[PDF] Nouveaux modes ventilatoires : PAV+ et NAVA

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MISE AU POINT /UPDATEDOSSIER

Nouveaux modes ventilatoires : PAV+ et NAVA

New ventilatory modes: PAV+ and NAVA

G. Carteaux · L. Brochard

Reçu le 28 septembre 2010 ; accepté le 26 octobre 2010

© SRLF Springer-Verlag France 2010

RésuméLa PAV+ (proportional assist ventilation with load-adjustable gain factors)etlaNAVA(neurally adjusted ventilatory assist) sont deux nouveaux modes de ventilation qui délivrent une assistance proportionnelle à l'effort instan- tané du patient et à un facteur de proportionnalité réglé par le clinicien. Les signaux physiologiques utilisés afin de détec- ter l'effort du patient sont cependant très différents : la PAV+ délivre une pression proportionnelle aux volume et débit instantanés et à la charge imposée au système respiratoire ; en NAVA, la pression délivrée est proportionnelle à l'activité électrique du diaphragme recueillie au moyen d'un cathéter oesophagien muni d'électrodes. Dans les deux cas, le carac- tère proportionnel de l'assistance entraîne une amélioration des interactions patient-ventilateur par différents mécanis- mes : le ventilateur s 'adapte mieux à la demande instantanée du patient, le patient modifie très rapidement son effort en fonction du niveau d'assistance afin de maintenir un volume courant désiré, la variabilité naturelle cycle à cycle est respectée, enfin le cyclage expiratoire est proche du temps inspiratoire neural du patient. Le risque d'hyperinflation dynamique est alors limité et les asynchronies sont rares. De plus, chaque mode permet des interactions et des moda- lités de monitorage du couplage neuroventilatoire supplé- mentaires propres à son fonctionnement. Cependant, bien que ces modes soient prometteurs et suscitent un intérêt croissant, la manière de les régler reste encore un sujet d'investigation. Ils devront, par ailleurs, montrer leur béné- fice en clinique au cours d'essais randomisés avant d'envisa- ger leur diffusion.Pour citer cette revue : Réanimation 20 (2011). Mots clésVentilation assistée proportionnelle · Ventilation

assistée neurale · Ventilation spontanée en aide inspiratoireAbstractProportional assist ventilation with load-adjus-

table gain factors(PAV+) andneurally adjusted ventilatory assist(NAVA) are new ventilatory modes where assistance is deliveredinproportiontotheinstantaneousrespiratory effort and to a proportionality factor set by the clinician. However, the physiological signal used by the ventilator to detect the patient's effort is different between these two modes. PAV+ delivers assistance in proportion to instantaneous flow as well as volume and respiratory load. In NAVA, the airway pressure is provided in proportion to diaphragm electrical activity, recorded using an esophageal catheter with an elec- trode array. The proportionality of the assistance allows an improvement in patient-ventilator interactions with both modes, due to several mechanisms: the ventilator adapts the amount of pressure delivered according to the instantaneous patient's demand, the patient rapidly adjusts his own effort to receive a target tidal volume, the natural respiratory variabi- lity is respected, and the cycling off is closed to the neural inspiratory time. In these conditions, dynamic hyperinflation cannot occur and there are few patient-ventilator asynchro- nies. Furthermore, according to their properties of functioning, each mode allows additional interactions and neuro-ventilator coupling monitoring. However, although these modes are pro- mising, how to adjust the proportionality factor is still a matter of research. These ventilatory modes must also demonstrate their benefit in clinical randomized trials before being considered for a widespread clinical use.To cite this journal:

Réanimation 20 (2011).

KeywordsProportional assist ventilation with load- adjustable gain factors · Neurally adjusted ventilator assist ·

Assisted mechanical ventilationIntroduction

La PAV+ (proportional assist ventilation with load- adjustable gain factorsou ventilation assistée proportion- nelle avec mesure automatisée de la mécanique respiratoire) et la NAVA (neurally adjusted ventilatory assistou ventilation assistée neurale, ou neuroasservissement de la

G. Carteaux (*) · L. Brochard

Service de réanimation médicale, hôpital Henri-Mondor,

51, avenue du Maréchal-de-Lattre-de-Tassigny, F-94010 Créteil,

France

e-mail : guillaume.carteaux@yahoo.fr

Inserm U955, équipe 13, faculté de médecine, Créteil, FranceRéanimation (2011) 20:41-48

DOI 10.1007/s13546-010-0003-7

ventilation) sont deux modes de ventilation récemment décrits [1,2] qui ont en commun de délivrer une assistance proportionnelle à l'effort instantané du patient (Fig. 1). Ainsi, à la différence de la ventilation spontanée avec aide inspiratoire (VSAI), où la pression d'insufflation est identique à chaque cycle respiratoire, l 'assistance délivrée en PAV+ (proportional assist ventilation) et en NAVA est variable cycle à cycle. Ces deux modes ont donc une boucle de contrôle très rapide dans le cycle, de l'ordre de quelques millisecondes, qui ajuste en permanence la pression délivrée en fonction du niveau d'effort respiratoire détecté et d'un facteur de proportionnalité réglé par le clinicien. Cependant, en PAV+ et en NAVA, les signaux physio- logiques utilisés pour détecter l'effort du patient sont radica- lement différents [1,2]. Bien que l'expérience clinique de l'utilisation de ces modes soit encore insuffisante, le caractère proportionnel de l'assistance qu'ils délivrent, comme leurs particularités de fonctionnement propre ont été explorés au cours d'études physiologiques et permettent de repenser complètement les interactions patient-ventilateur. Chaque mode sera abordé successivement. Leurs principes de fonctionnement seront décrits, car ils doivent être connus afin d'appréhender leur intérêt physiologique et leurs possibles applications clini- ques. Enfin, une synthèse des particularités communes de ces deux modes au regard des interactions patient-ventila- teur et de l'évolution de la ventilation assistée sera proposée. PAV+

Principe de fonctionnement de la PAV+

La PAV+ est actuellement disponible sur le ventilateur

Puritan-Bennett 840 (Covidien

). Elle est héritée de la PAV qui a été décrite quelques années seulement après la VSAI [3]. Bien qu'elles aient suscité un vif intérêt physio- logique, la complexité des réglages et la nécessité de mesu- res répétées de la mécanique respiratoire ont considérablement limité sa diffusion. Le mode PAV+ en est une évolutionsemi-automatisée, qui la rend utilisable en pra- tique clinique tout en la simplifiant [4]. Le fonctionnement de la PAV+ est fondé sur l'équation de mouvement du système respiratoire. Cette équation relie à chaque instant du cycle le débit et le volume qui entrent dans le système à la pression totale nécessaire, liée à la mécanique respiratoire : P tot =P 0 +R.V'+E.V(équation 1) où P tot : pression totale (cmH 2

O) ; P

0 : pression de départ (cmH 2

O) ; R : résistance (cmH

2

O/l par seconde) ; E : élas-

tance (cmH 2 O/L) ; V': débit dans les voies aériennes (l/s) ;

V : volume (L).

Au cours de la ventilation assistée, cette pression totale est l'addition de la pression des voies aériennes (P aw ), qui est la pression d'assistance délivrée par le ventilateur, et de la pression musculaire (P mus ) générée par les muscles respiratoires du patient : P tot =P aw +P mus (équation 2) Le principe de la PAV+ est le suivant : le ventilateur mesure de manière automatisée l'élastance et la résistance du système respiratoire au moyen de micro-occlusions téléinspiratoires de 300 millisecondes. Ces mesures sont mises à jour tous les quatre à dix cycles de manière rando- misée. L'élastance et la résistance du système étant connues, le ventilateur, en mesurant les débits et volumes instantanés, peut calculer à chaque instant la valeur de la pression totale (équation 1). L'assistance délivrée est alors un pourcentage de la pression totale, et ce pourcentage correspond au gain réglé par le clinicien : P aw = Gain. (R . V'+ E . V) = Gain . P tot (équation 3) (Rq : P 0 , qui est un facteur fixe, est considérée nulle ici pour simplifier l'équation). Ainsi, en PAV+, l'assistance est proportionnelle aux débit et volume instantanés et à la charge imposée au système, donc à la pression totale (Tableau 1). Le facteur de propor- tionnalité est le gain réglé par le clinicien qui correspond au pourcentage de la pression totale prise en charge par le ventilateur (équation 3), le reste étant pris en charge par les muscles respiratoires du patient (

équation 2). Ainsi, en

combinant leséquations 2et3on obtient : P aw = (Gain/[1-Gain]) . P mus (équation 4)

Effort(Pmus)Assistance(Paw)

AVAN,+VAPIASV

Fig. 1Principedelaventilationproportionnelle.Les courbesrepré- sentent en bas la pression des muscles respiratoires à deux efforts différents (trait plein et trait pointillé), en haut la pression délivrée par le ventilateur pour chaque effort. En VSAI, la pression délivrée est constante tout au long du cycle respiratoire quel que soit l'effort. En ventilation proportionnelle (PAV+, NAVA), la pression délivrée est à chaque instant proportionnelle à l'effort. Ainsi, lorsque l'effort est plus important, la pression délivrée est plus importante

42Réanimation (2011) 20:41-48

La pression des voies aériennes délivrée par le ventilateur en PAV+ est donc directement proportionnelle à la pression musculaire instantanéedu patient, et c'est là tout le sens de la ventilation proportionnelle (Fig. 2). Le seul facteur de pro- portionnalité intervenant dans l'équation est le gain réglé par le clinicien.Ainsi, par exemple :

SiGain=50%alorsP

aw =P mus =50%delapressiontotale. Le ventilateur et les muscles respiratoires prennent chacun en charge 50 % de la pression totale. Si Gain = 75 % alors P aw =3 et P mus = 75 % de la pression totale. Le ventilateur assume

75 % de la pression totale et les muscles respiratoires 25 %.

Tableau 1Signaux physiologiques et consignes utilisés en VSAI, en PAV+ et en NAVA pour contrôler l'assistance délivrée par le

ventilateur

Déclenchement

(trigger)Contrôle Cyclage Niveau d'expiration VSAI Débit ou pression Pression constante Pourcentage du débit de pointe PEP PAV+ Débit Pression proportionnelle aux débit et volume instantanésFin du débit patient PEP NAVA EAdi ou débit Pression proportionnelle à l'EAdi 80 % du pic EAdi PEP

VSAI : ventilation spontanée avec aide inspiratoire ; PAV+ :proportional assist ventilation;NAVA:neurally adjusted ventilatory

assist; PEP : pression expiratoire positive ; EAdi : activité électrique du diaphragme -1,5-1-0,500,511,5

Débit(L/sec)EAdi(?volt)

051015202530

Pes(cmH

2 O) -202468101214-100102030405060

Paw(cmH

2 O) 02010

Temps (sec)

NAVA (niveau deNAVA=2) -1,5-1-0,500,511,5

Débit(L/sec)

051015202530

Paw (cmH

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