Interaction patient-ventilateur

1. Interaction patient-ventilateur DESC Réanimation Médicale Marseille 2008 M. Gainnier Réanimation Médicale - Marseille

2. Interactions patient-ventilateur • During mechanical ventilation the respiratory system is affected by two pumps, the ventilator controlled by the physician and the patient’s own respiratory muscle pump controlled by the patient. • Patient-ventilator interactions is mainly an expression of the function of these two controllers, which should be in harmony if the results is to be appropriate for the patient. Kondili et al., BJA 2003;91: 106-19

4. Ventilation spontanée-assistée Kacmarek & Hess, 65-110, in Tobin MJ Principles & Practice of Mechanical Ventilation, 1994 Pilbeam SP, 188-223, in Pilbeam SP Mechanical Ventilation, 1998 • Inspiration déclenchée par le patient • Déclenchement s/ signal en débit ou en pression • Volume ou pression consigne • Temps inspiratoire déterminé par le ventilateur Soutien ventilatoire partiel Aslanian & Brochard, 817-846, in Marini & Slutsky Physiological basis of Mechanical Ventilation 1998 • Temps inspiratoire déterminé par le patient • Modes ventilatoires « synchrones » avec le patient • Pas de fréquence propre du ventilateur

5. Début Insufflation Machine Début Ti neural Fin Ti neural (Pmus) Fin Ti neural (EMG) Fin Insufflation Machine Fernandez et al., AJRCCM 1999; 159:710-9

6. ASYNCHRONIE ASYNCHRONIE PHASE INSP MACHINE (Ti mach) PHASE INSP PATIENT (Ti neural) T tot machine T neural tot Fernandez et al., AJRCCM 1999; 159:710-9

7. Feedback: •trigger •pressions •cyclage Pappl = Pmus+Paw = (VT•Ers)+(V'I•Rrs) Feedback: •neuro-mécanique •chimique Profil volume en f(t)

8. Contrôle respiratoire Emotions Sensations Température Exercice Hormones Drogues Générateur de rythme Veille Sommeil Récepteurs VAS Chémorécepteurs Centraux Périph Récepteurs Pulmonaires Intensité Timing Afférences Musculaires Cardiovasculaire SIGNAL DE SORTIE MOTEUR

9. Profils ventilatoires D'après Yamada & Du, J Appl Physiol 2000; 88: 2143-2150 Pression inspiratoire Durée de la pressurisation Pente de pressurisation Intensité de l’effort insp. Durée de l’effort insp. Pente de pressurisation

10. Ventilateur - trigger inspiratoire - fonction de pressurisation - niveaux de pression - consigne de cyclage Patient - ti neural - fonction de pressurisation - Pmusmax - te neural Paramètres régulés D'après Yamada & Du, J Appl Physiol 2000; 88: 2143-2150

11. Ti neural Ti neural Te neural

12. Conséquences délétères des asynchronies patient-ventilateur  Besoins en Sédation  WOB Lésions Muscles respiratoires Hyperinflation dynamique Sevrage prolongé  Durée de Séjour  Coûts…… Tobin AJRCCM 2001; 163: 1059-1063 Nilsestuen and Hargett Resp Care 2005; 50: 202-32

13. Patients ventilés au long cours Patients avec et sans Asynchronie Chao et al. CHEST 1997; 112:1592-99

14. Echec de déclenchement et sevrage • Déclenchement • 155 patients • 57% WS • Efforts non récompensés • 19 patients • 16% WS 80 Pes Paw 40 0 Flow -40 Chao et al. Chest 1997;112:1592

15. Asynchronie patient-ventilateur: prévalence Thille et al., Intensive Care Med 2006; 32: 1515-1522 62 pts en VM > 24 h • Efforts inspiratoires inefficaces • Double déclenchements • Auto-déclenchements • Cycle écourté (suggère cyclage précoce) • Cycle prolongé (suggère cyclage tardif) Indice d'asynchronie = _______ n évènements________ x 100 (fréq. ventilateur + fréq. efforts ineff.) Sévère si > 10%

16. Asynchronie patient-ventilateur: prévalence Thille et al., Intensive Care Med 2006; 32: 1515-1522 62 pts en VM > 24 h 15 pts (25%) avec indice d'asynchronie > 10 % médiane à 26 % (18-37) Evènements: Efforts inefficaces 85 % Double déclenchement 13 %

17. Effet de l’asynchronisme patient - ventilateur sur la durée de VM et le pronostic Thille et al. ICM 2006; 32: 1515-22

18. Les réglages de l’AI (Hors alarmes) Pression FiO2 AI PEP Trigger Insp Débit OPTIONNEL Pente ETS

19. How is mechanical ventilation employed in the intensive care unit ? An international utilization rewiew Esteban et al. Am J Respir Crit Care Med 2000; 161: 1450-1458 % 412 ICUs 1'638 pts 32-40 95 % CI 24-32 Sevrage 3-21 7-12 4-8

20. Aide inspiratoire MacIntyre et al., Chest 1990; 97: 1463-1466 Tobin et al., Am J Respir Crit Care Med 2001; 163: 1059-1063 Niveau d'AI Pressurisation Paw Cyclage I:E Temps Réponse à l'effort inspiratoire ("Trigger")

21. Paw Temps Réponse à l'effort inspiratoire ("Trigger")

22. Trigger (Déclenchement) Solution idéale Système nerveux central Nerf phrénique Excitation diaphragmatique Ventilateur Contraction diaphragmatique Expansion thoraco-pulmonaire Pression, débit, volume Technologie actuelle

23. Phase pré et post trigger Phase Prétrigger Phase Posttrigger PEP 5 a b 2 Seuil -3 Réponse du ventilateur à la demande 0

24. Richard et al., Intensive Care Med 2002; 28:1049-1057

25. Richard et al., Intensive Care Med 2002; 28:1049-1057 Previous generation Piston/turbine New generation

26. Début Effort Insp Ouverture Valve Cyclage I:E Effort de déclenchement 1 Flow L/sec 0 -1 20 Paw cm H2O 10 0 -5 10 Pes cm H2O 0 -5 2 3 4 0 1 Temps, sec Leung et al, AJRCCM 1997;155:1940

27. Effort in Post-Trigger Phase is Proportional to Drive at Breath Onset 20 15 10 5 0 r = 0.78 Post-Trigger PTP, cm H2O.s 0 20 40 60 Respiratory Drive (dP/dt), cm H2O/s Leung et al, AJRCCM 1997;155:1940

28. Effets proinflammatoire d’un effort inspiratoire contre charge résistive (75% vs 35% Pmax) N = 11 sujets sains Vassilakopoulos et al.Am Journal Physiol 1999; 277:R1013-1019

29. Load-Induced Structural Injury Orozco-Levi et al. AJRCCM 2001;164:1734

30. Load-Induced Structural Injury 120 80 FEV1 (% pred) 40 0 50 10 20 30 40 Diaphragm injury (sarcomere disruptions, n/100 µm2) Orozco-Levi et al. AJRCCM 2001;164:1734

31. Efforts inspiratoires inefficacesFabry et al., Chest 1995; 107: 1387-1394

32. Mode assisté-contrôlé, ø PEP Asynchronie de déclenchement • Chao et al., Chest 1997; 112: 1592-1599

33. * * * * * * * * * Echec de déclenchement 3 0 -2 Flow L/sec 20 0 Paw cm H2O 5 0 -10 Pes cm H2O 0 10 20 30 Leung et al, AJRCCM 1997;155:1940

34. Mode assisté-contrôlé, ø PEP Mode assisté-contrôlé, PEP 10 cmH2O Asynchronie de déclenchement • Chao et al., Chest 1997; 112: 1592-1599

35. Cycles précédent un non déclenchement Determinants de l’échec de déclenchement Temps Expiratoire Volume Courant PEEPI,dyn, cm H2O 4.5 4.0 3.5 3.0 0.5 0.0 1.6 1.4 1.2 1.0 0 510 480 450 100 0 p < 0.02 p < 0.001 p < 0.001 Cycles precedent un déclenchement Leung et al AJRCCM 1997;155:1940

36. Determinants des efforts inefficaces 10 10 r=0.85 r=-0.61 5 5 0 0 0 20 40 0 20 40 60 Wasted PTP, cm H2O.s/min Resistance, cm H2O/L/s Elastance, cm H2O/L 10 r=0.77 5 0 0 4 8 PEEPi,rs, cm H2O Leung et al, AJRCCM 1997;155:1940

37. Pao + 10 cmH2O (PEEP) DP 2 cmH2O Palv +10 -> +8 cmH2O Ppl +10 -> +8cmH2O PEPi 10 cmH2O BPCO: problème de la PEP intrinsèque (PEPi) Pao 0 cmH2O Pao 0 cmH2O DP 12 cmH2O DP 2 cmH2O Palv 0 -> -2 cmH2O Palv +10 -> -2 cmH2O Ppl 0 -> -2cmH2O Ppl +10 -> -2cmH2O Normal PEPi 10 cmH2O

38. Application de PEPe en présence de PEPi: effet sur les efforts inspiratoires inefficaces i/50 PTPi (cmH2O/s-1) • Nava et al. , Intensive Care Med 1995; 21: 871-879 * * p < 0.05

41. Am J Respir Crit Care Med 1998; 157: 135-143

42. Nature Medicine 1999; 5: 1433-1436

43. Pressure and Neural Triggering Airway pressure trigger Airway pressure (cm H2O) 10 0 Diaphragmatic electrical activity (a.u.) 10 0 Neural trigger Airway pressure (cm H2O) 10 0 Trigger threshold Diaphragmatic electrical activity (a.u.) 10 0 20 30 0 10 Time (s) Sinderby et al, Nature Med 1999;5:1433

44. Sonde NAVA

45. Sonde NAVA

46. Sonde NAVA : Mise en Place

47. Sonde NAVA : Mise en Place

50. BPCO : VSAI 15 – PEEP 5 - ETS 20% F = 24/min F = 60/min