Mode de ventilation mécanique

Exemple d'une courbe débit/temps telles que celles représentées sur les ventilateurs modernes.

Le ventilateur assiste une respiration en contrôlant soit le volume soit la pression d'air (ou de mélange gazeux) insufflé. Une respiration est la somme d'un cycle de flux d'air positif (inspiration) et d'un flux négatif (expiration) défini selon une courbe débit/temps.

Un modèle mathématique simple et unique est utilisé pour mettre en relation volume et pression, connu comme étant l'équation de mouvement pour le système respiratoire passif[5] : Pression = (élastance x volume) + (résistance x débit).

Les trois variables de contrôle sont :

• Le volume contrôlé (VC) signifie que le volume et le débit sont pré-réglés avant l'inspiration. Le côté droit de l'équation du mouvement reste donc inchangé, alors que la pression va changer avec l'élastance et la résistance.
• La pression contrôlée (PC) signifie que la pression inspiratoire est pré-réglée, soit comme une valeur constante soit proportionnellement à l'effort inspiratoire du patient. Sur l'équation de mouvement, le cote gauche reste constant alors que volume et débit changent avec l'élastance et la résistance.
• Le temps contrôlé (TC) est un troisième mode, rarement utilisé ou combiné avec l'un des précédents, où aucune des variables principales (pression, volume ou débit) ne sont paramétrées. Seuls les temps inspiratoires et expiratoires sont pré-réglés.

Une « sequence respiratoire » est un cycle particulier de respirations spontanées et/ou obligatoires[5].

• Une respiration est spontanée lorsque le patient déclenche (trigge) et effectue la respiration jusqu'à la fin de l'expiration. Elle peut avoir lieu pendant une respiration obligatoire (par exemple avec la ventilation spontanée en pression positive variable) et peut être « assistée » ou « non-assistée ».
  • Une respiration est assistée si le ventilateur remplace complètement ou partiellement le travail respiratoire du patient. En termes plus techniques, une respiration assistée est définie comme une respiration pour laquelle la pression des voies aériennes dépasse la pression de base au cours de l'inspiration.
  • Une respiration non-assistée est une respiration pour laquelle le ventilateur dispense simplement le flux demandé par le patient et où la pression reste constante au cours de la respiration.
• Une respiration est obligatoire lorsque c'est le ventilateur qui déclenche et/ou effectue la respiration pour le patient. Elle peut avoir lieu pendant une respiration spontanée (ventilation oscillatoire à haute fréquence) et est, par définition, assistée.

Il existe trois sequences respiratoires : la ventilation contrôlée, la ventilation intermittente et la ventilation spontanée.

• En ventilation contrôlée, aucune respiration spontanée n'est possible entre les respirations obligatoires.
• En ventilation intermittente, des respirations spontanées peuvent être déclenchées entre les respirations obligatoires.
• En ventilation spontanée, toutes les respirations sont spontanées.

Il existe cinq modèles principaux, résumés ainsi par leur nomenclature anglaise[5] :

• VC-CMV (VC - Controlled mechanical ventilation) : ventilation en volume contrôlé ;
• VC-IMV (VC - Intermittent mechanical ventilation) : ventilation en volume intermittent ;
• PC-CMV (PC - Controlled mechanical ventilation) : ventilation en pression contrôlée ;
• PC-IMV (PC - Intermittent mechanical ventilation) : ventilation en pression intermittente ;
• PC-CSV (PC - Continuous spontaneous ventilation) : ventilation en pression spontanée.

L'association de la ventilation en volume avec le mode spontanée VC-CSV (VC - Continuous spontaneous ventilation, ventilation en volume spontané) n'est pas possible puisque la ventilation volumétrique implique une sequence obligatoire et non-spontanée.

L'ajout du mode assisté (ou parfois qualifié de synchronized en anglais) permet au patient de déclencher (trigger) une respiration, que celle-ci soit spontanée ou obligatoire. Il peut être utilisé en mode contrôlé (VAC, PAC), en mode intermittent (VACI, P-VACI) et est présent sur tous les modes spontanés tant que l'aide inspiratoire (AI) est réglée au-dessus de zéro.

L'appellation modèle de respiration primaire fait référence au caractère spontané ou obligatoire de la séquence (spontané en CVS ; obligatoire en CMV) ; dans ces deux cas, il n'y aura pas de modèle secondaire. Le modèle de respiration secondaire est utilisé en mode intermittent puisque, uniquement dans ce cas, le mode primaire est par défaut spontané, et le mode secondaire est obligatoire, prêt à prendre le relais si la respiration primaire s’avère insuffisante.

La ventilation volumétrique ou ventilation en volume contrôlé (VVC), en anglais : volume control (VC), le respirateur délivre un débit contrôlé (soit fixe ou décroissant) au cours du temps inspiratoire.

• Mode : contrôlé.
• Pré-réglages : f (fréquence), Vt (volume total)

Respirations obligatoires déclenchées uniquement par le ventilateur selon une fréquence (f) pré-réglée pour un volume total (Vt) insufflé constant et par conséquent un volume minute (VM) prévisible.

C'est un mode hybride. Les cycles sont soit conformes à des cycles contrôlés soit conformes à des cycles spontanés. Prôné comme mode de sevrage et longtemps utilisé comme tel il a beaucoup perdu en 2008 de ses défenseurs. Il offre pour certains un mode de sevrage avec un minimum de ventilation garanti.

Dans ce type de ventilation, le respirateur applique une pression (consigne déterminée par le clinicien) sans égard au volume que cela fait entrer dans les poumons. Ce volume est donc déterminé par les caractéristiques mécaniques du poumon qui sont la résistance mécanique et la compliance pulmonaire. Il est indispensable de bien régler ses alarmes de volume pour s'assurer que le patient soit suffisamment ventilé.

• On règle FiO₂ et PEEP mais on revanche on n'est pas maître de la ventilation alvéolaire du patient. Aucune fréquence n'est réglée dans ce mode, le respirateur se contente pressuriser le circuit avec une aide inspiratoire à chaque fois que le patient initie une respiration. Il faut accorder un soin tout particulier aux réglages de trigger. Le trigger inspiratoire, au mieux en débit, est réglé au minimum possible sans que l'on observe d'auto déclenchements. Le trigger expiratoire est le plus souvent paramétré à 25 % du débit inspiratoire maximal. Parfois on peut régler un temps inspiratoire qui limite l'inspiration surtout en cas de fuites. la durée du temps expiratoire dépend exclusivement du patient (et du niveau de trigger).
• Certains appellent la VSAI « la ventilation à deux niveaux de pression » par opposition à la CPAP facilement réalisable avec un dispositif de Boussignac. Toutefois cette terminologie introduit une confusion avec le mode BIPAP de Drager qui est une ventilation contrôlée.

La VCRP est un mode de ventilation auto-régulé dérivé de la pression contrôlée où la pression est ajustée entre chaque respiration en fonction d'un volume cible (réglé par le clinicien). La pression nécessaire pour atteindre le volume visé est calculée par le respirateur à partir du volume expiré moyen des dernières respirations et de la pression qui avait été utilisée. Souvent présenté comme un hybride entre le volumétrique et la pression contrôlée, ce mode à l'avantage d'assurer une ventilation minute minimale (comme la ventilation volumétrique) tout en utilisant la pression nécessaire et suffisante pour le volume courant cible, dans le temps inspiratoire imparti. Il assure également un confort appréciable pour le patient.

Les réglages de ventilation sont historiquement effectués par le clinicien. La réponse des patients à la ventilation mécanique peut changer rapidement et nécessiter un réajustement des paramètres du ventilateur. Cependant, les cliniciens ne peuvent pas être continuellement au lit du patient. Pour cette raison, un ajustement automatique des paramètres semble justifié. En raison de la nature sensible de la procédure, l'automatisation n'a pas été introduite d'un seul coup mais par étapes et continue d'évoluer. Les premières tentatives en boucle fermée se sont concentrées sur la ventilation minute (MMV), puis sur la fréquence respiratoire (MRR) et sur le volume courant (garantie de volume). Avec l'avènement de la mesure expiratoire du CO2, un contrôle expérimental en boucle fermée des gaz sanguins a été essayé[17], mais il n'est entré en pratique clinique que récemment.Les modes de ventilation contrôlée en boucle fermée sont devenus disponibles sous diverses formes (voir le tableau ci-dessus) et joueront un rôle important à l'avenir[18].

En pratique le terme de CPAP désigne deux choses : d'un côté, on peut le réaliser sur un respirateur traditionnel on choisissant un mode VSAI et en réglant le niveau d'aide (AI) à 0 ; d'un autre côté il existe un dispositif appelé « CPAP de Boussignac » nettement moins encombrant qu'un respirateur. La Boussignac a connu un essor important dans la prise en charge préhospitalière des OAP notamment du fait de son faible encombrement et de sa facilité d'utilisation.

Ce type de ventilation se fait à une fréquence de 2 à 5 Hz (soit 120 à 300/min) avec des volumes courants très faibles. Elle permettrait d'éviter les dommages aux alvéoles en permettant de les garder en permanence ouvertes.