Les Asynchronies

B Lambermont

CHU Sart Tilman

J. Guiot, CHU de Liège

L’asynchronie

• Se dit d’une situation qui n’est pas synchrone

La synchronie

• Se dit des mouvements qui se font dans un même temps.

• Informatique et télécommunications

Se dit de phénomènes, de machines, de tâches, de signaux ou

d'informations dont les rythmes propres sont égaux, multiples

ou sous-multiples.

Remerciements

• B. Lambermont pour son prêt de diapositives.

Les asynchronies: définition et

incidence• Définition: adaptation inappropriée du respirateur à la

demande du centre respiratoire du patient (effort

inefficace ou délai de triggering, autotriggering, cyclage

prématuré ou tardif, et double déclenchement) :

Déséquilibre entre temps inspiratoire patient et machine

• Fréquence: 25% des patients présentent des

asynchronies significatives au cours de la ventilation

assistée (jusque 40% en VNI)

Thille et al ICM 2006

De Wit et al J Crit Care 2009

5 types d’asynchronies

• Autotriggerring

• Cyclage prématuré / tardif

• Double déclenchement

• Effort inefficace

• Retard de déclenchement

Jolliet et al Crit care 2006

Aide inspiratoire et

asynchronies

• Asynchronies:

• Anomalies de

déclenchement

• Cyclage expiratoire

• Le niveau de pression

support constant

Les asynchronies: conséquences

Thille et al ICM 2006

De Wit et al. CCM 2009

Comment détecter les

asynchronies

• Examen clinique

• Courbe de débit et de pression

dans les voies aériennes

• Pression oesophagienne

• Pression gastrique

• EMG diaphragmatique, ou EADi

(Electrical activation of

diaphragm, NAVA°)

Thille et al. ICM 2006

Les anomalies de déclenchement: les efforts inefficaces

• Causes:• Peep

intrinsèque

• hyperinflation dynamique

• Faible effort inspi (sedation

,…)

• Trigger mal réglé

Les anomalies de déclenchement:

les retards de déclenchement

Début contraction

diaphragme

Début cycle inspiratoireRetard

� Causes:

� Peep intrinsèque

� hyperinflation

dynamique

� Faible effort

inspi

(sedation,…)

� Trigger mal réglé

� Performance

respirateur

suboptimale

Les anomalies de déclenchement:

l’autotriggering

Colombo et al CCM 2011

� Causes:

� Fuites

� Trigger mal réglé

Efforts inefficaces: que faire?

• Problème lié à la persistance d’un débit expiratoire dans les voies aériennes ou à un trigger inspiratoire mal réglé

=> Augmenter la PEEP si auto PEEP (sans dépasser la valeur de la PEEPi)

=> Diminuer le volume courant:• Diminuer l’aide inspiratoire

• Raccourcir le temps inspiratoire (augmenter le trigger expiratoire)

⇒Bronchodilatateurs

⇒ diminuer au maximum le trigger inspiratoire

Les anomalies de cyclage

Jolliet et al Crit care 2006

?

Le cyclage en pression support

• Détermination de la fin du cycle inspiratoire (cyclage):

• Ratio débit/débit max lors de la phase de pression constante (25% dräger, 25% Siemens 900C, 5% Siemens 300), parfois réglable (Puritan 840, Servoi, Engström)

• Débit = 0 lors de la phase de montée en pression

• Lorsque la pression atteinte est supérieure à la P réglée

• Après un certain temps:

• 4 secondes (Evita 4)

• 80% de la durée du cycle respiratoire (réglage FR!) (siemens 300)

Les anomalies de cyclage: le retard de cyclage

Jolliet et al Crit care 2006Fin

diaphragme

Fin machine

Piquilloud et al. Intensive care med 2010

Retard de cyclage

Vt, Temps expi => Vidange pulmonaire

Hyperinflation dynamique/Peepi

Effort

inefficace

Retard de

déclenchement

Travail- effort

déclenchement

Travail

respiratoire

Retard

Les anomalies de cyclage: le double

déclenchement

Thille et al. 2006

Double déclenchement: que

faire ?• Souvent dû à un temps inspiratoire plus court sur le

respirateur que chez le patient (souvent observé dans les

modes assistés-contrôlés)

⇒Augmenter le temps inspiratoire

⇒Passer en mode pression support (apparaît souvent en mode

VAC)

Le niveau de pression support est

indépendant de la demande du

patient

Le volume courant en pression support est peu influencé

par la demande du patient

Pmusculaire

P a

irw

ay

P m

usc

• Conséquences:

• Peu de variabilité du volume courant:

• La variabilité du volume courant améliore l’oxygénation (Spieth et al.2011)

• L’absence de variabilité du Vt est un facteur de mauvais pronostic (Wysocki et al.2006)

• Surassistance fréquente:

• Apnées et altération du sommeil (Delisle et al.2011)

• Hyperinflation dynamique et Peep intrinsèque

• Asynchronisme respiratoire

Le volume courant en pression support est

peu influencé par la demande du patient

Comment améliorer la synchronisation

en aide inspiratoire?

• Les réglages du respirateur:

• Le réglage du trigger inspiratoire

• Le réglage de la PEEP

• Le réglage du temps de montée inspiratoire

• Le réglage du niveau de pression inspiratoire

• Le réglage du trigger expiratoire

• Mais aussi changer de mode…?

• NAVA

• PAV+

• ASV

• Smart Care…

Le trigger inspiratoire

• Le plus faible possible sans auto-déclenchement

• Intérêt principal du trigger de débit par rapport au trigger de

pression: moins d’autodéclenchement

Réglage du trigger de débit sur

le Servo° i

Le réglage de la Peep:

Peep = 0

Chao, Chest 112:1592, 1997.

Peep = 10

Le réglage de la Peep:Effets du réglage de la Peep sur les efforts inefficaces en présence

d’une Peep intrinsèque

=> Application d'une faible PEP externe sans dépasser la PEP

intrinsèque du patient.

Chao, Chest 112:1592, 1997.

Le temps de montée

inspiratoire

D.Tassaux Réanimation 2005

Le niveau de la pression

inspiratoire• Diminuer progressivement le niveau d’aide inspiratoire sans

signes de mauvaise tolérance

=> Diminution du Vt => diminution hyperinflation dynamique =>

diminution des asynchronies

Le temps inspiratoire: le

trigger expiratoire

• Diminution progressive du temps inspiratoire, en augmentant le

trigger expiratoire ou en réduisant le temps inspiratoire

maximal, sans signes de mauvaise tolérance clinique.

D.Tassaux Réanimation 2005

Alternatives pour lutter contre

l’asynchronie ?

Neurally Adjusted Ventilatory Assist (NAVA®)

• 1999 Description de la technique.

Sinderby et al; Nat Med 5(12):1433-6

• 2006-2008 NAVA sur un modèle animal (lapin)

• 2007 Utilisation de la technique chez des volontaires sains.

Sinderby et al; Chest 131(3): 711-7

• 2008 Première étude clinique chez des patients intubés.

Colombo et al; Intensive Care Med 34(11):2010-8

Neurally adjusted ventilatory

assist (NAVA)

NAVA

• Ventilation mécanique basée sur l’output cérébral

• Se base sur une assistance ventilatoire proportionnelle aux

besoins (contrôle central)

• Signal récupéré par l’ENMG du nerf phrénique dans sa partie

distale

• Le trigger respiratoire classique se base sur la

dépression/l’apparition d’un débit dans les voies aériennes qui

sont non proportionnels et dépendent de l’activité

diaphragmatique.

• Edi = electrical activity of the diaphragm

NAVA

Le NAVA utilise l’eadi pour…Déclencher le respirateur

Cycler le respirateur

en expiration

Délivrer une

assistance

proportionnelle à

l’ Eadi

NAVA

Meilleure

synchronisation

sur base de l’Edi

en NAVA

Synchronisation optimaliséeAIDE INSPIRATOIRE NAVA

Ref. Piquilloud et al; Intensive care med (2010)

Maintien de la variabilité

Pression

Débit

VT

Eadi

NAVAAIDE INSPIRATOIRE

Pression

Débit

VT

Eadi

Exemple

Pression support NAVA

Ce qu’il reste à démontrer

�Quel bénéfice clinique (études randomisées): mortalité,

morbidité, durée de séjour et de ventilation, incidence

sur les VAP, diminution de coût?

�Effets sur de longues périodes de ventilation?

�Chez quel patient? (BPCO, ARDS, ECMO, pédiatrie…)

NAVA limitations

• Invasif

• Prix des sondes et durée de vie

• Courbe d’apprentissage

• Réglage de gain EaDi

• Pas d’études morbidité/mortalité

Bénéfices potentiels

• Re-synchronisation avec cyclage proportionnel à la demande

• Réduction du risque d’auto-peep

• Réduction « titrée » du support pour les sevrages difficiles

• Amélioration du confort > impact sur la sédation

• Assistance adaptée même en cas de fuites importantes en VNI

PAV+

PAV+

• Assistance ventilatoire proportionnelle au travail ventilatoire

• Calcul aléatoire du travail ventilatoire

• Réduction des efforts dysproportionné de ventilation

• Aide potentiel à la lutte contre l asynchronie et le sevrage

ventilatoire

• Augmente le travail du patient pour diminuer l’amiotrophie

diaphragmatique

PAV (proportional assist

ventilation)

Effet de l’intensité de l’effort inspiratoire sur le

volume courant en PS et en PAV

49

PCV

15 cmH2O

PAV+

at 75%

P

T

P

T

P

T

P

T

P

T

P

T

Meilleure synchronisation et proportionnalité de l’effort

La PAV

Débit respiratoire �

Pression respiratoire �

Pression transdiaphragmatique �

Volume pulmonaire �

Débit respiratoire �

Pression respiratoire �

Pression transdiaphragmatique �

Volume pulmonaire �

P

r

e

s

s

i

o

n

s

u

p

p

o

r

t

P

A

V

Bénéfices potentiels de la PAV

� Meilleur confort du patient1

� Diminution de la pression dans les

voies aériennes sous 30 cm H20 2

� Controle plus physiologique de la

ventilation (Hering Breuer)1

� Réduit les besoins en

sédation/curarisation 1

� Diminue les risques de sur-assistance

ventilatoire1

�Amélioration hémodynamique3

�Technologie peu invasive

�Améliore la structure du sommeil4

1. Younes M. Am Rev Respir Dis. 1992;145:114-120.

2. Xirouchaki N et al. Intensive Care Med. Published online July 2008.

3. Patrick W, et al. Am J Respir Crit Care Med. 1993;147:A611.

4. Bosma K et al. Crit Care Med. 2007;35:1048-1054.

A quoi faut-il s’attendre lors du

passage du mode PS en mode

PAV+?....• Fréquence respiratoire plus

élevée (jusque 30/min!)

• Volumes courants plus

faibles

• Plus de variabilité du

volume courant

=> Importance de l’évaluation

du confort du patient…la

fréquence respiratoire ne

reflète pas à elle seule le

degré de détresse

respiratoire

La PAV

• Débit

• Pression

• P transdiaphragmatique

• Volume

Georgopoulos, et. al. Current Stautus of Proportional Assist Ventilation.

International Journal of Intensive Care. Autum 2007: 19-26.

PAV+

• Adaptation en temps réel en fonction du flux respiratoire

(/5msec).

• Aide inspiratoire adaptative

• Autonomie du patient dans la fréquence respiratoire, le temps

de cyclage et le volume courant.

• Calcul du travail ventilatoire sur base de :

- La mesure de la compliance et de la résistance (/4-10 cycle)

- Pmusc + Pvent = (flux x Résistance) + (volume / compliance)

Limitations de la PAV

• Mesure optimale « breath by breath » de la compliance et de

la résistance impossible

• Présence de fuites

• La PAV ne fonctionne pas bien en présence d’une grosse

hyperinflation dynamique associée à une importante faiblesse

musculaire par impossibilité de compenser l’autopeep

• Attention au drive respiratoire insuffisant (sédation, brain

injury)

Chez 5-10% des patients la PAV+ ne fonctionne pas bien

Conclusions

• Les asynchronies sont fréquentes et délétères

• La plupart des asynchronies peuvent facilement être

identifiées sur l’écran des respirateurs

• Malgré l’amélioration de la qualité des respirateurs et un

réglage optimal de celui-ci en aide inspiratoire, des

asynchronies peuvent persister

• Des modes respiratoires plus performants et mieux

adaptés à la demande du patient semblent utiles mais

leur bénéfice clinique reste à démontrer

Heliox

Propriétés physiques de l’helium,

l’oxygène, l’azote et l’air.

L’hélium

• Gaz incolore inodore non inflammable insipide et inerte

chimiquement

• Un peu moins visqueux et beaucoup moins dense que l’azote

• Heliox: mélange d’oxygène (22%) et d’helium (78%)

• Les propriétés physiques du mélange helium oxygène

dépendent évidemment de la proportion de chaque gaz

Viscosité comparée du mélange

Azote-O2 et Helium-O2 en fonction

de la FiO2

150

155

160

165

170

175

180

185

190

195

0 100

Heliox

Azote oxygène

FiO2

viscosité

Densité

Effets de l’heliox (1)• Le nombre de Reynolds:

R = (2Vρ/πrµ)

v = débit; ρ = densité du gaz; r = rayon du tube; µ = viscosité du gaz.

R < 2000 => écoulement laminaire

> 4000 => écoulement turbulent

Heliox => meilleur écoulement des gaz car flux laminaire

conservé plus longtemps avec helium (moins dense => nbre

de Reynolds plus bas à débit identique)

• Le débit d’un gaz (Q) au travers un petit orifice dépend de la

pression et de la densité du gaz:

Q = (2∆P/ρ)0.5

=> Pour une pression identique , le débit au travers d’un orifice

étroit augmente si la densité diminue (Helium est moins dense

que l’azote)

Effets de l’heliox (2)

Effets de la ventilation avec

Heliox• En diminuant le nombre de Reynolds cela favorise

l’écoulement laminaire et en cas d’écoulement turbulent la

pression motrice nécessaire est inférieure

• Meilleur débit dans les zones rétrécies (bronchospasme)

• Meilleure conductivité thermique: aérosols

=> Diminue le travail respiratoire, améliore la vidange

expiratoire et réduit l’hyperinflation dynamique, améliore la

distribution des aérosols

Indications (très peu d’études)

• Pourrait être un traitement adjuvant efficace dans l’asthme aigu grave avec acidose respiratoire malgré un traitement bien conduit

• BPCO:

• En respiration spontanée: une seule étude rétrospective montre un bénéfice

• VNI: semble intéressant aussi mais résultats à confirmer par des études (une étude en cours)

• Intubés: diminue la peep i et le travail respiratoire mais aucune étude n’a étudié l’impact de l’heliox sur le devenir des patients

• Nébulisation: le mélange He/O pourrait constituer un propulseur de choix pour les aérosols chez les asthmatiques (peu de données chez les BPCO) vu sa basse densité et sa meilleure conductivité thermique

Effets secondaires de l’heliox

• Aucun hormis les problèmes techniques liés à ses propriétés

physiques particulières.

Délivrance

• Nécessite un respirateur spécial car:

• Perturbe le fonctionnement des détendeurs classiques, la mesure

du débit, les mélangeurs, et les systèmes de nébulisation

• Prix: 500 eur la bouteille, livraison en urgences 600 eur. Durée

de validité 1 an

• Consommation : environ 15h/bouteille.

800 euros / jour dépendant

de la FiO2

Conclusion

• Sur le plan physiopathologique l’heliox semble intéressant

dans l’asthme et la bpco mais il manque d’étude pour

confirmer le bénéfice apporté par ce gaz dont l’usage doit

rester limité à des cas particuliers et sévères pour l’instant.

Le NO en ventilation

mécanique

…Le NO…

• Demi vie de 5-10’’. Fabriqué par la NO synthase.

• Vasodilatateur systémique et pulmonaire

• Libération endothéliale

• Régulation en « temps réel »

• Anti-aggrégant plaquettaire, anti-oxydant, bronchodilatateur

• Neurotransmetteur

• Inactivation dans le sang par liaison avec l’Hb.

• Transformation par le poumon en méthémoglobine � toxicité

si >80ppm ou >25ppm prolongé.

• Nitrolingual…

Toxicité

• Nitration des résidus tyrosines par des radicaux libres

nitrogénés (réversible)

• Méthémoglibinémie persistante en cas de déficit en metHb

réductase.

Utilités

• Hypoxémie (60% de répondeurs): vasodilatateur sélectif dans

sa forme inhalée sur les vaisseaux pulmonaire.

• Diminution de la post charge du VD.

• Rapidité d’action

• Effet anti-inflammatoire, diminue le recrutement

neutrophilique.

ARDS et NO

Kaisers CCM 2003 Ware NEJM 2000

• NO réduit PAP par vasodilatation pulmonaire sélective

• NO majore PaO2/FiO2, diminue les shunts intrapulmonaires (Qs/Qt), diminue

l’admission veineuse (Qva/Qt = shunts + effets shunts) et les espaces morts (VD/VT)

• NO 36ppm pas mieux que 18ppm

Dose-réponse du NO inhalé

Effet sur hypoxie (+20%)

dès 0.1ppm

et inverse si excès

Effet sur l’hypertension pulmonaire (-30%)

dès 2ppm - Dose-dépendant

Gerlach Eur JCI 1993

Effets néfastes• Peut précipiter un OAP.

• Effet rebond possible avec HTP post utilisation de NO i

• Contre-indiqué dans la maladie veino-occlusive et

l’hémangiomatose capillaire pulmonaire.

• Stress et toxicité potentielle à J4.

NO inhalé dans l’ARDS?

• Pas d’effet sur la mortalité si ARDS non ciblé

• NO sera plus effectif sur matching V/Q si ARDS recrutable par

peep/RM/prone

• NO utile dans ARDS si hypoxémie réfractaire et/ou si HTP

menaçante (Griffiths NEJM 2005)

• Réduire dose NO dès J1-J4

Autres indications

• Hypertension pulmonaire post-opératoire.

• Post CEC, Post chirurgie cardiaque

• Post greffe cardiaque

• Defaillance VD

• Peut diminuer le shunt D-G en ventilation positive (FOP)

Arrêt du NO

Conclusion

• La place du NO en USI est à limiter.

• Interêt en post-cardiotomie notamment en cas d’apparition

d’hypertension pulmonaire

• Intérêt limité dans l’ARDS, éventuellement à positionner un

maximum de 4 jours. Pas d’effet sur la mortalité.

Le rôle du trigger

expiratoire

89Clinical review: Patient-ventilator interaction in chronic obstructive pulmonary disease

P.Jolliet, D.Tassaux, Critical Care 2006 10:236

BPCOPoumons sains