Messages à emporter
- La surveillance de la mécanique respiratoire permet dévaluer et de diagnostiquer létat et la déficience pulmonaire, et dajuster les paramètres du ventilateur .
- Les deux principaux produits de la mécanique respiratoire sont la compliance et la résistance.
- La constante de temps décrit la vitesse du changement de volume après un changement détape de pression et est le produit de la résistance et de la compliance, mesurée à linspiration ou à lexpiration.
- La constante de temps expiratoire est très utile pour évaluer la mécanique respiratoire globale et leurs changements.
- Une constante de temps expiratoire courte indique une diminution de lobservance, tandis quune longue indique une résistance accrue.
Les principales propriétés de la mécanique respiratoire sont la compliance et la résistance. Dautres propriétés, telles que linertie et la viscoélasticité, ne jouent pas un rôle significatif dans la ventilation mécanique conventionnelle et peuvent donc être écartées. La mécanique respiratoire est généralement mesurée à laide de la pression et du débit des voies respiratoires; par conséquent, l’évaluation des propriétés du système respiratoire comprend la sonde endotrachéale. Cependant, des mesures plus précises peuvent être obtenues dans des cas particuliers en utilisant la pression trachéale au niveau de la carène, ce qui nous permet de séparer la sonde endotrachéale et la résistance des voies aériennes. La pression œsophagienne nous permet de cloisonner la paroi thoracique et la compliance pulmonaire. La mesure statique de la mécanique respiratoire repose sur des occlusions de fin dinspiration et de fin dexpiration, tandis que la mesure dynamique utilise la méthode dajustement des moindres carrés pour évaluer en continu la conformité et la résistance pendant la ventilation mécanique sans occlusion requise (1, 2). Les deux méthodes ne peuvent être utilisées que chez les patients passifs ou chez les patients avec un effort inspiratoire minimal, car la partie musculaire de leffort inspiratoire dun patient ne peut pas être mesurée en utilisant la pression des voies respiratoires.
Conformité
La compliance (C) décrit la propriété élastique du système respiratoire, y compris le poumon et la paroi thoracique. La compliance statique (CSTAT) est le rapport entre un changement de volume (VT) et le changement correspondant de pression transmurale (ΔP). Le changement de pression transmurale peut être calculé comme la différence entre la pression de plateau (PPLAT) et la PEP totale (PEEPTOT) mesurée respectivement par une occlusion de fin d’inspiration et de fin d’expiration.
CSTAT = VT / ΔP = VT / (PPLAT – PEEPTOT)
La dimension de conformité est généralement ml / cmH2O. Lélastance (E) est linverse de la conformité statique.
E = ΔP / VT
La conformité statique peut être mesurée de manière dynamique et continue en utilisant la méthode dajustement des moindres carrés (LSF) (1, 2). Les estimations LSF de la compliance statique sont normalement légèrement inférieures aux estimations obtenues en utilisant la méthode docclusion.
Chez les patients avec un poumon normal soumis à une ventilation mécanique, la CSTAT est de 50 à 60 ml / cmH2O (3). Une diminution de la compliance peut survenir en cas de SDRA, datélectasie, de pneumothorax, de fibrose pulmonaire ou de raideur de la paroi thoracique. Les patients atteints de SDRA ont généralement un CSTAT denviron 35 à 45 ml / cmH2O à ladmission (tableau 1). CSTAT diminue avec la gravité du SDRA; par conséquent, la surveillance de lobservance chez les patients atteints de SDRA peut fournir des informations sur le volume du poumon aéré (concept du poumon bébé).
Une augmentation de lobservance se produit dans le cas de lemphysème pulmonaire.
Résistance
La résistance (R) décrit lopposition à un flux de gaz entrant dans le système respiratoire pendant linspiration, qui est causé par des forces de frottement. La résistance est calculée comme le rapport entre la pression entraînant un débit donné et le débit résultant (V̇).
R = ΔP / V̇
La dimension de la résistance est généralement cmH2O / ( l / s).
La résistance du système respiratoire est principalement constituée de la résistance des voies respiratoires et de la sonde endotrachéale, car la résistance du tissu pulmonaire est faible.
La résistance ne peut être calculée quen mode contrôle de volume avec un débit constant pendant linspiration.
RINSP = (PPEAK – PPLAT) / V̇INSP
Cependant, la résistance est généralement mesurée en continu à laide du méthode dajustement des moindres carrés, qui permet de différencier la résistance inspiratoire et expiratoire. Il est normal que la résistance expiratoire soit supérieure à la résistance inspiratoire en raison de la forme de larbre des voies respiratoires, mais un écart important entre la résistance inspiratoire et expiratoire peut suggérer une limitation du débit expiratoire.
Chez les patients ventilés mécaniquement avec poumon normal et voies respiratoires artificielles, la résistance inspiratoire (RINSP) est de 10 à 15 cmH2O / (l / s) (3). Un tube endotrachéal étroit ou lutilisation dun échangeur de chaleur et dhumidité (HME) peut entraîner une augmentation du RINSP, qui augmente avec le débit dans une relation exponentielle (4). Un positionnement incorrect ou une torsion de la sonde endotrachéale peut également augmenter le RINSP. Une résistance accrue des voies respiratoires se produit en cas de BPCO ou dasthme (tableau 1).
Constante de temps
La constante de temps (RC) décrit la vitesse du changement de volume après un changement détape de pression et peut être mesurée à linspiration et à lexpiration. La dimension est le temps exprimé en secondes.
Du fait quun pas de changement de pression est associé à un changement de volume selon une courbe exponentielle, la fonction exponentielle indique quil faut 1, 2, et 3 constantes de temps pour changer le volume de 63%, 86% et 95% du changement de volume total.
En supposant un modèle pulmonaire monocompartimental, RC est le produit de la compliance et de la résistance mesurées à linspiration ou à lexpiration.
RCINSP = CSTAT x RINSP
RCEXP = CSTAT x REXP
Comme les patients atteints de maladie obstructive ont une expiration bicompartimentale principalement due à une limitation du débit expiratoire, la mesure du RCEXP à 75% du volume courant expiré fournira un résultat plus précis pour la constante de temps du compartiment lent (5, 6).
Sa dépendance à C et R signifie que RCEXP est très utile pour évaluer lensemble mécanique respiratoire et leurs changements. La mesure est précise chez les patients à respiration passive et spontanée, en supposant quil y a expiration passive. Il peut également être mesuré pendant la ventilation non invasive, à condition quil ny ait pas de fuites involontaires.
Les valeurs typiques de RCEXP chez les patients ventilés mécaniquement avec un poumon normal sont de 0,5 à 0,7 s. Une constante de temps courte indique une diminution de la compliance, tandis quune constante de temps longue se produit dans le cas dune résistance accrue. Une condition mixte avec une diminution de la compliance et une augmentation de la résistance peut entraîner un RCEXP pseudo-normal.
| Poumons normaux | ARDS | COPD | |
|---|---|---|---|
| Conformité (ml / cmH2O) | 50–60 | 35–45 | 50–70 |
| Résistance (cmH2O / (l / s)) | 10–15 | 10–15 | 15–30 |
| Heure expiratoire constante (s) | 0,5–0,7 | 0,4–0,6 | 0,7–2,1 |
Les ventilateurs Hamilton Medical mesurent le RCEXP cycle par cycle à 75% du volume expiratoire et utilisent la méthode dajustement des moindres carrés pour calculer en continu conformité, ainsi que résistance inspiratoire et expiratoire ance. Les résultats sont affichés sur le panneau de surveillance et le poumon dynamique, et les tendances pour toutes les variables de la mécanique respiratoire peuvent être affichées.
De plus, les cliniciens peuvent effectuer leurs propres mesures de CSTAT et REXP en utilisant la méthode docclusion.
- Brunner J, Wolff G (1985) Une méthode simple pour estimer la conformité. Crit Care Med 13: 675-678
- Iotti GA, Braschi A, Brunner JX, Smits T, Olivei M, Palo A, Veronesi R (1995) Mécanique respiratoire par les moindres carrés chez les patients ventilés mécaniquement: applications pendant la paralysie et pendant la ventilation de soutien de pression. Soins intensifs Med 21: 406-413
- Arnal JM, Garnero A, Saoli M, Chatburn RL (2018). Paramètres de simulation de patients adultes pendant la ventilation mécanique. Respir Care (sous presse)
- Gerbeaux P, Gainnier M, Arnal JM, Jean P, Sainty JM (2005) Effet des mélanges hélium-oxygène sur les tubes endotrachéaux: une étude in vitro. J Biomech 38 (1): 33-7
- Brunner JX, Laubscher TP, Banner MJ, Iotti G, Braschi A (1995) Méthode simple pour mesurer la constante de temps expiratoire totale basée sur la courbe de débit expiratoire passif. Crit Care Med 23: 1117-1122
- Lourens MS, van den Berg B, Aerts JG, Verbraak AF, Hoogsteden HC, Bogaard JM (2000) Constantes de temps expiratoire chez les patients ventilés mécaniquement avec et sans BPCO. Soins intensifs Med 26 (11): 1612-1618