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

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  • Interaction patient-ventilateur DESC Ranimation Mdicale Marseille 2008 M. Gainnier Ranimation Mdicale - Marseille
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  • During mechanical ventilation the respiratory system is affected by two pumps, the ventilator controlled by the physician and the patients 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. Interactions patient-ventilateur Kondili et al., BJA 2003;91: 106-19
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  • Ventilation spontane-assiste Inspiration dclenche par le patient Dclenchement s/ signal en dbit ou en pression Volume ou pression consigne Temps inspiratoire dtermin par le ventilateur Kacmarek & Hess, 65-110, in Tobin MJ Principles & Practice of Mechanical Ventilation, 1994 Pilbeam SP, 188-223, in Pilbeam SP Mechanical Ventilation, 1998 Temps inspiratoire dtermin par le patient Modes ventilatoires synchrones avec le patient Pas de frquence propre du ventilateur Soutien ventilatoire partiel Aslanian & Brochard, 817-846, in Marini & Slutsky Physiological basis of Mechanical Ventilation 1998
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  • Dbut Ti neural Dbut Insufflation Machine Fin Ti neural (Pmus) Fin Ti neural (EMG) Fin Insufflation Machine Fernandez et al., AJRCCM 1999; 159:710-9
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  • PHASE INSP MACHINE (Ti mach) PHASE INSP PATIENT (Ti neural) T neural tot T tot machine Fernandez et al., AJRCCM 1999; 159:710-9 ASYNCHRONIE
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  • P appl = P mus +P aw = (VTE rs )+(V'IR rs ) Feedback: neuro-mcanique chimique Feedback: trigger pressions cyclage Profil volume en f(t)
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  • Contrle respiratoire Gnrateur de rythme IntensitTiming SIGNAL DE SORTIE MOTEUR Affrences Musculaires Rcepteurs Pulmonaires Rcepteurs VAS Hormones Drogues Temprature Emotions Sensations Exercice Veille Sommeil Chmorcepteurs Centraux Priph Cardiovasculaire
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  • Profils ventilatoires Pression inspiratoire Dure de la pressurisation Pente de pressurisation Intensit de leffort insp. Dure de leffort insp. Pente de pressurisation D'aprs Yamada & Du, J Appl Physiol 2000; 88: 2143-2150
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  • Ventilateur - trigger inspiratoire - fonction de pressurisation - niveaux de pression - consigne de cyclage Patient - ti neural - fonction de pressurisation - Pmus max - te neural Paramtres rguls D'aprs Yamada & Du, J Appl Physiol 2000; 88: 2143-2150
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  • Ti neural Te neuralTi neural
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  • Consquences dltres des asynchronies patient-ventilateur Besoins en Sdation WOB Lsions Muscles respiratoires Hyperinflation dynamique Sevrage prolong Dure de Sjour Cots Nilsestuen and Hargett Resp Care 2005; 50: 202-32 Tobin AJRCCM 2001; 163: 1059-1063
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  • Patients ventils au long cours Patients avec et sans Asynchronie Chao et al. CHEST 1997; 112:1592-99
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  • Echec de dclenchement et sevrage Chao et al. Chest 1997;112:1592 Dclenchement 155 patients 57% WS Efforts non rcompenss 19 patients 16% WS 80 40 0 -40 Pes Flow Paw
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  • Asynchronie patient-ventilateur: prvalence Thille et al., Intensive Care Med 2006; 32: 1515-1522 62 pts en VM > 24 h Indice d'asynchronie = _______ n vnements________ x 100 (frq. ventilateur + frq. efforts ineff.) Svre si > 10% Efforts inspiratoires inefficaces Double dclenchements Auto-dclenchements Cycle court (suggre cyclage prcoce) Cycle prolong (suggre cyclage tardif)
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  • Asynchronie patient-ventilateur: prvalence Thille et al., Intensive Care Med 2006; 32: 1515-1522 62 pts en VM > 24 h 15 pts (25%) avec indice d'asynchronie > 10 % mdiane 26 % (18-37) Evnements: Efforts inefficaces 85 % Double dclenchement 13 %
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  • Thille et al. ICM 2006; 32: 1515-22 Effet de lasynchronisme patient - ventilateur sur la dure de VM et le pronostic
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  • Les rglages de lAI (Hors alarmes) FiO2AI ETS PEP Trigger Insp Pente Pression Dbit OPTIONNEL
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  • 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 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 Sevrage 412 ICUs 1'638 pts 412 ICUs 1'638 pts 32-40 4-8 24-32 3-21 7-12 95 % CI %
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  • Rponse l'effort inspiratoire ("Trigger") Pressurisation Cyclage I:E Paw Temps Niveau d'AI Aide inspiratoire MacIntyre et al., Chest 1990; 97: 1463-1466 Tobin et al., Am J Respir Crit Care Med 2001; 163: 1059-1063
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  • Paw Temps Rponse l'effort inspiratoire ("Trigger")
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  • Trigger (Dclenchement) Systme nerveux central Nerf phrnique Excitation diaphragmatique Contraction diaphragmatique Expansion thoraco-pulmonaire Pression, dbit, volume Ventilateur Solution idale Technologie actuelle
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  • PEP 0 5 2 Seuil -3 Phase Prtrigger Phase Posttrigger a b Rponse du ventilateur la demande Phase pr et post trigger
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  • Richard et al., Intensive Care Med 2002; 28:1049-1057
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  • New generation Previous generationPiston/turbine
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  • Effort de dclenchement Leung et al, AJRCCM 1997;155:1940 Temps, sec 0 1 2 3 4 1 0 20 10 0 -5 10 0 -5 Flow L/sec P aw cm H 2 O P es cm H 2 O Dbut Effort Insp Ouverture Valve Cyclage I:E
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  • Leung et al, AJRCCM 1997;155:1940 Post-Trigger PTP, cm H 2 O.s 20 15 10 5 0 r = 0.78 0 20 40 60 Respiratory Drive (dP/dt), cm H 2 O/s Effort in Post-Trigger Phase is Proportional to Drive at Breath Onset
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  • Effets proinflammatoire dun effort inspiratoire contre charge rsistive (75% vs 35% Pmax) N = 11 sujets sains Vassilakopoulos et al.Am Journal Physiol 1999; 277:R1013-1019
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  • Load-Induced Structural Injury Orozco-Levi et al. AJRCCM 2001;164:1734
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  • Load-Induced Structural Injury Orozco-Levi et al. AJRCCM 2001;164:1734 Diaphragm injury (sarcomere disruptions, n/100 m2) 10203040 FEV 1 (% pred) 50 120 80 40 0
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  • Efforts inspiratoires inefficaces Fabry et al., Chest 1995; 107: 1387-1394
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  • Asynchronie de dclenchement Chao et al., Chest 1997; 112: 1592-1599 Mode assist-contrl , PEP
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  • Echec de dclenchement 1030 Flow L/sec P aw cm H 2 O P es cm H 2 O 20 3 0 -2 20 0 5 0 -10 0 Leung et al, AJRCCM 1997;155:1940 * * * * * * * * *
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  • Mode assist-contrl , PEP Mode assist-contrl , PEP 10 cmH 2 O Asynchronie de dclenchement Chao et al., Chest 1997; 112: 1592-1599
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  • Determinants de lchec de dclenchement Volume Courant Temps Expiratoire PEEP I,dyn, cm H 2 O 510 480 450 100 0 1.6 1.4 1.2 1.0 0 4.5 4.0 3.5 3.0 0.5 0.0 p < 0.02p < 0.001 Cycles precedent un dclenchement Leung et al AJRCCM 1997;155:1940 Cycles prcdent un non dclenchement
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  • Leung et al, AJRCCM 1997;155:1940 Determinants des efforts inefficaces PEEP i, rs, cm H 2 O Resistance, cm H 2 O/L/s Elastance, cm H 2 O/L 04020 6040200 480 Wasted PTP, cm H 2 O.s/min 10 0 5 0 5 0 5 r=0.85r=-0.61 r=0.77
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  • BPCO: problme de la PEP intrinsque (PEPi) Pao 0 cmH 2 O Pao 0 cmH 2 O Ppl 0 -> -2cmH 2 O Ppl +10 -> -2cmH 2 O Normal PEPi 10 cmH 2 O P 2 cmH 2 O P 12 cmH 2 O Palv +10 -> -2 cmH 2 O Palv 0 -> -2 cmH 2 O Pao + 10 cmH 2 O (PEEP) Ppl +10 -> +8cmH 2 O PEPi 10 cmH 2 O P 2 cmH 2 O Palv +10 -> +8 cmH 2 O
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  • Application de PEPe en prsence de PEPi: effet sur les efforts inspiratoires inefficaces Nava et al., Intensive Care Med 1995; 21: 871-879 i/50 PTPi (cmH2O/s -1 ) * * p < 0.05
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  • Giulani, AJRCCM, 1995
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  • Am J Respir Crit Care Med 1998; 157: 135-143
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  • Nature Medicine 1999; 5: 1433-1436
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  • Sinderby et al, Nature Med 1999;5:1433 Time (s) Pressure and Neural Triggering Neural trigger Airway pressure (cm H 2 O) Airway pressure (cm H 2 O) Diaphragmatic electrical activity (a.u.) Diaphragmatic electrical activity (a.u.) 0 10 0 0 0 0 2030 Trigger threshold Airway pressure trigger
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  • Sonde NAVA
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  • Sonde NAVA : Mise en Place
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  • F = 60/min F = 24/min BPCO : VSAI 15 PEEP 5 - ETS 20%
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  • BPCO : NAVA 5 cmH2O/volts PEEP 5
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  • Asynchronie de dclenchement: dterminants principaux Facteurs lis au ventilateur Affectant le seuil de dclenchement Faible sensibilit du "trigger" "Trigger" en pression Rsistance/compliance/fuite s/circuit Influenant l'auto-PEEP VT lev Dbit inspiratoire faible Facteurs lis au patient Affectant la pression inspiratoire Hyperinflation marque Faiblesse muscles respiratoires Volet costal/sternal Influenant l'auto-PEEP Demande ventilatoire leve Constante de temps leve Y
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  • Pressurisation Paw Temps
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  • Bonmarchand et al., Crit Care Med 1999; 27: 715-722 W insp (J/L, % SB) Time to PS (sec) * * * P < 0.05 vs. * t 0.1, t.0.5 Restrictive patients W insp (J/L) P < 0.05 vs. * t 0.1, t.0.5 * ** Bonmarchand et al., Intensive Care Med 1996; 22: 1147-1154 Obstructive patients Time to PS (sec) Importance de la pente de pressurisation
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  • Pente de pressurisation et confort Chiumello et al. Eur Respir J 2001; 18: 107-114 n = 10 pts intubs
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  • Niveau d'AI Paw Temps
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  • Aide inspiratoire et charge impose aux muscles respiratoires Brochard et al. Am Rev Respir Dis 1989; 139: 513-521 PS cmH 2 O % 8 patients avec BPCO, intubs et en sevrage de la VM
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  • Leung et al., Am J Respir Crit Care Med 1997; 155: 1940-1948 n inspiratory attempts/min. % support Niveau d'aide inspiratoire et efforts inspiratoires inefficaces
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  • Asynchronie patient-ventilateur: incidence Thille et al., Intensive Care Med 2006; 32: 1515-1522
  • Page 62
  • Efforts inspiratoires inefficaces et niveau d'AI Thille et al., Ranimation 2007; 16 (Suppl 1): S170 n = 11 pts, AI 19 2 -> 13 2 cmH 2 O Efforts ineff. % Frq resp. (n/min.) PTP (cmH 2 O.s/min.) * # * p < 0.01 vs. AI 19; # p < 0.05 vs. AI 19
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  • Jolliet & Tassaux, Crit Care 2006;10(6):236 Respiratory muscle workload Niveau dAide augmentation hyperinflation Cyclage retard PEEPi Efforts Insp inefficaces inconfort tachypne inconfort hypercapnie Optimal PS level Assistance Insuffisante Assistance Excessive
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  • Rglage automatique de l'AI Dojat et al., Am J Respir Crit Care Med 2000;161:1161-1166 0 5 10 15 20 25 30 35 40 AI rgle par clinicien % dure totale VM avec profil respiratoire inacceptable 0 10 20 30 40 50 60 70 * p < 0.05 % dure totale VM avec P 0.1 4 cmH 2 O 10 patients Non-critique Critique AI rgle par systme expert AI rgle par clinicien AI rgle par systme expert * p < 0.01 PS 17 419 6 cmH 2 O
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  • Cyclage I:E Paw Temps
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  • Page 67
  • Les systmes darrt de linspiration en Aide Inspiratoire secondes dclenchement PEP = 10 cmH 2 O 20 40 20 30 20 10 0 0 Dbit ( l.min -1 ) Paw ( cmH 2 0 ) 10 Le dbit de coupure Le dpassement du niveau daide inspiratoire La limitation du temps inspiratoire
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  • Ventilateur Cyclage en Dbit Cyclage en pression Cyclage en temps PB 7200 5 l/min PEP + AI + 1.5 cmH2O 3 sec PB 840 1 - 80 % dbit de pointe PEP + AI + 1.5 cmH2O 3 sec PB 740/760 10 l/min ou 25 % dbit de pointe PEP + AI + 3 cmH2O 3.5 sec Servo 900C 25% dbit de pointe PEP + AI + 3 cmH2O 80 % du temps de cycle rgl Servo 300 5 % dbit de pointe PEP + AI + 20 cmH2O 80 % du temps de cycle rgl Servoi 1 - 40 % dbit de pointe Limite de HP
  • Cyclage tardif Temps expiratoire -> vidange pulmonaire Hyperinflation dynamique/PEPi Dlai de trigger Effort insp. Efforts inspiratoires inefficaces Charge impose muscles resp. Parthasaraty et al., Am J Respir Crit Care Med 1998; 158: 1471-1478 Jubran et al., Am J Respir Crit Care Med 1995; 152: 129-136
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  • 1 min Parthasarathy, AJRCCM 2002;166:1423 C 4 -A 1 O 3 -A 2 ROC LOC Chin Leg VTVT RC AB SpO 2 EKG Assist-ControlPressure Support Arousal
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  • 0 25 50 75 100 Arousals plus Awakenings per hour Parthasarathy, AJRCCM 2002;166:1423 Assist Control Pressure Support p