La ventilation mécanique

Depuis l'introduction du poumon d'acier au service des victimes de la polio, les respirateurs mécaniques ont été employés à maintenir en vie des patients au cours de périodes d'insuffisance respiratoire. On les trouve dans les unités de soins intensifs ou de réanimation, où ils permettent de maintenir les patients en situation de difficultés respiratoires. Les hôpitaux utilisent aujourd'hui des respirateurs à pression positive forçant l'air dans les poumons du patient. Chaque respiration comporte deux phases que le respirateur doit stimuler : inspiration et expiration. L'inspiration commence lorsque le diaphragme se contracte vers le bas, causant une pression négative dans la cavité pleurale. Cette différence de pression aspire l'air dans les poumons. L'expiration est la phase du processus au cours de laquelle le diaphragme se détend, permettant ainsi à la pression de s'équilibrer dans le thorax et à l'air de sortir des poumons.

La régulation du respirateur peut se faire de plusieurs manières, conformément aux besoins du patient. La plupart de ces méthodes se concentrent sur l'inspiration, le support expiratoire étant effectué pratiquement uniquement en PPE ou en PPC (pression positive expiratoire ou continue) décrites plus loin. Tout d'abord, l'appareil respiratoire doit pouvoir discerner à quel moment commencer l'inspiration : c'est la cause de déclenchement. La fréquence de déclenchement peut être fixe, et il existe également des respirateurs discernant l'effort respiratoire chez le patient au moyen d'une chute de pression, ce qui déclenche la phase d'inspiration assistée. La plupart des ventilateurs modernes déclenchent l'inspiration suite à la détection de l'effort d'inspiration du patient. Ce mécanisme est moins pénible aux patients que celui du déclenchement par changement de pression.

Les respirateurs mécaniques doivent également pouvoir discerner la quantité d'air à insuffler au patient. Le paramètre peut être le volume ou la pression. En cas de ventilation à volume contrôlé (VC) le respirateur est réglé pour insuffler un volume déterminé d'air au cours de l'inspiration. En cas de ventilation à pression contrôlée (PC), on vise à obtenir une certaine pression. Un autre paramètre est celui du cycle, en fonction duquel le respirateur passe de l'aspiration à l'expiration. Une fois que le ventilateur a atteint le volume ou la pression visés, l'appareil doit savoir combien de temps rester dans cet état. Le cycle peut donc être déterminé selon la durée, le débit ou le volume. L'inspiration peut également être fonction du débit. En respiration spontanée, la courbe du débit est sinusoïdale. Le débit peut être constant tout au long de la phase d'inspiration, il peut être décroissant (par exemple en pression contrôlée, lorsque l'inspiration ralentit avec l'augmentation de la pression) ou croissant, augmentant avec la pression dans les voies respiratoires. Le mode d'accélération n'est pas utilisé en pratique clinique.

La ventilation mécanique peut donc prendre plusieurs formes : imposée, assistée ou spontanée. Ce qui détermine le mode est souvent le patient et sa capacité à respirer. La respiration imposée est déterminée uniquement par le rythme de l'appareil et totalement assistée. En respiration assistée le patient peut déclencher l'inspiration et l'appareil suppléer au moyen de la pression positive. La respiration spontanée (du patient) est sans aucune assistance.

Les modes respiratoires les plus fréquents sont ceux de la ventilation contrôlée conventionnelle (CMV en anglais), ventilation assistée-contrôlée, ventilation intermittente imposée - VII (souvent utilisée en tant que ventilation assistée contrôlée intermittente : VACI), support de pression ou ventilation à haute fréquence. La CMV consiste en une ventilation totalement dépendante du respirateur. Le contrôle assisté permet au patient de déclencher l'inspiration, ensuite de quoi le respirateur assure une respiration contrôlée. En VII, le patient peut effectuer des respirations spontanées, avec quelques respirations induites artificiellement mélangées à ce cycle. La VACI est une VII synchronisée par ordinateur afin d'éviter l'accumulation des respirations (hyperventilation). En mode de support de pression, le patient contrôle tous les aspects de la respiration, à l'exception de la limite de pression. La ventilation à haute fréquence est utilisée lorsqu'on souhaite conserver une pression des voies respiratoire à peu près constante, par une haute fréquence de très brèves respirations.

Ainsi que nous l'avons dit plus haut, la plupart des respirateurs agissent sur l'inspiration, avec deux exceptions de support à l'expiration : pression expiratoire positive (PEP ou PEEP en anglais) et pression positive continue (PPC ou CPAP en anglais). Les PEP et PPC sont employées afin de maintenir une pression positive par les voies respiratoires et maintenir ainsi les alvéoles ouvertes. Le ventilateur peut fournir la PEP (en général de 3 à 5 cm d'H2O) ou être programmé pour une phase expiratoire légèrement plus courte, afin de causer une rétention d'air dans les poumons. ces modes sont ceux de la PEP intrinsèque ou “PEPi”. La PEPi est souvent utilisée en anesthésie au cours des interventions chirurgicales, lorsque la PEP extrinsèque est impossible suite à la sédation du patient. Toutefois, des quantités importantes de PEP risquent de causer une rétention volumétrique et donc des complications. Lorsque le gaz ne peut s'échapper des voies respiratoires suite à une obstruction, un traitement à la PPC est souvent utilisé afin de débloquer les voies respiratoires. Par exemple, chez les individus avec un cou épais, le pharynx risque de s'effondrer au cours du sommeil. La CPAP assure une pression positive maintenant le pharynx ouvert, afin que l'air puisse pénétrer dans les poumons. Les respirateurs CPAP peuvent être unidirectionnel sou bidirectionnels, selon les besoins du patient.