LES PROCéDURES RESPIRATOIRES
OXYGéNOTHéRAPIE ET ASSISTANCE RESPIRATOIRE

  • INTRODUCTION

  • Les procédures respiratoires répondent à trois objectifs distincts qui peuvent se superposer en fonction de la pathologie en cause :
  • - augmenter la concentration en oxygène de l’air alvéolaire afin d’en augmenter la diffusion et donc l’oxygénation du sang : il s’agit de la simple oxygénothérapie ;
  • - augmenter la ventilation alvéolaire afin d’améliorer l’extraction du CO2 ;
  • - améliorer les rapports ventilation / perfusion, ces manœuvres relevant essentiellement de procédures mécaniques visant à favoriser le recrutement alvéolaire et la modification de la circulation sanguine pulmonaire. Il s’agit alors d’assister ou de suppléer le travail musculaire respiratoire et d’optimiser les qualités mécaniques de l’appareil thoraco-pulmonaire (drainage d’épanchement pleural, lutte contre l’œdème alvéolo-interstitiel,…).
  • L’oxygénothérapie et la ventilation artificielle ne sont que des traitements de suppléance d’organe, elles ne peuvent s’envisager sans le traitement étiologique de la pathologie qui a conduit à leur utilisation.

 

L’oxygénothérapie

 

  • L’oxygénation du sang capillaire pulmonaire à partir de l’air alvéolaire dépend du gradient de pression alvéolo-capillaire en oxygène, ainsi que du temps et de la surface de contact alvéolo-capillaire. Dans les pathologies où ces deux derniers paramètres sont altérés (oedème alvéolo-interstitiel, collapsus alvéolaire, hypoventilation), la simple augmentation de la concentration en oxygène de l’air alvéolaire, permet d’augmenter l’oxygénation sanguine.
  • L’oxygénothérapie peut être mise en place à travers plusieurs interfaces :
  • les lunettes d’oxygène permettent un apport nasal d’un débit d’oxygène pur allant jusqu’à 3 l/minute. Un débit supérieur ne ferait qu’entretenir les fuites directes par le nez et la bouche, sans augmenter les apports pulmonaires. Ce faible débit d’oxygène pur ne peut que participer à l’enrichissement de l’air inspiré et ne permet pas de dépasser chez un sujet ayant une ventilation minute de 10 l par minute une FiO2 d’environ 45%. En outre, le patient doit respirer par le nez ; une respiration buccale impose de mettre les embouts dans la bouche, mais l’apport est alors moins efficace. En effet, les pertes d’oxygène dans la bouche sont plus grandes, et l’oxygène ne passe alors pas par le filtre nasal chauffant et humidifiant.
  • quand les besoins en oxygène excèdent 3 l/minute, un masque nasobuccal est utilisé. Plus hermétique, ce système permet des fuites moins importantes et sature les espaces morts ORL (bouche, pharynx) en oxygène. On peut ainsi augmenter efficacement les débits d’oxygène et donc la FiO2. Toutefois, même à haut débit d’oxygène en prise directe, le masque simple ne peut fournir un débit égal au débit inspiratoire maximal instantané. Le patient inspire donc nécessairement de l’air ambiant pendant une partie du cycle, et la FiO2 ne peut atteindre 100%. Quand le débit d’oxygène nécessaire dépasse 6 l/minute, il est possible d’utiliser un masque dit « à haute concentration », où l’oxygène est connecté à une poche réservoir d’un volume de l’ordre de 200 ml; grâce à ce réservoir, le patient peut prélever en inspiration un volume d’oxygène pur satisfaisant quasiment tout son volume courant, avec donc une FiO2 approchant 100%. Une valve anti-retour permet à la poche de ne pas se remplir de l’air expiré, évitant ainsi la ré-inhalation de CO2.
  • Le seul enrichissement  de l’air inspiré en oxygène souffre deux restrictions :
  • - si l’hypoxémie est due à un shunt, l’apport alvéolaire d’oxygène est inefficace;
  • - si une hypercapnie prolongée accompagne l’hypoxie (BPCO, pneumopathie évoluant depuis plusieurs jours), le risque est une majoration de l’hypercapnie.
  • Au total, les objectifs de l’oxygénothérapie sont l’obtention d’une SpO2 > 94% chez le sujet antérieurement sain, > 96% chez le sujet coronarien ou anémique, et strictement entre 88 et 92% chez le BPCO.

 

La suppléance respiratoire

  • Deux raisons peuvent justifier le recours à une ventilation artificielle : l’insuffisance de l’oxygénothérapie, et l’hypercapnie non contrôlée par le traitement étiologique de la pathologie. La ventilation artificielle apporte un support mécanique au mouvement des gaz dans les poumons ayant schématiquement deux effets :
  • - Par son effet de suppléance, ce support ventilatoire prend en charge tout ou partie du travail respiratoire. Il est ainsi nécessaire quand la charge de travail respiratoire dépasse les capacités du patient, il assure dans le même temps une augmentation de la ventilation alvéolaire.
  • - Par la modification des pressions alvéolaires qu’il induit, il assure un recrutement en ventilation de zones antérieurement non ventilées, et donc une diminution des inhomogénéités des rapports ventilation/perfusion.

 

la ventilation au masque

  • Elle est la technique de premier choix chez le patient comateux car elle permet de lui apporter, rapidement et à moindre risque, un apport d’oxygène pur et un support ventilatoire. Elle permet alors de stabiliser une situation critique et d’organiser le cas échéant une réanimation cardiorespiratoire avec ou sans intubation ultérieure. Ainsi, tout médecin, interne ou personnel paramédical doit savoir ventiler au masque.
    Matériel : deux types de ballons sont disponibles :
  • Les ballons de type Ambu ®, se réexpandent naturellement en se remplissant d’air ambiant par une valve à sens unique. Ils permettent une ventilation en FiO2 21%. Un cordon d’oxygène (plus ou moins une poche réservoir) peut être raccordé pour enrichir l’air en O2. Une autre valve antiretour connectée à la sortie patient du ballon évite la réinhalation du CO2 expiré.
  • Les ballons souples de type « va-et-vient » permettent une ventilation en oxygène pur puisqu’ils ne se remplissent que par une prise d’O2 à haut débit (au moins 15 l/minute). Il en existe plusieurs tailles, mais les plus répandus ont un volume de 2,3 litres. En l’absence de valve anti retour, le ballon se remplit également de l’air expiré, qui participe donc à la suite de la ventilation. Toutefois, l’air expiré lors d’une ventilation en O2 pur contient approximativement 70% d’oxygène et diminue donc peu la FiO2. Une soupape à vis permet de réguler les fuites de manière à permettre l’évacuation du trop plein de gaz tout en conservant une réplétion du ballon.

 

La ventilation

  • Elle se pratique sur un patient en décubitus dorsal, tête en hyperextension, légèrement surélevée. Il est important en premier lieu de vérifier l’absence de corps étranger dans les voies aériennes, notamment d’un appareil dentaire ;
    •  

    • guedel

  • La mâchoire doit être subluxée de manière à dégager les voies aériennes supérieures : la subluxation s’obtient en faisant faire à la mandibule un mouvement caudal puis antérieur : ainsi, les dents inférieures doivent être plus antérieures que les dents supérieures. L’utilisation d’une canule de Guedel peut également libérer la filière ORL en maintenant la langue en position antérieure.

 

  • Le masque de ventilation doit être appliqué de manière hermétique sur le visage du patient, puis maintenu d’une main, les deux ou trois premiers doigts faisant appui sur le masque et les deux derniers maintenant la subluxation par la branche horizontale de la mandibule (le cinquième doigt est généralement placé sur le gonion, cf schéma). L’autre main comprime le ballon à chaque inspiration. En cas de difficultés d’insufflation (bronchospasme), ou de positionnement du masque (conformation anatomique, barbe,…), deux personnes peuvent être requises pour pratiquer la ventilation au masque, une pour le masque, une pour le ballon. Il est préférable d’insuffler de petits volumes courants à une fréquence élevée, aussi n’est-il pas nécessaire de vider le ballon à chaque cycle.

  • ambu


  • La qualité de la ventilation s’apprécie par l’examen de l’ampliation thoracique. En cas de doute, une main posée sur le thorax peut permettre de détecter des mouvements inspiratoires. L’auscultation est dans tous les cas un geste obligatoire dès qu’une ventilation est assurée, afin d’en évaluer la qualité mais également de dépister des anomalies potentiellement traitables à court terme (silence auscultatoire dans le cadre d’un pneumothorax, râles crépitants dans le cadre d’un OAP,…).

     

  • L’intubation

  • Plusieurs raisons peuvent justifier le recours à une intubation trachéale :
  • - l’inefficacité de la ventilation au masque,
  • - une durée de ventilation artificielle présumée longue (arrêt cardiorespiratoire prolongé, pneumopathie, coma,…).
  • Le moment de l’intubation est parfois difficile à choisir car il nécessite le plus souvent une anesthésie générale qui peut avoir un retentissement hémodynamique dramatique. Qui plus est, ce geste délicat peut être long, alors qu’il implique l’arrêt de la ventilation. Il est donc important de stabiliser au maximum l’état du patient avant le délicat geste d’intubation.
    Ainsi, savoir ventiler au masque sans savoir intuber peut sauver la vie du patient alors que l’inverse n’est pas vrai.
    Les indications de l’assistance ventilatoire sont schématiquement rapportées dans la table 1 ; elles dépendent en fait de la rapidité d’évolution de la détresse respiratoire qui peut être brutale en cas d’arrêt cardiaque, ou progressive en cas d’exacerbation de BPCO.  Quelles que soient les circonstances de son instauration, une assistance respiratoire commence toujours par une ventilation au masque facial. Le support mécanique peut alors se faire manuellement ou par un respirateur mécanique. Si la ventilation faciale (non invasive) échoue, ou si la décision est prise d’emblée, on peut recourir à une intubation endotrachéale pour mise en place d’une ventilation dite invasive.

 

  • - Fréquence respiratoire > 35 cycles/min ou < 8 cycles/min
  • - Capacité vitale < 15 ml/kg
  • - Force inspiratoire < 25 cmH2O
  • - PaO2 < 60 mmHg malgré oxygénothérapie adaptée
  • - PaCO2 > 60 mmHg ou pH < 7,35
  • - Troubles de conscience en rapport ou non avec l’insuffisance respiratoire (hypercapnie, coma avec score de Glasgow < 8)
  • - Nécessité de protection des voies aériennes supérieures (vomissements, hématémèse associés à des troubles de conscience) à intubation endotrachéale

Table 1 : principales indication de ventilation artificielle

  • Différentes modalités de ventilation artificielles peuvent ensuite être choisies afin d'optimiser la suppléance ventilatoire.

LES MODES VENTILATOIRES

INTRODUCTION


  • La ventilation artificielle permet la suppléance de la respiration. Elle permet d’insuffler de l’air dans les poumons et ainsi générer une pression positive dans le thorax, à l’inverse de la respiration spontanée (où l’air entre dans les poumons à l’inspiration par la contraction des muscles respiratoires engendrant une dépression intra thoracique). L’objectif final est de rétablir l’hématose chez un patient défaillant respiratoire.
  • La ventilation artificielle peut s’appliquer par l’intermédiaire de deux types d’interface :
    - lors de la ventilation invasive : la trachée est intubée par une sonde d’intubation ou une canule de trachéotomie.
    - lors de la ventilation non invasive (VNI) : l’interface entre le patient et les voies aériennes  se fait par l’intermédiaire d’un masque facial ou nasal.
  • On distingue deux grands types de ventilation artificielle :
  • la ventilation contrôlée où le patient ne participe plus du tout à la respiration.

 

Avantages :

  • tout est sous contrôle (!) et sous réserve d’efficacité et de tolérance, la ventilation minute est assurée.

Inconvénients :

  • insuffler est moins efficace qu’inspirer, en particulier parce que l’air se répartit de façon moins homogène dans les alvéoles. Il est donc toujours souhaitable de préserver au moins une part de ventilation spontanée.
  • la mise au repos complet des muscles inspiratoires provoque leur atrophie dès les premières heures de ventilation, atrophie qui ne régressera qu’en plusieurs jours.
  • qui plus est, la ventilation contrôlée pousse également à la passivité les centres respiratoires cérébraux, qui mettront également beaucoup plus de temps à se réactiver.

 

  • la ventilation partielle où la machine ne fait qu’assister une respiration spontanée présente mais insuffisante. Ainsi, le patient peu commander lui-même la délivrance d’un cycle respiratoire, grâce à un système de déclenchement, le trigger (« gachette »): le trigger correspond à un débit ou une pression inspiratoire résultant de l’effort du patient qui, lorsqu’ils dépassent un certain seuil, signifient au respirateur que le patient veut inspirer et qu’il doit l’assister, déclenchant alors le cycle ventilatoire mécanique.

Ainsi, en ventilation partielle, c’est le patient qui définit par sa fréquence respiratoire, la fréquence d’assistance du respirateur.

  • Avantages :


  • - meilleure adaptation, confort à la ventilation : le patient a le contrôle d’un certain nombre de paramètres
    - possibilité de répondre aux variations parfois fines et ponctuelles des besoins du patient par une adaptabilité de son effort spontané.
    - utilisation du stimulus hypercapnique qui favorise les appels inspiratoires : un patient en ventilation contrôlée pure, dont l’hématose est donc assurée de manière totalement artificielle, met ses centres neurologiques de commande respiratoire en silence et finit par se laisser complètement faire par la machine, ce qui l’éloigne encore plus du retour à l’autonomie respiratoire.

Inconvénients :

  • fatigue et hypoventilation si l‘assistance est trop faible par rapport aux besoins (trigger, niveau d’assistance, …).
  • risque d’hyperventilation : alcalose respiratoire, hyperinflation dynamique, autoPEP.

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Quel que soit le mode ventilatoire, l’insufflation est définie par deux éléments principaux : le volume insufflé et la pression d’insufflation, toujours dépendants l’un de l’autre. Il existe donc deux moyens de paramétrer une ventilation artificielle :

  • - soit on choisit de définir le volume courant (en millilitres, ml) que le respirateur doit insuffler ; le respirateur développe alors la pression nécessaire à cet objectif : il s’agit des modes ventilatoires volumétriques (VC, VAC) ;
  • - soit on définit la pression d’insufflation (en centimètres d’eau, cmH2O); le volume courant délivré dépend alors de l’efficacité de cette pression sur le thorax du patient : il s’agit des modes barométriques (VPC, BIPAP, AI).

 

Le choix du type de mode ventilatoire est donc délicat et répond à deux contraintes :

  • - en mode volumétrique, la ventilation est globalement assurée, mais les pressions d’insufflation nécessaires risquent d’être trop importantes et générer des lésions pulmonaires : les barotraumatismes
  • - en mode barométrique, la pression est maîtrisée, mais les volumes courants risquent d’être soit trop faibles, soit trop importants.

 

Cette relation entre pression et volume illustre le fait que pour emplir les poumons d’air (ou d’oxygène), il est nécessaire de lutter contre deux forces :

  • - les résistances des voies aériennes
  • - l’élastance des poumons et de la cage thoracique (la « distensibilité »).

 

Si ces paramètres sont particulièrement altérés chez un patient donné,

  • - en mode volumétrique, il faudra plus de pression pour atteindre l’objectif de volume délivré ;
  • - en mode barométrique, le volume d’insufflation sera moindre que chez un sujet sain.

 

Naturellement, il convient de définir également la durée de chaque cycle d’assistance mécanique. Il existe deux critères de fin de cycle:

  • Dans les modes volumétriques, l’assistance se termine lorsque le volume défini est atteint.
  • Dans les modes barométriques, l’assistance se termine soit au bout d’un temps donné en ventilation contrôlée, soit lorsque le travail spontané du patient diminue et atteint un seuil minimal (le trigger expiratoire en aide inspiratoire)
  • Le temps inspiratoire maximal reste toujours un verrou de sauvetage quand pour une raison ou une autre le paramètre de fin d’inspiration n’est pas atteint avant.

 

Lors de l’expiration, la pression retombe jusqu’au niveau de pression expiratoire (PEP) ou au niveau de la pression atmosphérique (si la PEP =0).

 


  • D’autres paramètres plus fins permettent de peaufiner la ventilation : fréquence, débits d’insufflation, rapports (temps inspiratoire sur temps expiratoire), PEP…
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  • Ainsi, mettre en pratique une ventilation artificielle implique la maîtrise de deux types de paramètres :
    - les paramètres dont il semble le plus important d’avoir le contrôle, et qu’on définit pour tenter d’assister au mieux le patient : il s’agit des paramètres contrôlés (principalement le volume en mode volumétrique, la pression en mode barométrique),
    - les paramètres qui vont dépendre de l’effet de la ventilation artificielle sur les poumons du patient : il s’agit des paramètres dépendants (la pression en mode volumétrique, le volume en mode barométrique…).

 

Dernier élément primordial : les alarmes.
Elles renvoient à la nécessaire surveillance de la ventilation artificielle et s’articulent autour de deux grands axes :

  • - l’efficacité : le paramètre contrôlé est-il bien atteint ?
  • - la tolérance : le paramètre dépendant est-il dans l’intervalle qui sépare insuffisance et excès.

Les alarmes réglables en termes simplement chiffrés sur la machine doivent naturellement correspondre à une traduction clinique : SpO2, gazométrie artérielle, confort, examen clinique régulier sont les éléments ultimes qui doivent diriger l’évolution de l’ensemble des paramètres définis ci-dessus.


Les modes volumétriques

 

Ventilation à volume contrôlé (VC) 

  • Ce mode de ventilation nécessite obligatoirement que le patient soit intubé (ou trachéotomisé).
    L’assistance respiratoire est réalisée uniquement par la machine. Ce mode ventilatoire ne permet pas d’interaction entre le patient et le respirateur, et impose très souvent une sédation (+/- curarisation) pour que le patient se laisse bien ventiler par le respirateur.
  • Elle consiste en l’insufflation par le respirateur d’un volume de gaz défini (par le médecin).


  • Les réglages nécessaires sont :

  • - le paramètre contrôlé : Volume courant (Vt)
  • - Fréquence, rapport I/E, temps inspiratoire,
  • - FiO2
  • - +/- Pep

La surveillance nécessaire porte sur :

  • - l’efficacité :
    • clinique : SpO2, signes d’hypercapnie (HTA, sueur,…)
    • biologique : les gaz du sang
    • sur l’écran du respirateur : la confirmation de la délivrance du volume au patient par la mesure du volume expiré (Vte) : si le Vte est inférieur au Vti, c’est que le système comporte des fuites (ballonet dégonflé, tuyau déconnecté. SI le Vte et le Vti sont inférieurs au volume réglé, c’est que le respirateur a limité son travail, le plus probablement du fait de pressions d’insufflation supérieur à la limite d’alarme définie !
  • - la tolérance : respiration harmonieuse, le paramètre dépendant : pressions d’insufflation (alarmes !!!)

 

Ventilation assistée contrôlée (VAC) : 

  • Il s’agit d’une ventilation partielle où le cycle déclenché par le patient est un cycle volumétrique dont l’objectif est donc l’obtention d’un volume courant défini. Ce volume résulte de la pression positive fournie par le respirateur, et de la pression négative générée par le patient.
    Seule la pression positive délivrée par le respirateur s’affiche sur l’écran. Si celle-ci diminue au cours du temps, c’est que la part de pression négative spontanée augmente, et donc que le patient travaille plus. Ainsi, une courbe de pression positive qui prend au cours du cycle un aspect concave témoigne d’une part trop importante du travail du patient, et donc d’une assistance mécanique insuffisante (cf courbes).

 

Les réglages nécessaires sont :

  • - le paramètre contrôlé : Volume courant (Vt)
  • - Rapport I/E, temps inspiratoire
  • - FiO2
  • - +/- Pep
  • - Trigger inspiratoire: un trigger trop sensible expose aux auto-déclenchement lors de mouvements qui ne traduisent pas une demande inspiratoire (mouvement d’eau dans les tuyaux, simples mobilisations du patient, toux, …), un trigger trop dur expose à des efforts non récompensés, fatigants pour le patient.
  • - Trigger expiratoire : correspond à la délivrance du volume courant défini

 

La surveillance nécessaire porte sur :

  • - l’efficacité :
    • clinique : SpO2, signes d’hypercapnie (HTA, sueur,…), tirage inspiratoire, fréquence respiratoire.
    • sur l’écran du respirateur, le paramètre dépendant : le volume courant
    • biologique : les gaz du sang
  • - la tolérance : respiration harmonieuse, pressions d’insufflation (alarme !!!)

 

 

Les modes barométriques

 

Ventilation à pression contrôlée (VPC):


  • Le principe est similaire à celui de la ventilation à volume contrôlée (VC), mais avec le contrôle d’un niveau de pression et non d’un volume courant.

 

  • Les réglages nécessaires sont :

  • - le paramètre contrôlé : la pression d’insufflation
  • - la fréquence respiratoire
  • - Rapport I/E, le temps inspiratoire
  • - FiO2
  • - +/- Pep

 

  • La surveillance nécessaire porte sur :

  • - l’efficacité :
    • clinique : SpO2, signes d’hypercapnie (HTA, sueur,…)
    • sur l’écran du respirateur,  le paramètre dépendant : le volume courant délivré à chaque cycle
    • biologique : les gaz du sang
  • - la tolérance : respiration harmonieuse, pressions d’insufflation (alarme !!!)

 

Aide inspiratoire :

  • C’est un mode de ventilation assistée où le paramètre réglé par le médecin est la pression d’aide. Le ventilateur doit délivrer cette pression inspiratoire, +/- rapidement (pente), et la maintenir pendant toute la phase inspiratoire.
    Le patient est donc relativement maître de sa respiration, puisque son activité spontanée détermine sa fréquence respiratoire, le temps inspiratoire, et les variations de volume courant. Chaque inspiration spontanée n’est qu’assistée par la pressurisation du ventilateur.
    C’est donc parmi les modes de ventilation artificielle usuels celui qui respecte le plus la ventilation spontanée. Ainsi, on tendra toujours à utiliser ce mode de préférence, que ce soit pour assister un malade en insuffisance respiratoire aiguë, ou pour ensuite le sevrer progressivement du respirateur.
  • Une aide inspiratoire de 7 cmH2O ne correspond en fait qu’à la compensation de surcroît de travail respiratoire imposé par la sonde d’intubation et revient donc à laisser le patient respirer en autonomie. C’est le réglage utilisé lors de l’épreuve de ventilation spontanée qui précède directement l’extubation. En présence d’un filtre échangeur de chaleur et d’humidité, il faut ajouter 5 cmH2O d’aide inspiratoire.
  • La surveillance nécessaire porte sur :

  • - l’efficacité :
    • clinique : SpO2, signes d’hypercapnie (HTA, sueur,…), tirage inspiratoire, fréquence respiratoire.
    • sur l’écran du respirateur,  le paramètre dépendant : le volume courant délivré à chaque cycle
    • biologique : les gaz du sang
  • - la tolérance : respiration harmonieuse, pressions d’insufflation (alarme !!!)

 

Une valeur est requise.