Introduction
La ventilation mécanique est un outil essentiel en réanimation pédiatrique, et la compréhension de ses principes fondamentaux est cruciale pour optimiser la prise en charge des patients. Parmi ces principes, le volume courant (Vt) occupe une place centrale. Cet article vise à définir le volume courant en pédiatrie, à explorer ses implications physiologiques et cliniques, et à discuter des stratégies de ventilation qui en dépendent. Pour comprendre et prendre en soins un patient intubé et ventilé en réanimation, il faut tout d'abord connaître les bases de la respiration et bien évidemment l'anatomie et la physiologie de l'appareil respiratoire.
Physiologie Respiratoire de Base
Pour bien comprendre le concept de volume courant, il est essentiel de rappeler quelques notions de base de la physiologie respiratoire. La respiration est un processus complexe qui implique l'échange gazeux entre l'organisme et l'environnement. Chez le nouveau-né, la respiration marque le passage brutal de la respiration intermittente à des mouvements respiratoires réguliers et efficaces. Les premiers mouvements respiratoires provoquent une inflation gazeuse alvéolaire pulmonaire et mettent en route la circulation pulmonaire fonctionnelle par effet mécanique d’abaissement rapide des résistances artérielles pulmonaires.
Pression Intra-Pulmonaire
La pression intra pulmonaire au repos dans nos poumons est la pression atmosphérique : c'est la référence, le zéro. Pendant l'inspiration spontanée, la pression diminue et devient négative : un volume d'air pénètre dans les poumons. Pendant l'expiration, cette pression augmente et devient positive : ce même volume est chassé vers l'extérieur. Les courbes de pression relatives à l'inspiration spontanée s'inscrivent en négatif, car elles sont inférieures à la pression atmosphérique, qui correspond au zéro de référence.
Définition du Volume Courant (Vt)
Le volume courant (Vt) est le volume d'air qui entre et sort des poumons à chaque cycle respiratoire. En ventilation mécanique, c'est le volume insufflé au malade à chaque cycle, déterminé notamment par son poids. La base standard de réglage est de 8-10 ml / Kg.
Importance du Volume Courant
Le volume courant est un paramètre crucial de la ventilation mécanique car il affecte directement :
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- L'oxygénation: Un volume courant adéquat assure un échange gazeux efficace, permettant d'éliminer le dioxyde de carbone (CO2) et d'apporter l'oxygène (O2) nécessaire aux tissus.
- La mécanique pulmonaire: Un volume courant excessif peut entraîner une distension alvéolaire excessive, augmentant le risque de lésions pulmonaires induites par la ventilation (VILI). Un volume courant insuffisant peut conduire à un collapsus alvéolaire et à une hypoxémie.
Facteurs Influencant le Volume Courant en Pédiatrie
Plusieurs facteurs doivent être pris en compte lors de la détermination du volume courant approprié chez l'enfant :
- Âge et poids: Les besoins en volume courant varient considérablement en fonction de l'âge et du poids de l'enfant. Les nouveau-nés et les nourrissons ont des volumes courants plus faibles que les enfants plus âgés.
- Pathologie sous-jacente: La présence d'une pathologie pulmonaire (pneumonie, bronchiolite, syndrome de détresse respiratoire aiguë) peut modifier la compliance pulmonaire et nécessiter un ajustement du volume courant.
- Présence d'une activité spontanée: Le maintien d'une activité spontanée au cours de la ventilation assistée est un élément positif pouvant participer à la prévention de l'éventuelle atrophie des muscles respiratoires chez les patients soumis à une ventilation mécanique.
Modes de Ventilation et Volume Courant
Le volume courant est un paramètre central dans différents modes de ventilation mécanique.
Ventilation Contrôlée (VC)
C'est le mode de ventilation le plus simple et le plus ancien. Le ventilateur assure à lui seul la ventilation du malade. Un volume courant pré-réglé (Vt) est insufflé dans les poumons du patient à une fréquence prédéterminée (fc), à un rapport I/E, un débit inspiratoire et une FiO2 fixés. La VC est la ventilation de choix lorsqu'une dépression des centres respiratoires rend impossible toute activité ventilatoire spontanée (ventilation per et post-anesthésique), ou tant que persiste une dépression ventilatoire importante.
Ventilation Assistée Contrôlée (VAC)
La ventilation assistée contrôlée (VAC) fait intervenir l'activité inspiratoire du malade.
Ventilation Assistée Intermittente Synchronisée (VACI)
- entre deux cycles imposés machine, autoriser le patient à effectuer des cycles spontanés: il sera en valve à la demande, ce qui signifie qu'il pourra prendre ce qu'il veut entre les cycles mécaniques (aucun cycle machine supplémentaire ne sera envoyé au malade). Ce mode permet d'autoriser une activité ventilatoire spontanée (diminution de la sédation), facilite le sevrage souvent débuté par une diminution progressive de la fréquence imposée des cycles mécaniques. Comme en VC, la Fvc et le I/E détermine le Ti. Néanmoins, la valeur du Te réglée par Fve et I/E n'est plus prise en compte. En effet, en général le passage de la VC ou VAC en VACI s'effectue en conservant des cycles mécaniques dont l'allure est identique (elle est donnée par Vt, Fvc, I/E, Débit). Seule la fréquence de répétition de ces cycles change (elle diminue), ou dit autrement seul le Te change, il est allongé. Il existe donc un bouton de fréquence VACI (Fvci) qui permet d'ajuster ce nouveau paramètre sans changer les autres. Il y a des cycles mécaniques, donc il faudra surveiller les pressions.
Ventilation en Pression Contrôlée (PC)
La PC, comme cela a été précisé au paragraphe 331, est une stratégie ventilatoire où le Vt n'est pas réglé. L'avantage majeur de cette stratégie ventilatoire réside dans le fait que quelque soit l'évolution de la pathologie (comme par exemple un effondrement de la compliance de l'ensemble thoraco-pulmonaire), les pressions restent parfaitement maîtrisées. Par ailleurs, en PC, le patient peut inspirer à tout moment du cycle ventilatoire. Il reçoit alors un volume supplémentaire en fonction de l'effort inspiratoire qu'il a réalisé. Néanmoins, les choses se compliquent si le patient désire expirer au lieu d'inspirer. En effet en VPC, le patient n'a pas la possibilité d'expirer pendant le temps d'insufflation. S'il essaie, il lutte alors avec l'appareil, car la valve expiratoire ne s'ouvre pas, la pression monte jusqu'à ce que le Ti soit terminé, ou que la sécurité en pression soit atteinte (ouverture de la valve de surpression). Ces luttes du patient avec le ventilateur, qui augmentent à mesure que le patient retrouve sa capacité à ventiler spontanément, obligent souvent à augmenter la sédation et ainsi renoncer à la VS et à ses avantages. Dans ce mode ventilatoire, les pressions sont fixées (Pression d'insufflation et pep) au départ elles ne peuvent donc pas varier. En revanche, le volume courant qui est une résultante, fonction du gradient de pression établi et de la mécanique ventilatoire du patient ne l'est pas. Ces 2 modes ventilatoires sont des modes dit à pression contrôlée. En effet, ni dans l'un, ni dans l'autre le Vt n'est à régler.
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Aide Inspiratoire (AI)
L'aide inspiratoire (AI) est une aide en pression apportée par le ventilateur lors des cycles spontanés. Elle permet d'améliorer le confort du patient ventilé, en s'adaptant à sa mécanique ventilatoire (RC). Cette fois, c'est le volume courant qui constitue la résultante. En effet, il est le reflet du gradient de pression imposé et de la mécanique ventilatoire du patient, ce qui signifie que tout changement de cette dernière l'influencera directement. La valeur du volume courant peut varier. Elle est à l'aide inspiratoire, ce que le débit est à la ventilation contrôlée.
BIPAP
C'est une BIPAP comme celle précédemment décrite qui permet en plus d'assister la VS du patient entre les cycles machine par de l'aide inspiratoire.
VIV
La VIV est une VS-PEP-AI où la sécurité contrairement à la VS-PEP-AI avec ventilation d'apnée n'a pas été placée sur la durée de l'apnée, mais sur une consigne de ventilation-minute minimum. Cette ventilation minimale est définie par 2 paramètres ventilatoires réglés : le volume courant et la fréquence Fvci.
Surveillance et Ajustement du Volume Courant
Un monitorage précis de la ventilation est essentiel, encadré par des alarmes (alarmes de ventilation minute, de tachypnée, … Par ailleurs, le malade pouvant faire une apnée, il est important qu'une ventilation d'apnée soit réglée de façon à ce que le malade soit automatiquement reventilé par le ventilateur si l'apnée est trop longue. la fréquence (tachypnée, …
Paramètres de Surveillance
Plusieurs paramètres doivent être surveillés pour évaluer l'adéquation du volume courant :
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- Pressions des voies aériennes: Les pressions mesurées par le ventilateur sont le reflet des pressions régnant au niveau des voies aériennes, (Paw), c'est à dire dans le circuit patient. Il est important de surveiller la pression de crête (Pmax) et la pression de plateau. La Pmax est un réglage.
- Gaz du sang: L'analyse des gaz du sang permet d'évaluer l'oxygénation (PaO2) et l'élimination du CO2 (PaCO2).
- Clinique: L'observation clinique du patient (fréquence respiratoire, signes de lutte, auscultation pulmonaire) est un élément essentiel de la surveillance.
Ajustement du Volume Courant
L'ajustement du volume courant doit être individualisé en fonction des besoins du patient. Il est important de rechercher le volume courant optimal qui assure une oxygénation et une ventilation adéquates tout en minimisant le risque de lésions pulmonaires.
Autres Paramètres de Ventilation
Outre le volume courant, d'autres paramètres de ventilation sont importants :
- La pression positive expiratoire (PEP): C'est une pression résiduelle maintenue dans les voies aériennes pendant l'expiration. Autrement dit, au lieu que l'expiration soit complètement libre, on fixe une pression de consigne (la pep). Au début de l'expiration, la pression qui était la pression de plateau en Vc diminue à mesure que le patient expire.
- Le débit inspiratoire: C'est la vitesse à laquelle se remplissent les poumons du patient. On peut également l'appeler vitesse d'insufflation du volume courant (robinet dont l'ouverture est réglable). Un bas débit permet de remplir lentement les poumons et d'éviter les pressions de crête élevées. Un haut débit permet un remplissage rapide du poumon.
- La fraction inspirée d'oxygène (FiO2): Si la Fi02 = 60 %, le mélange insufflé au malade est constitué à 60 % d'02. (A noter qu'au delà de cette valeur de 60 %, l'oxygène peut être toxique pour le parenchyme pulmonaire).
Détresse Respiratoire Aiguë en Pédiatrie: Diagnostic Différentiel
La détresse respiratoire aiguë (DRA) est une urgence fréquente en pédiatrie. Un diagnostic rapide et précis est essentiel pour une prise en charge adaptée.
Diagnostic Clinique
L’inspection va permettre de mesurer la fréquence respiratoire, de préciser le temps de la dyspnée (inspiratoire, expiratoire ou aux 2 temps), de définir si la dyspnée est « bruyante » avec des sons perceptibles à l’oreille des parents et du clinicien, témoignant d’une obstruction (stridor, cornage, wheezing, frein expiratoire), et de rechercher la présence ou non de signes de lutte associés. Ces éléments, associés aux données de l’auscultation pulmonaire et cardiaque vont permettre dans un très grand nombre de cas d’identifier la cause de la détresse respiratoire aiguë. Un examen général complètera l’analyse sémiologique et permettra également d’apprécier le retentissement de la détresse.
Dyspnée
La dyspnée caractérise une perception anormale et désagréable de la respiration qu’est susceptible de rapporter un patient. Ceci n’est évidemment pas possible chez le nourrisson et le jeune enfant. À ces âges, c’est l’entourage immédiat qui est alerté par une respiration jugée rapide ou une irrégularité du rythme respiratoire, des accès de toux, des bruits respiratoires, des signes de lutte, parfois des difficultés alimentaires. Les normes de fréquence respiratoire (FR) chez l’enfant varient avec l’âge, la fièvre, l’agitation, l’anxiété.
Étiologies de la Détresse Respiratoire Aiguë
Plusieurs étiologies peuvent être à l'origine d'une DRA chez l'enfant :
- Croup (Laryngite aiguë): Les signes respiratoires s’installent de manière progressive, souvent la nuit. Il s’agit le plus souvent d’une toux rauque, accompagnée d’un cornage (bruit laryngé attestant du siège sous-glottique).
- Inhalation de Corps Étranger (CE): L’incidence est maximale entre les âges de 1 et 2 ans, lorsque l’enfant commence à porter les objets à sa bouche (pas avant 6 mois). Les contextes de l’accident sont les apéritifs ou repas, les périodes de jeux. Le corps étranger (CE) est souvent alimentaire (fruits à coque). L’accident se traduit le plus souvent par un syndrome d’inhalation (accès asphyxique brutal, avec toux et cyanose). Le CE peut rester enclavé dans le larynx ou la partie haute de la trachée, responsable de signes cliniques persistants immédiats (tableau d’asphyxie ou signes de DRA). Dans la très grande majorité des cas, le CE est mobilisé par les efforts de toux. Il peut soit être expulsé des voies aériennes (absence de CE intrabronchique), soit être inhalé et se bloquer dans une bronche souche, une bronche lobaire, ou une bronche segmentaire. Dans ce dernier cas, l’enfant peut rester symptomatique, avec toux et polypnée.
- Insuffisance Cardiaque Aiguë: L’insuffisance cardiaque aiguë est une cause possible de détresse respiratoire et peut constituer un piège diagnostique. La première entité, la plus fréquente, résulte d’une congestion pulmonaire par hyperdébit pulmonaire. La deuxième entité correspond à une incapacité du cœur à assurer un débit sanguin adéquat et une oxygénation suffisante des différents organes. Les trois paramètres conditionnant le fonctionnement normal du cœur sont la précharge (qualité du remplissage des ventricules), la post-charge (résistances à l’éjection des ventricules) et la contractilité myocardique. La dysfonction myocardique peut être secondaire (myocardite, trouble du rythme, ischémie par anomalie coronaire, maladie métabolique) ou primitive (génétique). Une insuffisance cardiaque peut être facilement confondue avec une bronchiolite aiguë.
Particularités de la Physiologie Respiratoire Néonatale
Le poumon fœtal est rempli par du liquide pulmonaire (90 à 95 % du poids du poumon) qui provient d’une sécrétion permanente active d’ions chlore et d’une sécrétion passive d’eau. Le poumon n’est perfusé que par une fraction minime du débit cardiaque, le foramen ovale et le canal artériel permettant au débit sanguin d’éviter pour une grande part la circulation pulmonaire. Le surfactant pulmonaire secrété massivement par les cellules épithéliales de type II sous l’effet de l’aération pulmonaire et du taux élevé de catécholamines circulantes, empêche le collapsus expiratoire des territoires pulmonaires ouvert grâce à ses propriétés tensio-actives. La capacité résiduelle fonctionnelle est d’environ 30 ml/kg à partir de la 10-30ème minute de vie. Sa sécrétion voisine de 250 ml/24 h à terme diminue 2-3 jours avant la naissance et s’interrompt dans les 30 minutes qui suivent la naissance. Le mécanisme d’arrêt est peu connu. L’évacuation du liquide pulmonaire se fait par 2 mécanismes. D’une part, par compression thoracique lors du passage dans la filière génitale avec une pression sur le poumon de 60 à 100 cm H2O conduisant à l’éjection d’environ 30 ml de liquide trachéal.
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