La ventilation non invasive : principes de fonctionnement et réglages

PLUSIEURS MODES DE VENTILATION À CONNAÎTRE   Dans le mode « volumétrique », c’est le volume courant (Vt) qui est prescrit avec une fréquence respiratoire (FR) et un rapport I/E (ratio inspiration/expiration), une alarme de pression haute et la forme de la courbe de débit. Dans le mode « volumétrique-contrôlé », la FR est imposée au patient. Dans le mode « volumétrique assisté-contrôlé », chaque effort inspiratoire du patient est récompensé par un cycle ventilatoire. Si la FR spontanée du patient descend en dessous d’une FR minimale, le respirateur prend le relais. Il existe aussi un mode « assisté-contrôlé intermittent » : le patient respire librement entre des cycles contrôlés à une FR définie. Le mode de ventilation « volumétrique » permet de s’assurer qu’un Vt constant soit bien administré au patient. Ce mode de ventilation est mieux adapté en anesthésie ou en réanimation (patient sédaté). On peut y avoir recours aussi exceptionnellement pour certains patients neuro-musculaires. En dehors de ces situations, il apparaît peu confortable pour le patient et peut être source de fuites plus importantes et de distension gastrique. Dans le mode « barométrique », c’est la pression positive intermittente appliquée à l’entrée des voies aériennes qui est prescrite. La différence de pression avec la pression alvéolaire va générer un débit (insufflation intermittente d’air dans les voies respiratoires). Le Vt va dépendre de la compliance pulmonaire, mais aussi de l’effort inspiratoire éventuel du patient. On peut laisser le patient en ventilation spontanée et c’est son effort inspiratoire qui va déclencher la pression positive (mode assisté : Ventilation spontanée avec Aide inspiratoire ou VS-AI), ou plus souvent lui imposer une fréquence minimale de cycle respiratoire (mode « assisté-contrôlé ») que l’on désigne parfois par « Spontaneous Timed ou VS-ST » sur les ventilateurs de domicile (ventilation à fuites). La prescription d’une PEP ou EPAP (maintien d’une pression positive lors de l’expiration à l’entrée des voies aériennes) fait parler de Ventilation à double Niveau De Pression (VNDP ou AI avec PEP ou BPAP). Ces modes de ventilation « en pression » sont bien plus confortables pour les patients non sédatés. Ils permettent de mieux compenser les fuites (en maintenant la pression cible), mais ne garantissent pas un Vt fixe. Les progrès de la technologie permettent désormais des modes de ventilation plus complexe avec en particulier un mode « barométrique » associé à un volume cible, le réglage de l’EPAP à la PEPi (PEP intrinsèque) du patient et aux événements obstructifs des voies aériennes supérieures. Ces modes hybrides ne semblent pas avoir démontré leur supériorité. L’usage systématique n’est pas recommandé. Quoi qu’il en soit, c’est le mode « barométrique » avec prescription de pressions positives qui est le plus utilisé lors de la mise en place d’une VNI et c’est celui dont nous détaillons ci-dessous les réglages.   LA VENTILATION « EN PRESSION », SELON LE MODE « ASSISTÉ-CONTRÔLÉ » LE PLUS UTILISÉ EN VNI   Dans ce mode de ventilation, le respirateur délivre une pression positive à l’entrée des voies respiratoires de façon cyclique, induisant un débit inspiratoire intermittent. À chaque cycle, ce débit s’élève rapidement, puis baisse progressivement au fur et à mesure que la pression dans les voies respiratoires s’approche de la pression imposée par le respirateur (débit décélérant). Quand l’onde de pression est interrompue, le débit inspiratoire chute et cela permet l’expiration totalement passive. Le signal d’arrêt de l’onde de pression positive est programmé lors de la prescription (figure 1). Figure 1. Ventilation en pression – mode assisté-contrôlé.   Dans ce mode de ventilation, de nombreux réglages sont accessibles : trigger inspiratoire, PEP, pente d’insufflation, pression inspiratoire, trigger expiratoire, temps inspiratoire maximum et minimum (Ti max et min), FR. Nous les revoyons ci-dessous.   LE TRIGGER INSPIRATOIRE   Lors de l’effort inspiratoire des patients, le respirateur détecte une baisse de pression ou un débit « négatif » à l’entrée des voies respiratoires, qui va déclencher l’onde de pression positive et l’insufflation d’air dans les voies respiratoires. C’est le « trigger » inspiratoire. Celui-ci peut être réglé de façon sensible (déclenchement facile de l’onde de pression) ou moins sensible (effort inspiratoire plus important pour déclencher l’onde de pression). Un trigger « trop sensible » peut déclencher des insufflations non souhaitées (auto-déclenchements) et un asynchronisme respirateur - patient. Un trigger moins sensible oblige le patient à réaliser un effort inspiratoire plus important et pénible en présence d’un déficit des muscles inspiratoires ou d’une PEPi au cours de la BPCO. Le réglage est à faire en fonction des pathologies et à ajuster au patient que l’on interroge : déclenchements inopinés ? Effort inspiratoire mal récompensé ? (figure 2). Figure 2. Trigger inspiratoire.   LA PRESSION EXPIRATOIRE POSITIVE : PEP   Le respirateur maintient une pression positive à l’entrée des voies respiratoires pendant l’expiration. Elle est nommée parfois EPAP. Elle est très souvent utilisée (avec un minimum de 4 cm d’H2O en général) et elle a de nombreuses vertus en ventilation (figure 3). Figure 3. Pression expiratoire positive.   La PEP améliore l’hématose par de nombreux mécanismes et donc la pression partielle en oxygène (PaO2). Elle ne génère pas d’aide inspiratoire et donc n’améliore pas le Vt ! La PEP diminue le travail des muscles inspiratoires des patients avec PEPi (BPCO), diminuant ainsi les efforts inspiratoires « non récompensés ». On peut régler la PEP chez ces patients en fonction de l’activité visible des muscles inspiratoires accessoires. La PEP ne doit pas être en théorie supérieure à la PEPI, mais celle-ci est impossible à mesurer en dehors des patients sédatés en réanimation ou lors d’une anesthésie. Elle réduit le risque d’obstruction des voies aériennes supérieures chez les patients avec un syndrome d’apnée obstructive du sommeil (SAOS). Elle diminue la réinhalation de CO2 chez les patients sous VNI « monobranche » sans valve expiratoire (figure 4). Sans PEP, la monobranche est polluée par le CO2 expiré du patient et réinhalé lors de la prochaine inspiration. Figure 4. VNI monobranche sans valve expiratoire.   Elle diminue le retour veineux, ce qui peut être souhaitable (oedème aigu du poumon, OAP) ou délétère (hémodynamique instable avec baisse de la précharge). Le niveau de PEP doit être plus important en présence d’un syndrome obésité-hypoventilation (SOH), d’une BPCO ou d’un œdème pulmonaire cardiogénique.   LA PENTE INSPIRATOIRE DÉTERMINE LE TEMPS POUR ATTEINDRE LA PRESSION MAXIMALE PRESCRITE   Elle est réglée en millisecondes, en général de 100 à 400 ms. La pente peut être raide chez le patient BPCO (poumon compliant) et moins raide chez le patient restrictif. Une pente très raide diminue le travail inspiratoire, mais peut être inconfortable pour le patient et induire l’ingestion d’air par le tractus digestif. Une pente pas assez raide réduit le Vt. Le réglage de la pente doit tenir compte de la fréquence imposée et des temps inspiratoires minimaux et maximaux imposés. Une pente trop lente est incompatible avec une FR rapide et un temps inspiratoire max trop faible (figure 5). Le patient peut aider à déterminer ce réglage de confort : « l’air rentre trop vite » ou « l’air rentre difficilement ». Figure 5. Pente inspiratoire trop lente.   Le plateau de pression et l’aide inspiratoire L’aide inspiratoire (AI) ou « pressure support » correspond à la pression positive intermittente appliquée à partir de la PEP, et donc à la différence de pression entre la PEP et le plateau de pression (IPAP) ou pression inspiratoire (PI) (figure 6). Figure 6. Aide inspiratoire.   C’est l’aide inspiratoire qui détermine le volume courant et qui corrige l’hypoventilation alvéolaire. Avec le réglage de la fréquence respiratoire, elle détermine le volume ventilé/minute et permet de corriger l’hypercapnie. Le réglage initial de l’AI doit être de 8 cm d’H20 au minimum. L’objectif est d’obtenir un volume courant de 8 ml/kg de poids idéal. On peut s’aider du ressenti du patient (« trop d’air », « pas assez d’air ») pour régler l’AI.   LE TRIGGER EXPIRATOIRE DÉTERMINE LE MOMENT OÙ L’ONDE DE PRESSION POSITIVE EST INTERROMPUE POUR PASSER À L’EXPIRATION PASSIVE (CYCLAGE)   Le trigger expiratoire (ou cyclage) est réglé à un moment précis de la courbe de débit inspiratoire délivré par le respirateur. Après un pic (débit inspiratoire max), le débit devient décélérant (avec l’augmentation de pression dans les voies respiratoires) et l’onde de pression est interrompue quand ce débit a baissé jusqu’à un certain pourcentage du débit inspiratoire maximal. C’est ce « débit de coupure » que l’on prescrit. Dans l’exemple de la figure 7, le débit de coupure est réglé à 50 % du débit maximal. Plus le débit de coupure est haut et plus l’expiration sera précoce ; et plus le débit de coupure est bas, plus l’expiration sera tardive. Figure 7. Débit de coupure à 50 % du débit maximal.   Dans la BPCO, on privilégie un débit de coupure haut pour permettre une longue expiration. Dans les maladies restrictives, on privilégie un débit de coupure bas permettant un temps inspiratoire plus long. Néanmoins, si le cyclage est trop tardif, le patient peut avoir débuté son expiration alors que le ventilateur pressurise encore avec le risque de fuites augmentées, si le cyclage est trop précoce, cela peut augmenter le travail inspiratoire du patient. Le réglage se fait à nouveau avec le ressenti du patient. La figure 8 montre un exemple de débit de coupure à 50 et 25 %. Figure 8. Débit de coupure à 50 % et 25 %.   TEMPS INSPIRATOIRE (TI), MAXIMUM ET MINIMUM (TI MAX ET TI MIN), I/E ET FR   Il est possible de régler certains paramètres de temps, ceci de façon variable pour chaque respirateur. On accède parfois au réglage I/E, au réglage de Ti ou à une fourchette de réglage Ti min-Ti max. Il est important de régler Ti max : en présence de fuites, le débit insufflé ne décélère pas et le débit de coupure n’est pas atteint (le ventilateur continue à appliquer la pressurisation positive à l’entrée des voies aériennes). Ti max doit être adapté à la FR (qui détermine la durée d’un cycle respiratoire). Il doit être en règle générale de 1/2 cycle respiratoire chez le patient restrictif et de 1/3 chez le patient obstructif (pour permettre un certain temps expiratoire). Le Ti min doit être supérieur à la durée de la pente pour permettre d’atteindre IPAP. Ti min et Ti max se situent dans une fourchette entre 0,6 à 1,6, voire 2 secondes. L’augmentation de la FR peut augmenter le volume minute ventilé, mais il réduit le temps expiratoire, ce qui peut être nuisible chez les patients BPCO (risque de majoration de la distension par vidange alvéolaire expiratoire incomplète). Par exemple, pour un patient BPCO avec FR à 20/min, un cycle dure 3 secondes. Idéalement, Ti max est réglé à 1 seconde.   L’APPORT D’O2 EST PARFOIS NÉCESSAIRE ET UNE SOURCE D’O2 PEUT ÊTRE RACCORDÉE AU RESPIRATEUR   La possibilité de définir une fraction inspirée en oxygène (FiO2) précise n’est accessible que sur les respirateurs de réanimation ou soins intensifs. Ceci n’est pas accessible aux appareils de VNI de domicile. Il faudra alors titrer le débit d’O2 appliqué en fonction de la saturation pulsée en oxygène (SpO2) cible.   PLUSIEURS TYPES DE RACCORDS VENTILATEUR-MASQUE, AVEC DES COMPATIBILITÉS À RESPECTER :   Les raccords « doubles branches » permettent à l’air inspiré et expiré d’emprunter des chemins différents (figure 9). Il nécessite l’utilisation de masque « sans fuite ». Figure 9. Respirateur avec raccords doubles branches.   Les raccords « monobranches simples » ne possèdent pas de valve expiratoire. L’air expiré s’échappe par les orifices situés sur le masque dit avec fuite (fuite intentionnelle). On limite l’expiration d’air (CO2) dans la branche du respirateur en appliquant une PEP. Les volumes expirés ne sont pas directement mesurés, mais estimés par l’algorithme du ventilateur (figure 10). Figure 10. Respirateur avec raccord monobranche.   Les raccords « monobranches » avec valve de fuite intentionnelle ajoutée entre le respirateur et l’interface, au plus près possible du patient. Cette valve ferme la branche inspiratoire lors de l’expiration et ouvre un chemin pour l’air expiré. La mesure du débit expiratoire est possible également. Ce dispositif nécessite l’utilisation d’un masque sans fuite (figure 11). Figure 11. Respirateur avec raccord monobranche et valve expiratoire.   Par convention, les masques avec fuite ont un bec de raccord transparent et les masques sans fuite, un bec de raccord bleu.   Choix du masque Le masque nasal est plus confortable et privilégié, en particulier pour les patients destinés à rester ventilés au domicile. Il est inadapté pour les patients avec obstruction nasale et est à la source de fuite plus importante (en particulier buccale). Le masque facial est moins confortable, mais permet un meilleur contrôle de la ventilation, en particulier en situation aiguë. Il faut se souvenir qu’il peut majorer le risque d’obstruction des voies aériennes supérieures en raison de l’appui mentonnier. La recherche de fuites (non intentionnelles) doit être systématique (en passant les mains autour du masque, par exemple) et conduire à envisager un changement d’interface si elles sont importantes et compromettent la ventilation.   MISE EN PLACE DE LA VNI ?   La mise en place d’une VNI doit se faire dans un environnement adapté capable de répondre si besoin à une situation critique (ne pas retarder une ventilation invasive chez des patients avec pH très acide et/ou avec épuisement musculaire manifeste). Les réglages de VNI dépendent éminemment des situations. La mise en place d’une VNI au cours d’un OAP avec insuffisance respiratoire hypercapnique ne se fait pas de la même façon que le début d’une VNI chez un patient BPCO, qui présente des signes de carbonarcose débutante, ou un patient neuromusculaire qui présente une hypercapnie nocturne. Le réglage initial doit être « moyen » et la priorité est que le patient soit bien adapté au respirateur lors de la mise en route (l’absence de synchronisation du patient au respirateur lui est préjudiciable). L’adaptation du réglage se fait ensuite sur des critères de confort, dont le premier signe est le ralentissement de la fréquence respiratoire et la synchronisation respirateur-patient. Des questions ciblées permettent de corriger le réglage de certains paramètres (tableau 2).   Dans un deuxième temps, on cherche à optimiser la ventilation pour aboutir à certains objectifs (Vt, pH, PaCO2, PaO2) tout en respectant le confort du patient. On peut aussi s’aider de mesures non invasives (SpO2, PtcCO2). Chez les patients ventilés au domicile en règle générale la nuit, il faut suivre les recommandations très détaillées du GAVO2 pour le monitoring à long terme.   QUELS RÉGLAGES POUR QUELS PATIENTS ?   On peut s’aider des recommandations du GAVO2 pour le réglage initial et les valeurs cibles des paramètres à approcher pour les patients ventilés au domicile avec un Vt cible > 8 mL/kg de poids théorique (tableau 1).   Lors de l’insuffisance respiratoire aiguë avec une présentation sévère, la mise en place de la VNI se fait dans un milieu de soins intensifs avec une équipe formée. Elle ne doit pas retarder une éventuelle intubation oro-trachéale, ni le traitement de l’affection causale. Il faut bien sûr en respecter les contre-indications (patient agité, état de choc, troubles du rythme ventriculaire graves, sepsis sévère…). Parmi les situations fréquentes, citons la décompensation hypercapnique de la BPCO pour laquelle la VNI a révolutionné le pronostic. Le coma hypercapnique n’est pas une contre-indication à la VNI, sous réserve que l’on obtienne une amélioration rapide. L’autre situation fréquente est l’OAP cardio génique. On sait que la PEP sans AI est déjà bénéfique avec un niveau de PEP ≥ 10 cm H2O. En présence d’une hypercapnie, on peut associer à la PEP une AI. Les questions posées au patient permettent d’optimiser les réglages (tableau 2). Les différents prestataires fournissant des ventilateurs ont développé pour les prescripteurs des outils d’aide au réglage (sous la forme de réglette, d’algorithme, de fiche conseil…) en utilisant ces mêmes questions avec les réponses détaillées et graduées possibles des patients, et les actions correctives très détaillées et graduées à apporter. Pour en savoir plus • Les conseils du GAVO2 2023-2024 sur la ventilation et l’oxygénothérapie de domicile. • Demoule A, Delemazure J. Aspects techniques et pratiques de la ventilation mécanique. EMC Pneumologie 2018, vol. 29, no 3, 1-13. • Muir JF et al. Ventilation à domicile – avancées technologiques et prescription. EMC Pneumologie 2022, vol. 33, no 2, 1-31. • Georges M et al. Ventilation non invasive en dehors des soins intensifs : principes de base et modalités. Janssens. Rev Med Suisse 2010 ; 6 : 2244-51. • Grassiona L et al. Définitions des paramètres de ventilateurs de domicile. Rev Mal Respir 2018 ; 35 : 992-6.