en phase préclinique.

Ventilations variables cycle à cycle

Faisant suite aux nombreux travaux consacrés à la variabilité de la fonction circulatoire, le système ventilatoire n’a pas échappé à l’analyse de sa propre variabilité [92]. De fait, si le profil ventilatoire est physiologiquement variable [68], il paraît conceptuellement logique de vouloir conserver cette variabilité au cours de la ventilation mécanique. Cette notion de variabilité alimente actuellement plusieurs questions.

Les différentes ventilations partielles permettent-elles de respecter cette variabilité ?

Si la variabilité ventilatoire est un indicateur de l’intégrité de la multiplicité des boucles de contrôle du système ventilatoire, peut-elle être un indice prédictif de succès de sevrage comme le suggère une étude clinique récente [93] ?

Enfin, les ventilations contrôlées ayant un profil ventilatoire variable font actuellement l’objet d’études expérimentales.

Les résultats ne sont pas convergents. Si certaines études montrent une amélioration des échanges gazeux au cours de SDRA expérimentaux [94, 95], ou d’anesthésie prolongée [96], d’autres n’observent aucune modification [97].

La question de la variabilité ventilatoire reste donc pour l’instant productive sur le plan intellectuel, mais modeste en termes de propositions de protocoles ventilatoires.