Maintenir la ventilation spontanée pendant la chirurgie – un article de revue

Introduction

La ventilation mécanique est nécessaire lors de nombreuses interventions chirurgicales, mais un changement de paradigme dans la ventilation a eu lieu au cours des dernières décennies. Il existe des preuves convaincantes que le blocage neuromusculaire et la ventilation mécanique contrôlée subséquente appliquant une pression positive intermittente, également chez les patients ayant des poumons sains et non blessés, peuvent altérer le système respiratoire, entraînant des complications pulmonaires postopératoires (PPC), entraînant des résultats cliniques plus mauvais, une durée d’hospitalisation prolongée et un coût accru des soins hospitaliers. L’incidence des PPC est de 5 à 10% après une chirurgie non thoracique, de 22% chez les patients à haut risque, de 4,8 à 54.6% après une chirurgie thoracique (avec une mortalité connexe de 10-20%) et peut être de 1-2% même dans les chirurgies mineures, les PPC sont donc les deuxièmes complications graves les plus courantes après les événements cardiovasculaires en période postopératoire (1,2).

Sur la base de recherches approfondies menées au cours des deux dernières décennies, une meilleure compréhension de la physiopathologie des lésions pulmonaires induites par le ventilateur (VILI) a été largement réalisée et une stratégie ventilatoire protectrice pulmonaire (ventilation protectrice pulmonaire, LPV), comprenant l’utilisation de faibles volumes de marée, des niveaux modérés ou optimaux de pression positive en fin d’expiration (PEEP) et l’application de manœuvres de recrutement alvéolaire régulières ou ciblées (BRAs), a été développée (3-16). De plus, la surveillance avancée de la mécanique respiratoire, l’utilisation de la compliance, de la pression de palier, de la pression motrice ou même de la pression transpulmonaire comme paramètres cibles, la réduction de la tension et du stress pulmonaires, la surveillance précise des paramètres d’échange gazeux et de l’hémodynamique sont devenus des outils obligatoires pour optimiser les réglages ventilatoires et prévenir le VILI (17). Dans l’ensemble, ces résultats d’essais récents dans le domaine de la ventilation protectrice ont été très prometteurs et convaincants, et le rôle de cette stratégie a gagné en importance pendant l’anesthésie générale dans les soins anesthésiques de routine.

Reconnaître le rôle du blocage neuromusculaire pendant l’anesthésie générale et même l’importance d’éviter le blocage neuromusculaire résiduel au début de la période postopératoire en ce qui concerne la déficience respiratoire postopératoire sont devenus une autre direction de recherche plus récente. Les résultats d’une récente étude d’observation prospective multicentrique ont indiqué que l’utilisation d’agents de blocage neuromusculaire (ANMN) pendant l’anesthésie générale est associée à un risque accru de PPC. De plus, ni la surveillance de la transmission neuromusculaire pendant l’anesthésie, ni l’utilisation d’agents d’inversion ne pourraient diminuer ce risque. Les chercheurs de POPULAR Study ont recommandé aux anesthésistes d’équilibrer les avantages potentiels du blocage neuromusculaire avec le risque de PPC et ont suggéré la supériorité de l’utilisation de dispositifs supraglottiques et du maintien de la respiration spontanée par rapport à l’utilisation du blocage neuromusculaire, de l’intubation endotrachéale et de la ventilation mécanique contrôlée subséquente lors d’interventions chirurgicales mineures (18). Ces résultats attirent l’attention sur le fait que le maintien de la respiration spontanée pendant l’anesthésie générale pourrait bien être l’une des options d’amélioration supplémentaire. De plus, cette technique peut être bénéfique pour les interventions chirurgicales à risque accru de PPC, comme les chirurgies thoraciques. Il existe de plus en plus de preuves fondées sur l’expérience des effets bénéfiques sur la respiration de l’anesthésie non intubée en chirurgie thoracique thoracoscopique et ouverte sous ventilation spontanée (19-25). Cependant, il convient de noter que le blocage neuromusculaire et la ventilation contrôlée peuvent être recommandés lors de certaines procédures pour répondre aux besoins chirurgicaux.

Principes de base de la respiration

La respiration physiologique est le résultat d’une interaction complexe et précise entre la paroi thoracique et les poumons. La contribution des muscles respiratoires, des composants élastiques de la paroi thoracique et des poumons joue un rôle central dans la génération d’un gradient de pression à travers le système respiratoire (entre la bouche et la surface externe de la paroi thoracique), entraînant un flux d’air pendant les voies respiratoires pour permettre à l’air d’entrer dans l’espace alvéolaire où les échanges gazeux ont lieu. Pendant la ventilation mécanique, en particulier dans les paramètres peropératoires, en raison de l’utilisation d’anesthésiques et d’analgésiques ou même d’ANMB, l’entraînement respiratoire et l’activité de la musculature peuvent être considérablement réduits, ou dans la plupart des cas complètement éteints. Dans ce cas, le ventilateur doit générer une pression positive pour créer un flux d’air. Simplifiée, la ventilation se produit lorsqu’une différence de pression se produit dans le système respiratoire, quelle que soit son origine. Cette différence de pression (gradient) est déterminée par l’équation universelle suivante:

Pao + Pmus = PEEP + ( × × V) + (Rrs × Flow)

Dans cette équation, Pao représente la pression à l’ouverture des voies respiratoires et Pmus est la pression générée par les muscles respiratoires. PEEP est une pression expiratoire positive en fin, Ers est l’élastance et Rrs est la résistance du système respiratoire, V représente le volume courant, et Flow signifie le flux d’air (26).

Il est évident que ces paramètres principaux — gradient de pression, élastance (ou l’inverse de l’élastance, à savoir la compliance), volume, résistance et débit – déterminent la ventilation, il s’ensuit qu’ils doivent être surveillés attentivement et en continu pendant la ventilation mécanique (27-29).

Physiologie respiratoire pendant la respiration spontanée

Pendant le mouvement d’inspiration spontanée physiologique (sans aide) de la paroi thoracique et une augmentation des volumes de la cavité thoracique et des poumons due à la contraction active des muscles respiratoires, la pression pleurale déjà négative diminue davantage et génère un gradient de pression appelé pression transpulmonaire (PL) entraînant une ventilation « pression négative physiologique ». Il est bien connu que la répartition régionale de la ventilation est hétérogène en raison des propriétés élastiques des poumons et du gradient vertical de pression pleurale (et transpulmonaire) (30).

Il existe 2 groupes de muscles de la paroi thoracique: ceux impliqués dans l’inhalation et ceux responsables de l’expiration forcée. Le muscle principal est le diaphragme en forme de dôme dont la contraction augmente soit la dimension verticale du thorax en poussant vers le bas le contenu abdominal, soit la dimension antérieure-postérieure par une traction vers l’extérieur des côtes. La contraction des intercostaux externes élève la partie latérale des côtes, ce qui entraîne une augmentation du diamètre transversal de la poitrine. Cette excursion du diaphragme n’est pas homogène, ainsi que la ventilation et la perfusion. Des recherches utilisant l’imagerie fluoroscopique ont prouvé que le diaphragme peut être divisé en trois segments fonctionnellement: supérieur (plaque tendineuse antérieure non dépendante), moyen et dorsal (dépendant, postérieur). Pendant la respiration spontanée (SB), la partie postérieure se déplace plus que la partie antérieure, s’opposant à la compression alvéolaire, empêchant l’inadéquation ventilation / perfusion (V / Q) et entraînant une meilleure ventilation des régions dépendantes des poumons. Ces avantages restent même en décubitus dorsal (31,32).

Pendant l’expiration, un processus inverse se produit: le diaphragme et les intercostaux externes se détendent et, en raison des éléments élastiques des poumons, le recul naturel des poumons diminue l’espace thoracique, en expulsant l’air des poumons. Ce recul élastique est suffisant pendant la respiration normale, donc l’expiration est un processus passif. Cependant, lors de l’expiration forcée, plusieurs autres muscles (rectus abdominis et muscles intercostaux internes) sont recrutés pour augmenter la puissance et l’efficacité de l’expiration.

De plus, il ne faut pas oublier que les schémas respiratoires, la fréquence respiratoire et l’amplitude sont variables lors de la ventilation spontanée pour atteindre les besoins métaboliques.

Les avantages du SB lors de la ventilation mécanique sont résumés dans le tableau 1.

Tableau 1 Avantages de la respiration spontanée pendant la ventilation mécanique
Tableau complet

Il convient de mentionner qu’il existe également plusieurs inconvénients du SB lors de la ventilation mécanique. Les inconvénients incluent la possibilité d’efforts inspiratoires incontrôlés pouvant aggraver les lésions pulmonaires dues à un volutraumatisme ou à un barotraumatisme; une hétérogénéité accrue de la ventilation conduisant à un « pendelluft occulte » (PL régionalement élevé malgré une valeur moyenne sûre); atélectricité dorsale régionale due à l’ouverture et à la fermeture cycliques des petites voies respiratoires (33,34); asynchronie patient-ventilateur entraînant une détresse du patient; gradient de pression alvéolo-capillaire accru conduisant à un œdème interstitiel; altération de l’hémodynamique; difficultés à mesurer les paramètres de la mécanique respiratoire (par exemple, pression motrice); impossibilité d’utiliser des ANMN qui peuvent rendre l’intubation endotrachéale et les voies respiratoires sécurisées difficiles. L’effet de dépression respiratoire des principaux analgésiques peut également être un problème nécessitant une attention particulière.

Modifications de la physiologie respiratoire pendant la ventilation à pression positive

Les modes de ventilation à pression positive peuvent être divisés en deux groupes: ventilation spontanée assistée invasive ou non invasive et ventilation contrôlée. Il est commun aux deux modalités qu’une pression d’inspiration positive est générée par un ventilateur, mais lors d’une ventilation spontanée assistée, le travail de respiration est partagé par les muscles respiratoires et le ventilateur, tandis que pendant les modes contrôlés, les muscles restent passifs et tout le travail respiratoire est effectué par la machine. Pendant la ventilation spontanée assistée, la pression alvéolaire (Palv) diminue en dessous du PEEP pendant seulement une partie du temps inspiratoire, tandis que les Pao et les Pmu sont positifs. En ventilation contrôlée, les Pao et les Palv sont toujours positifs, tandis que les Pmu = 0 cmH2O (26).

Au-delà de ces différences majeures par rapport à la respiration physiologique, c’est-à-dire que les ventilateurs mécaniques pressurisent le système respiratoire, et une redistribution hétérogène de PL se produit lors de la ventilation à pression positive (30). Cette redistribution hétérogène de la PL associée à des réglages ventilatoires inappropriés pourrait être responsable à la fois de lésions mécaniques (barotraumatismes, volutraumatismes) et biologiques des poumons (lésions de la matrice extracellulaire dues à l’ouverture et à la fermeture cycliques des petites voies respiratoires et à une réponse inflammatoire accrue) conduisant à des VILI et des PPC.

D’autre part, une redistribution typique de la ventilation se produit lors de la ventilation à pression positive, en particulier lorsque le blocage neuromusculaire est également introduit. Pendant la ventilation obligatoire contrôlée (CMV), l’étendue principale de la ventilation est déplacée vers les régions antérieures non dépendantes et moins perfusées du poumon, ce qui entraîne une inadéquation V / Q et une atélectasie de l’étendue dans les régions pulmonaires dépendantes (31). Ces différences observées sont basées sur l’excursion altérée du diaphragme. Le mouvement de la partie postérieure dépendante du diaphragme a diminué de manière significative, mais plutôt à la partie antérieure non dépendante pendant la ventilation contrôlée, même lorsque de faibles volumes de marée ont été appliqués (35-37). Ces différences ne pouvaient être que plus ou moins égalisées lorsque les volumes de marée étaient augmentés, mais subsistaient également indépendamment du fait que les modes PCV ou PSV soient utilisés, cependant certains auteurs ont suggéré la supériorité du PSV sur le CMV ou le SB (32,35,37- 39). De plus, lorsque des ANM sont utilisés, la redistribution de l’excursion diaphragmatique et les déficiences ventilatoires concomitantes deviennent beaucoup plus frappantes.

Maintenir la respiration spontanée pendant la chirurgie thoracique: LENTES, une nouvelle approche

La chirurgie thoracique est considérée comme à haut risque pour les PPC. Ce risque a une double origine: plusieurs facteurs de risque liés à la chirurgie et les facteurs de risque liés au patient sont en arrière-plan. Les patients devant subir une chirurgie thoracique ont généralement des antécédents médicaux de longue date de maladie pulmonaire, la plupart d’entre eux fument et ont une mécanique respiratoire et des échanges gazeux altérés. Une autre proportion de patients présente une morbidité pulmonaire ou intrathoracique aiguë (p. ex. abcès pulmonaire, empyème thoracique, etc.). En un mot: la chirurgie thoracique est une intervention à haut risque chez un patient à haut risque, qui constitue un défi pour l’anesthésiste.

Le mode ventilatoire de référence pour la chirurgie thoracique a été considéré comme une ventilation mécanique invasive à un poumon (OLV) pendant des décennies. OLV sous anesthésie générale était nécessaire dans la plupart des procédures thoraciques ouvertes, en particulier dans la chirurgie thoracoscopique assistée par vidéo (CUV). L’OLV peut être obtenu en utilisant un tube endotrachéal à double lumière ou certains types d’inhibiteurs bronchiques. L’utilisation de ces dispositifs des voies respiratoires fournit des conditions adéquates pour l’isolement du poumon droit ou gauche et pour la chirurgie. De plus, OLV avait une justification physiopathologique: l’altération des échanges gazeux (hypoxie progressive, hypercapnie et vasoconstriction pulmonaire hypoxique) due à l’effondrement du poumon opéré lors d’un pneumothorax chirurgical avec maintien du SB était bien connue et considérée comme intolérable (40,41).

Au cours des dernières décennies, l’utilisation généralisée de techniques combinées d’anesthésie régionale (péridurale, locale et plane) et d’anesthésie générale ainsi que le développement technique de l’équipement ventilatoire, ainsi que l’amélioration de la chirurgie thoracique invasive minimale ont permis d’effectuer une chirurgie thoracique sur des patients éveillés ou uniquement sous sédation minimale (consciente) en SB (41). De plus, grâce à des recherches approfondies, le pneumothorax chirurgical peut aujourd’hui être considéré comme une technique sûre qui permet le maintien du SB pendant les procédures de chirurgie thoracique. La technique est appelée chirurgie thoracoscopique non intubée (LENTES) ou CUVES non intubées (NIVATS), tandis que les CUVES réalisées sous anesthésie générale sont communément appelées GAVATS dans la littérature. Les LENTES peuvent également être effectuées avec ou sans insertion du masque laryngé dans les voies respiratoires.

LENTES permet le maintien de la SB tout au long de l’intervention chirurgicale offrant plusieurs avantages (notamment la prévention des baro-, volu et atélectricité, la redistribution ventrale de la ventilation et l’atténuation de la réponse inflammatoire) par rapport à la ventilation mécanique intermittente à pression positive (IPPV) (42). En ce qui concerne la population de patients commune prévue pour une chirurgie thoracique, le SB peut également protéger contre les effets nocifs du VPPI, de sorte que le risque de VILI et, par conséquent, le développement de PPC peuvent être réduits, ce qui améliore les résultats, raccourcit le séjour à l’hôpital et réduit les coûts des soins de santé. Les techniques chirurgicales ou anesthésiques des LENTES / NIVATS sont bien décrites, mais il y a quelques pierres angulaires à mentionner. Premièrement, une anesthésie régionale adéquate (péridurale thoracique, blocage du nerf intercostal ou paravertébral) complétée avec ou sans blocage du plan serratus est essentielle, et une infiltration du nerf vagal avec des anesthésiques locaux — pour la prévention de la toux et de la bradyarythmie pendant la procédure — est suggérée. Selon certains auteurs, une anesthésie péridurale thoracique de T1 à T8 seule peut suffire dans la plupart des cas (42-45). Une fois que le pneumothorax chirurgical est effectué et que le poumon non dépendant est effondré, le patient peut devenir dyspnéique ou tachypnéique, des signes de détresse respiratoire et de panique peuvent survenir, donc la plupart des cas de LENTES sont effectués sous sédation. L’option la plus populaire est la sédation au propofol par perfusion contrôlée par cible (ICT) guidée par une surveillance de la profondeur de l’anesthésie atteignant le niveau de sédation chirurgicale (42). Dans tous les cas, un titrage incrémental des analgésiques opioïdes peut également être utilisé. Tous les auteurs dans le domaine des LENTES conviennent que l’hypoxie et l’hypercapnie modérées résultant d’une acidose respiratoire légère et non significative sont fréquentes lors d’une chirurgie thoracique éveillée non intubée. Ces modifications se résolvent en quelques minutes à quelques heures après une opération réussie (19,22,23,24,42). La récupération postopératoire est également rapide: les patients sont autorisés à boire des liquides clairs 1 heure après l’opération, les exercices de respiration et la mobilisation peuvent être démarrés dès que possible, pratiquement déjà dans l’unité de soins post-anesthésie (42). D’autres avantages des LENTES par rapport aux GAVATS conventionnels sont la diminution de la survenue de nausées et de vomissements postopératoires (VPNP), les soins infirmiers moins fréquemment requis et la durée de séjour à l’hôpital réduite (19). Le principal inconvénient est qu’en cas de détérioration peropératoire, l’intubation endotrachéale et la conversion en OLV conventionnelle peuvent être difficiles. De plus, les LENTES nécessitent une pratique, des compétences et une excellente coopération interdisciplinaire entre l’anesthésiste et le chirurgien.

Conclusions

Malgré les résultats prometteurs et convaincants des récents essais cliniques, la ventilation protectrice pulmonaire est restée un « sujet brûlant » parmi les chercheurs dans le domaine de l’anesthésie et des soins intensifs. Malgré la physiopathologie bien évaluée de VILI et les efforts déployés au cours des dernières décennies pour éliminer ces facteurs physiopathologiques, l’incidence des PPC n’a pas pu être réduite de manière significative. Ni la ventilation à faible volume courant, ni l’utilisation de niveaux modérés de PEEP et l’utilisation régulière des bras seuls ou en combinaison n’auraient pu résoudre ce problème de santé mondial: le concept LPV semble être une recherche du « Saint Graal ». La raison en est peut-être que le support ventilatoire mécanique appliquant une pression positive intermittente, quel que soit le mode de ventilation (mode à double commande commandé, assisté ou intelligent), est pour le moins non physiologique.

L’individualisation des paramètres ventilatoires et le maintien de la respiration spontanée physiologique pendant la ventilation mécanique peuvent offrir la possibilité d’améliorer davantage.

Remerciements

Aucun.

Footnote

Conflits d’intérêts : Les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêts à déclarer.

Déclaration d’éthique: Les auteurs sont responsables de tous les aspects du travail en veillant à ce que les questions liées à l’exactitude ou à l’intégrité de toute partie du travail soient examinées et résolues de manière appropriée.

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