JLAR 2005

Ventilation en situation d’urgence

Auteur : K Tazarourte, B Pamar, Y Lhermitte
SAMU 77-SMUR Melun Hôpital Marc Jacquet 77 000 Melun

Auteur correspondant :
Karim Tazarourte
SAMU 77-SMUR Melun
Hôpital Marc Jacquet
77 000 Melun
Tel :01-64-71-66-88
Fax : 01-64-71-62-22
Mail : karim.tazarourte@ch-melun.fr

 

INTRODUCTION

 

La ventilation artificielle est un moyen thérapeutique majeur de la prise en charge des patients en situation de détresse vitale. Elle permet de rétablir ou de maintenir une hématose correcte par oxygénation du sang artériel et épuration du CO2, et de réduire le travail des muscles inspiratoires. La ventilation artificielle a considérablement évoluée depuis plusieurs années, grâce à l'amélioration des techniques, des matériels et à la progression des connaissances physiopathologiques.  Après une longue période au cours de laquelle la ventilation mécanique assistait totalement le patient dans sa fonction respiratoire, fonctionnant en loi du "tout ou rien", différents modes ventilatoires sont maintenant proposés aux médecins urgentistes.  Il s'agit de l'assistance respiratoire partielle qui a remplacé la "ventilation contrôlée" dans les services de réanimation et de la ventilation non invasive [1]. Malgré le peu de données existantes, la mise en route d’une ventilation mécanique en SMUR paraît peu fréquente (5% des interventions primaires et 25 % des transports inter-hospitaliers) [2]. Si la plupart des SMUR dispose de ventilateurs de transport (3/177 SMUR déclarent ne pas en disposer en dotation dans les véhicules), la présence de ventilateurs de réanimation transportables reste marginale [3]. L’arrivée récente sur le marché de ventilateurs de transport performants doit permettre d’utiliser dès la phase préhospitalière des techniques de ventilation auparavant réservées aux services de réanimation. Toutefois, la place des différents modes d'assistance ventilatoire partielle n'est pas clairement définie dans son utilisation à la phase préhospitalière et reste largement tributaire des dotations en ventilateurs propre à chaque SMUR [4].

 

1.      Modes de ventilation réalisables en préhospitalier

Deux configurations cliniques sont classiquement rencontrées : Soit il s’agit de suppléer intégralement une activité ventilatoire du patient qui n’est plus efficace ou qui n’est pas souhaitée, soit il s’agit de  maintenir une ventilation spontanée du patient en lui administrant un « support ventilatoire »,  idéalement par le biais de techniques non invasives. Dans le cadre de transferts inter-hospitaliers où une ventilation a déjà été initié, il conviendra de s’assurer des moyens matériels permettant de poursuivre le mode ventilatoire déjà en place.

1.1  La ventilation contrôlée

La ventilation contrôlée (VC) est le mode ventilatoire le plus utilisé en préhospitalier par les SMUR, mais ne s'utilise plus dans les services de réanimation où elle est remplacée par la "ventilation assistée contrôlée" (VAC) qui nécessite des ventilateurs performants. La VC prend complètement en charge la respiration du patient, celui ne devant faire aucun cycle ventilatoire spontané. Pour optimiser la VC, il faut souvent  l'emploi d'une sédation profonde, voire d'une curarisation afin d'obtenir une bonne adaptation du patient au ventilateur [5]. En VC, c'est le médecin qui détermine l'ensemble des paramètres ventilatoires : le volume courant (Vt), la fréquence respiratoire (Fr), le débit inspiratoire (D) ou rapport I/E, la FIO2 et , si nécessaire, la pression expiratoire positive (PEP). La tendance actuelle est de choisir un Vt initial, entre 8 ml/kg et 10 ml/kg [6]. Dans certaines pathologies pulmonaires où les risques de volo-et barotraumatismes sont importants (SDRA, asthme), il faut réduire le Vt à 6 ml/kg [7]. Les valeurs de Fr seront choisies entre 12 et 20 cycles/minutes en fonction de l'objectif de ventilation souhaité [6]. Le volume insufflé par minute (V min) est le produit du Vt et de la Fr. La majorité des respirateurs permettent un réglage direct de la Fr, le Vt est soit directement réglé, soit déterminé par le rapport V min /Fr. Le réglage du débit inspiratoire et  du rapport I/E sont importants à prendre en compte. Le rapport des durées du temps inspiratoire (Ti) et du temps expiratoire (Te) défini le rapport I/E. En situation courante, le rapport I/E est réglé à 1/2 et correspond à un débit inspiratoire autour de 20-30 l/min. Pour les patients ventilés en raison d’une pathologie obstructive (asthme, BPCO), afin de ne pas majorer le risque de trapping gazeux télé expiratoire, il faut allonger le temps expiratoire pour permettre une vidange complète des  poumons, soit en diminuant le rapport I/E ( 1/4 ou 1/5 voire plus) soit en augmentant le débit inspiratoire (>60 l/min) [6]. La PEP peut être utilisée pour améliorer l'oxygénation en augmentant la capacité résiduelle pulmonaire et en réduisant le shunt intra-pulmonaire. Toutefois ses conséquences hémodynamiques et respiratoires peuvent être délétères ( baisse de la précharge et pneumothorax), aussi, en préhospitalier l’utilisation d’une PEP lors d’une VC est réservée aux œdèmes aigus pulmonaires (OAP) cardiogéniques ou lésionnels. La FIO 2 sera réglée de manière à obtenir une mesure de saturation percutanée en O2 (SpO2) supérieure à 95% . La pression de crête ou pression maximale, générée par la VC, reflète la résistance des grosses bronches et du circuit (le tube trachéal et le ventilateur) mais n’est pas corrélée à la pression alvéolaire (pression de plateau télé-inspiratoire) qui seule traduit le risque traumatique induit par la ventilation [6]. Malheureusement, trop peu de ventilateurs de SMUR possèdent une analyse de la mesure des gaz expirés (spirométrie) leur permettant de surveiller la pression de plateau qui ne devrait jamais être supérieure à 30 cmH2O [6].  En l’absence de monitorage de la pression de plateau, l’objectif est d’avoir une pression de crête qui ne  dépasse pas 40 cm H2O [6]. La limitation des pressions d'insufflation passe en premier lieu par une bonne adaptation des paramètres ventilatoires (Vt, Fr, FiO2, débit inspiratoire ou rapport I/E), par la détection clinique de complications (bronchospasme, pneumothorax) et par une sédation adaptée à la pathologie et à l'état hémodynamique du patient. La diminution raisonnable du Vt induira une diminution de la pression de plateau. La curarisation du patient est indiquée lorsque toutes les mesures précédentes se sont avérées inefficaces ou inadaptées et qu’aucune complication mécanique n’est responsable de cette surpression des voies aériennes.

1.2. La ventilation assistée contrôlée (VAC)

La VAC est actuellement le mode ventilatoire le plus utilisé à la phase aiguë en réanimation. Le mode VAC consiste a apporter une aide en volume à chaque effort spontané du patient. Tous les cycles  sont déterminés par le médecin et insufflé à chaque fois que le patient produit un effort suffisant pour déclencher la machine via un trigger (le trigger est un seuil  à partir duquel le ventilateur se déclenche et insuffle le Vt préréglé avec un débit inspiratoire préréglé).  Les paramètres ventilatoires seront sensiblement peu différents de ceux déterminés pour la VC : Vt, Fr, débit inspiratoire (ou rapport I/E ou Temps inspiratoire), FIO2 et éventuellement une PEP. Le Vt initial préréglé par le médecin est généralement fixé à 10 ml/kg pour répondre aux besoins du patient. La Fr ne devra pas être trop élevée (environ 15/min ). Le débit inspiratoire est idéalement réglé aux alentours de 60 l/min. En cas d'effort ventilatoire insuffisant pour déclencher le respirateur, ou de pause respiratoire, le respirateur insuffle le cycle à la Fr préréglée. A l'inverse une polypnée entraînera une hyperventilation alvéolaire  puisque chaque effort du patient sera suivi de la délivrance du Vt, avec un risque d'hyperinflation dynamique et d'épuisement respiratoire. Les avantages de la VAC par rapport à la VC sont nombreux : une meilleure synchronisation du respirateur aux efforts respiratoires du patient donc une meilleure adaptation du patient à son respirateur, une diminution de la sédation nécessaire, une limitation de l'atrophie des muscles respiratoires induite par la VC. De plus, la VAC permet une diminution des pressions d'insufflation (pour une même ventilation minute) et donc une limitation des conséquences liées à ces pressions intra-thoraciques élevées. Ce mode de ventilation est appelé à se développer en préhospitalier lorsque les SMUR seront équipés de ventilateurs adaptés.

1.3. La ventilation non invasive

La ventilation non invasive (VNI) est une technique qui appliquée à certaines conditions de détresses respiratoires aiguës permet une alternative à l’intubation trachéale et va améliorer les échanges gazeux et diminuer le travail des muscles respiratoires [9].  Les avantages de la VNI par rapport à la ventilation invasive sont une baisse du taux d’infections nosocomiales  et une diminution de la mortalité [10]. Toutefois, cette modalité ne peut être proposée à tous les malades. Il importe d’effectuer une sélection des patients pour lesquels la VNI sera la plus bénéfique [11].  Certaines contre-indications doivent être respectées : troubles de la conscience, défaillance multi-viscérales, traumatisme facial grave. La compliance des patients et l’utilisation d’une interface machine-patient adapté sont d’une importance primordiale pour le succès de la technique [12]. Le masque facial est utilisé en première intention chez les patients en insuffisance respiratoire aiguë,  les patients dyspnéiques inhalent souvent par la bouche et supportent difficilement un masque nasal [12]. Le masque est maintenu à l'aide d'attaches autour de la tête permettant d'administrer une pression de 20 cmH2O sans fuites. Les meilleures indications sont représentées par les poussées aiguës d’insuffisance respiratoire chronique et les OAP [13, 14]. La VNI peut exercer deux effets dans les voies aériennes utilisés simultanément ou séparément : maintenir une pression expiratoire positive (PEP) et créer une pression inspiratoire positive. La conséquence la plus évidente de l'administration d'une pression inspiratoire positive (Aide Inspiratoire AI) est la diminution du travail inspiratoire du patient [15].  A chaque cycle déclenché par le patient un niveau de pression positive pré-déterminé est administré durant toute la phase inspiratoire. Les effets bénéfiques liés à l’administration d’une PEP sont fonction du type de détresse respiratoire rencontrée, et vont diminuer le travail respiratoire du patient et améliorer les échanges gazeux. Au moins deux études ont montré que cet effet de diminution du travail respiratoire était cumulatif avec celui obtenu par l'administration d'une pression inspiratoire positive [16]. De fait la mise en place d’une VNI utilise souvent la combinaison d’une pression positive inspiratoire et expiratoire. L’amélioration de la fonction ventilatoire,  si elle survient, doit être attendue dès les premières minutes de la mise en place d'une ventilation non invasive et se manifestera d’abord par un ralentissement de la fréquence respiratoire et une amélioration des échanges gazeux [12].  La PEP est initialement fixée à un niveau bas, aux environs de 3 cmH2O, ainsi que la pression d'AI (10 cmH2O), La pression d'aide est progressivement augmentée si le patient apparaît adapté sans dépasser 20 cmH2O [12]. Lors d’OAP, la PEP sera montée à des niveaux plus élevés (8-10 cmH2O). En préhospitalier la principale limite de l’utilisation de la VNI est de disposer d’un ventilateur capable de le faire. De fait un certain nombre de dispositifs rudimentaires ont vus le jour (valve de BoussignacÒ,...) pour permettre de maintenir en ventilation spontanée un niveau de pression continue positive (Continuous positive airway pressure CPAP). Ces dispositifs sont faciles à manier en préhospitalier et font preuve d’une efficacité certaine dans l’OAP [17, 18].

2. Surveillance et monitorage d’un patient ventilé

La surveillance et le monitorage sont indispensable pour déceler l'efficacité de la ventilation mécanique et les incidents ou complications liés à cette technique.

2.1. Surveillance clinique du patient : La surveillance clinique du patient est fondamentale et doit détecter les signes d’absence d’efficacité de la ventilation (cyanose, marbrures) et les complications (asymétrie auscultatoire, ...). Lors d’une ventilation invasive, la pose d'une sonde gastrique est une précaution à prendre pour empêcher la dilatation gastrique pouvant être une gène aux insufflations mécaniques. La position de la sonde d'intubation et sa fixation doivent être surveillés attentivement surtout lors des mobilisations du patient (brancardages).

2.2.            Surveillance du respirateur et de ses alarmes :

·        Avant de brancher le patient au respirateur, un certain nombre de contrôles sont obligatoires et réglementaires [1]. Il est impératif de vérifier le bon fonctionnement du respirateur sur un ballon test pendant plusieurs minutes afin de détecter, entre autre, un dysfonctionnement de la valve expiratoire. Les alarmes de ventilation et de monitorage seront réglées avant tout branchement du patient. Deux types de capteurs d'alarme sont utilisés : les capteurs de pression et les capteurs de débit et de volume. Les capteurs de pression sont des manomètres branchés sur le circuit patient. Ils permettent de mesurer la pression dans le circuit et dans les voies aériennes du patient et sont couplés à une valve de limitation de pression dont le niveau est réglable sur le respirateur. Lorsque la pression dépasse le niveau de pression maximum réglée, l'alarme de pression maximum est mise en jeu prévenant ainsi le médecin que la pression régnant dans le circuit et à fortiori dans les poumons du patient a dépassé le niveau de pression maximum réglé (risque de barotraumatisme). A ce moment la valve de surpression laisse échapper les gaz insufflés vers l'extérieur ou arrête l'insufflation diminuant ainsi le Vt insufflé. Le médecin devra alors sans délais rechercher la cause de cette surpression dans les voies aériennes : celle ci peut être de trois ordres :

·        Au niveau du patient : l'encombrement, la désadaptation de celui-ci vis à vis du respirateur en raison d'une sédation insuffisante et/ou de la présence d'une auto-PEP, l'apparition d'un pneumothorax.

·        Au niveau de la sonde d'intubation : une malposition, une coudure de la sonde d'intubation associé ou non à une obstruction totale ou partielle.

·        Au niveau du circuit : Il faudra également rechercher une plicature ou un écrasement sur un point de circuit. Une dysfonctionnement de la valve d’expiration peut également être responsable d’une hyperpression, empêchant l’expiration du patient .

Il existe une alarme de pression minimum qui permet de signaler le débranchement du respirateur et/ou l'apparition de fuites importantes.

Les capteurs de débit et de volume permettent de mesurer les flux gazeux. Placés au niveau du circuit inspiratoire, ils indiquent les volume délivrés au patient. Placés au niveau du circuit expiratoire, ils indiquent les volumes expirés par le patient c'est à dire la somme de ceux "initiés" par la machine et de ceux "initiés" par le patient lorsque celui ci a encore des cycles respiratoires spontanés. La différence entre les volumes pris par le patient et ceux expirés correspond à ce que le patient prend en supplément du minimum réglé. Ces capteurs sont donc nécessaires pour surveiller les volumes expirés c'est à dire les volumes réellement pris par le patient. Les alarmes de volume-minute expiré bas et ou de pression minimum peuvent être mises en jeu en cas de défaut d'alimentation oxygène (par exemple si le respirateur est débranché), si la sonde d'intubation est déplacée (auto-extubation) , si son ballonnet est dégonflé, en cas de fuite sur le circuit  patient-respirateur, ou lors de l'ouverture de la valve de surpression.

2.3.            Monitorage d’un patient ventilé

Le monitorage hémodynamique par mesure automatisée de la pression artérielle est obligatoire, associé à une analyse continue de l’électrocardiogramme. La SpO2 n'est pas fiable en cas d'états de choc ou de collapsus, d'hypothermie, de vasoconstriction. L’analyse de la courbe obtenue est aussi importante à prendre en compte que les valeurs obtenues [19, 20]. Le monitorage de la pression télé expiratoire de CO2 (Pte CO2 ) par utilisation de la capnographie est devenue une obligation légale dans les sites anesthésiques depuis le décret du 5 décembre 1994. La mesure du CO2 expiré n’est informative que lorsque l’analyse de la courbe est possible (capnogramme). L’intérêt de la mesure du CO2 expiré est multiple : certitude de la position endo-trachéale de la sonde d’intubation, évaluation indirecte du débit cardiaque et adaptation possible des réglages des paramètres de la ventilation [20]. En situation d’urgence, la corrélation entre PaCO2 et PteCO2 est aléatoire et les valeurs de PteCO2 ne permettent  pas de prédire le niveau de PaCO2 [21, 22]. Toutefois son utilisation à la phase préhospitalière reste intéressante et se justifie [23]. Des dispositifs récents permettent la mesure du CO2 expiré par voie nasale chez un patient en ventilation spontanée [24]. Seule la mesure des gaz du sang permet de déterminer le gradient (PaCO2-PteC02), propre à chaque individu.

3.                  Complications chez un patient ventilé :

Devant toute anomalie ventilatoire sévère d'un patient sous ventilation mécanique, il faut immédiatement le débrancher du ventilateur et le ventiler manuellement au ballon auto remplisseur en essayant de s'adapter le plus possible à son cycle respiratoire en tenant compte de sa pathologie initiale et/ou  du type de complication supposée. La survenue d'un pneumothorax, s'il est compressif,  impose l’exsufflation en urgence. Le collapsus de re- ventilation est secondaire à la correction trop rapide et trop brutale d'une hypercapnie ce qui entraîne une vasodilatation artérielle à l'origine d'une chute de la pression artérielle. Pour prévenir le collapsus de re-ventilation, il suffit de limiter dans un premier temps le volume/min administré et/ou d’effectuer un remplissage vasculaire modéré. Le traitement curatif repose sur un remplissage adapté jusqu'à l’obtention d’une pression artérielle satisfaisante. Si le remplissage vasculaire ne suffit pas, il est recommandé d'utiliser un vasoconstricteur type Ephédrine®. La ventilation mécanique  peut avoir des conséquences néfastes sur l'hémodynamique en cas d'hypovolémie vraie ou relative. En ce cas, le remplissage vasculaire débuté préalablement sera accéléré avant la mise en route de la ventilation, et l'utilisation d'amines vasopressives sera quasiment immédiate afin de réduire au maximum le risque de désamorçage de la pompe cardiaque.

Conclusion :

La ventilation contrôlée reste le mode le plus usité en médecine d'urgence mais devrait progressivement être remplacé par la ventilation assistée contrôlée. Les techniques de ventilation non invasive, très prometteuses en terme de morbi-mortalité, doivent être diffusées largement dès la phase préhospitalière. L'amélioration des performances techniques des respirateurs de transport autorise ces nouvelles pratiques mais nécessite, de la part des médecins urgentistes, une parfaite maitrise de la physiopathologie respiratoire, des différents modes ventilatoires et du fonctionnement des nouveaux respirateurs. Enfin la mesure du CO2 expiré et de la SpO2 est une obligation pour tout patient ventilé.

 

Bibliographie :

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1.      Ricard-Hibon A, Lagneau F, Marty J. Respirateurs et modalités de ventilation. In : Médecine d'urgence. 40e Congrés National d'Anesthésie et de Réanimation, Paris, Elsevier et SFAR, 1998 : 122-132.

2.      Goddet S, Templier F, Liberge O et al. Ventilation mécanique en SMUR : analyse des pratiques et des modalités ventilatoires. La Revue des SAMU 2003 ; 343-349

3.      Douge G, Allaire H, Leroux C et al. Matériels de support ventilatoire utilisés par les SMUR : Enquête nationale. La Revue des SAMU 2003 ; 351-355

4.      Templier F, Sauvageot V, Lataste S, et al. Quels modes ventilatoires faut-il savoir utiliser en  SMUR ? La Revue des SAMU 2003 ;326-335

5.      Martin J, Tobin M-D. Advances in mechanical ventilation. N. Engl J Med 2001, 344 : 1986-1996.

6.  Brochard L. Modalités de la ventilation mécanique et traumatismes induits 

  (barotraumatismes et volotraumatismes). In : Conférences d'actualisation 2001,

43e  Congrés National de la SFAR,  Paris, Elsevier et SFAR, 2001 : 443-448.

7.      Network ARDS. Ventilation with lower tidal volumes as compared with traditionnal tidal volumes for acute lung injury and the acute respiratoire distress syndrome. N Engl J Med 2000 ;342 :1301-08

8.      Boiteau R, Seince P.-F, Van DE Louw A. Ventilation mécanique : ventilation en mode contrôlé. In : College National des Enseignants de Réanimation Médicale. Réanimation Médicale, Paris, Masson, 2001 : 292-296.

9.      Brochard L, Mancebo J, Wysocki M et al. Non invasive ventilation for acute exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease. N Engl J Med 1995 ;333 :817-22

10.  Antonelli M, Conti G, Rocco M et al. A comparison of non invasive positive pressure ventilation and conventional mechanical ventilation in patients with acute respiratory failure. N Engl J Med 1998 ;339 :429-35

11.  Antonelli M, Conti G, Moro ML et al. Predictors of failure of non invasive positive pressure ventilation in patients with acute hypoxemic respiratory failure : a multi-center study. Intensive Care Med 2001 ;27 :1718-28

12.  Viale J.P, Guérin C, Duperret S, et al. Place et modalités de la ventilation
non invasive en réanimation. In : Conférences d'actualisation 2001

       43e  Congrés National de la SFAR,  Paris, Elsevier et SFAR, 2001 : 334-340.   

13.  Brochard L. Ventilation non invasive et urgence respiratoire. In : Médecine d'urgence. 41e Congrés National d'Anesthésie et de Réanimation, Paris, Elsevier et SFAR, 1999 : 63-65.

14.   Vallet B, Leclerc J, Robin E et al. Intérêt de la ventilation non invasive au cours de l’insuffisance respiratoire aiguë. Utilisation potentielle en médecine préhospitalière. In  Médecine d'urgence. 40e Congrés National d'Anesthésie et de Réanimation, Paris, Elsevier et SFAR, 1998 : 133-148.

15.  Girault C, Chevron V, Richard JC, Daudenthun I, Pasquis P, Leroy J, et al. Physiological effects and optimisation of nasal assist-control ventilation for patients with chronic obstructive pulmonary disease in respiratory failure. Thorax 1997 ; 52 : 690-6.

16.  Appendini L, Patessio A, Zanaboni S, Carone M, Gukov B, Donner CF, et al. Physiologic effects of positive end-expiratory pressure and mask pressure support during exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease. Am J Respir Crit Care Med 1994 ; 149 : 1069-76.

17.  Templier F, Dolveck F, Baer M et al. Boussignac continuous positive airway pressure system : practical use in a prehospital medical care unit. Eur J Emerg Med 2003 ;10 :87-93

18.  Kallio T, Kuisma M, Alaspaa A et al. The use of prehospital continuous positive airwaypressure treatment in presumed acute severe pulmonary edema. Prehosp Emerg Care 2003 ;7 :209-13

19.  Reich D, Timcenko A, Bodian C et al. Predictors of pulse oxymetry data failure. Anesthesiology 1996 ;84 :859-64

20.  Lejay M, Orliaguet G. Intérêt et limites en préhospitalier de l’oxymétrie de pouls et de la capnographie. In  Médecine d'urgence. 40e Congrés National d'Anesthésie et de Réanimation, Paris, Elsevier et SFAR, 1998 : 82-93.

21.  Prause G, Hetz H, Lauda P, et al. A comparison of the end-tidal-CO2 documented by capnometry and the arterial PCO2 in emergency patients. Rescuscitation  1997 ; 35 : 145-8.

22.  Seguin P, Bleichner JP, Branger B, Guillou YM, Feuillu A, Malledant Y. La pression télé expiratoire en CO2 n'est pas un paramètre pertinent de surveillance d'un traumatisme crânien grave.  Can J Anaesth. 2001 Apr;48(4):396-400.

23.  Helm M, Scuster R, Hauke J et al. Tight control of prehospital ventilation by capnography in major trauma victims. Br J Anaesth 2003 ;90 :327-32

24.  Kober A, Schubert B, Bertalanffy P et al. Capnography in non-tracheally intubated emergency patients as an additional tool in pulse oximetry for prehospital monitoring of respiration. Anesth Analg 2004 ;98 :206-10