During mechanical ventilation the respiratory system is
affected by two pumps, the ventilator controlled by the physician
and the patients own respiratory muscle pump controlled by the
patient. Patient-ventilator interactions is mainly an expression of
the function of these two controllers, which should be in harmony
if the results is to be appropriate for the patient. Interactions
patient-ventilateur Kondili et al., BJA 2003;91: 106-19
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Ventilation spontane-assiste Inspiration dclenche par le
patient Dclenchement s/ signal en dbit ou en pression Volume ou
pression consigne Temps inspiratoire dtermin par le ventilateur
Kacmarek & Hess, 65-110, in Tobin MJ Principles & Practice
of Mechanical Ventilation, 1994 Pilbeam SP, 188-223, in Pilbeam SP
Mechanical Ventilation, 1998 Temps inspiratoire dtermin par le
patient Modes ventilatoires synchrones avec le patient Pas de
frquence propre du ventilateur Soutien ventilatoire partiel
Aslanian & Brochard, 817-846, in Marini & Slutsky
Physiological basis of Mechanical Ventilation 1998
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Dbut Ti neural Dbut Insufflation Machine Fin Ti neural (Pmus)
Fin Ti neural (EMG) Fin Insufflation Machine Fernandez et al.,
AJRCCM 1999; 159:710-9
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PHASE INSP MACHINE (Ti mach) PHASE INSP PATIENT (Ti neural) T
neural tot T tot machine Fernandez et al., AJRCCM 1999; 159:710-9
ASYNCHRONIE
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P appl = P mus +P aw = (VTE rs )+(V'IR rs ) Feedback:
neuro-mcanique chimique Feedback: trigger pressions cyclage Profil
volume en f(t)
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Contrle respiratoire Gnrateur de rythme IntensitTiming SIGNAL
DE SORTIE MOTEUR Affrences Musculaires Rcepteurs Pulmonaires
Rcepteurs VAS Hormones Drogues Temprature Emotions Sensations
Exercice Veille Sommeil Chmorcepteurs Centraux Priph
Cardiovasculaire
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Profils ventilatoires Pression inspiratoire Dure de la
pressurisation Pente de pressurisation Intensit de leffort insp.
Dure de leffort insp. Pente de pressurisation D'aprs Yamada &
Du, J Appl Physiol 2000; 88: 2143-2150
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Ventilateur - trigger inspiratoire - fonction de pressurisation
- niveaux de pression - consigne de cyclage Patient - ti neural -
fonction de pressurisation - Pmus max - te neural Paramtres rguls
D'aprs Yamada & Du, J Appl Physiol 2000; 88: 2143-2150
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Ti neural Te neuralTi neural
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Consquences dltres des asynchronies patient-ventilateur Besoins
en Sdation WOB Lsions Muscles respiratoires Hyperinflation
dynamique Sevrage prolong Dure de Sjour Cots Nilsestuen and Hargett
Resp Care 2005; 50: 202-32 Tobin AJRCCM 2001; 163: 1059-1063
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Patients ventils au long cours Patients avec et sans
Asynchronie Chao et al. CHEST 1997; 112:1592-99
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Echec de dclenchement et sevrage Chao et al. Chest
1997;112:1592 Dclenchement 155 patients 57% WS Efforts non
rcompenss 19 patients 16% WS 80 40 0 -40 Pes Flow Paw
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Asynchronie patient-ventilateur: prvalence Thille et al.,
Intensive Care Med 2006; 32: 1515-1522 62 pts en VM > 24 h
Indice d'asynchronie = _______ n vnements________ x 100 (frq.
ventilateur + frq. efforts ineff.) Svre si > 10% Efforts
inspiratoires inefficaces Double dclenchements Auto-dclenchements
Cycle court (suggre cyclage prcoce) Cycle prolong (suggre cyclage
tardif)
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Asynchronie patient-ventilateur: prvalence Thille et al.,
Intensive Care Med 2006; 32: 1515-1522 62 pts en VM > 24 h 15
pts (25%) avec indice d'asynchronie > 10 % mdiane 26 % (18-37)
Evnements: Efforts inefficaces 85 % Double dclenchement 13 %
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Thille et al. ICM 2006; 32: 1515-22 Effet de lasynchronisme
patient - ventilateur sur la dure de VM et le pronostic
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Les rglages de lAI (Hors alarmes) FiO2AI ETS PEP Trigger Insp
Pente Pression Dbit OPTIONNEL
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How is mechanical ventilation employed in the intensive care
unit ? An international utilization rewiew Esteban et al. Am J
Respir Crit Care Med 2000; 161: 1450-1458 How is mechanical
ventilation employed in the intensive care unit ? An international
utilization rewiew Esteban et al. Am J Respir Crit Care Med 2000;
161: 1450-1458 Sevrage 412 ICUs 1'638 pts 412 ICUs 1'638 pts 32-40
4-8 24-32 3-21 7-12 95 % CI %
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Rponse l'effort inspiratoire ("Trigger") Pressurisation Cyclage
I:E Paw Temps Niveau d'AI Aide inspiratoire MacIntyre et al., Chest
1990; 97: 1463-1466 Tobin et al., Am J Respir Crit Care Med 2001;
163: 1059-1063
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Paw Temps Rponse l'effort inspiratoire ("Trigger")
PEP 0 5 2 Seuil -3 Phase Prtrigger Phase Posttrigger a b Rponse
du ventilateur la demande Phase pr et post trigger
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Richard et al., Intensive Care Med 2002; 28:1049-1057
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New generation Previous generationPiston/turbine
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Effort de dclenchement Leung et al, AJRCCM 1997;155:1940 Temps,
sec 0 1 2 3 4 1 0 20 10 0 -5 10 0 -5 Flow L/sec P aw cm H 2 O P es
cm H 2 O Dbut Effort Insp Ouverture Valve Cyclage I:E
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Leung et al, AJRCCM 1997;155:1940 Post-Trigger PTP, cm H 2 O.s
20 15 10 5 0 r = 0.78 0 20 40 60 Respiratory Drive (dP/dt), cm H 2
O/s Effort in Post-Trigger Phase is Proportional to Drive at Breath
Onset
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Effets proinflammatoire dun effort inspiratoire contre charge
rsistive (75% vs 35% Pmax) N = 11 sujets sains Vassilakopoulos et
al.Am Journal Physiol 1999; 277:R1013-1019
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Load-Induced Structural Injury Orozco-Levi et al. AJRCCM
2001;164:1734
Efforts inspiratoires inefficaces Fabry et al., Chest 1995;
107: 1387-1394
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Asynchronie de dclenchement Chao et al., Chest 1997; 112:
1592-1599 Mode assist-contrl , PEP
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Echec de dclenchement 1030 Flow L/sec P aw cm H 2 O P es cm H 2
O 20 3 0 -2 20 0 5 0 -10 0 Leung et al, AJRCCM 1997;155:1940 * * *
* * * * * *
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Mode assist-contrl , PEP Mode assist-contrl , PEP 10 cmH 2 O
Asynchronie de dclenchement Chao et al., Chest 1997; 112:
1592-1599
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Determinants de lchec de dclenchement Volume Courant Temps
Expiratoire PEEP I,dyn, cm H 2 O 510 480 450 100 0 1.6 1.4 1.2 1.0
0 4.5 4.0 3.5 3.0 0.5 0.0 p < 0.02p < 0.001 Cycles precedent
un dclenchement Leung et al AJRCCM 1997;155:1940 Cycles prcdent un
non dclenchement
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Leung et al, AJRCCM 1997;155:1940 Determinants des efforts
inefficaces PEEP i, rs, cm H 2 O Resistance, cm H 2 O/L/s
Elastance, cm H 2 O/L 04020 6040200 480 Wasted PTP, cm H 2 O.s/min
10 0 5 0 5 0 5 r=0.85r=-0.61 r=0.77
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BPCO: problme de la PEP intrinsque (PEPi) Pao 0 cmH 2 O Pao 0
cmH 2 O Ppl 0 -> -2cmH 2 O Ppl +10 -> -2cmH 2 O Normal PEPi
10 cmH 2 O P 2 cmH 2 O P 12 cmH 2 O Palv +10 -> -2 cmH 2 O Palv
0 -> -2 cmH 2 O Pao + 10 cmH 2 O (PEEP) Ppl +10 -> +8cmH 2 O
PEPi 10 cmH 2 O P 2 cmH 2 O Palv +10 -> +8 cmH 2 O
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Application de PEPe en prsence de PEPi: effet sur les efforts
inspiratoires inefficaces Nava et al., Intensive Care Med 1995; 21:
871-879 i/50 PTPi (cmH2O/s -1 ) * * p < 0.05
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Giulani, AJRCCM, 1995
Page 42
Am J Respir Crit Care Med 1998; 157: 135-143
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Nature Medicine 1999; 5: 1433-1436
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Sinderby et al, Nature Med 1999;5:1433 Time (s) Pressure and
Neural Triggering Neural trigger Airway pressure (cm H 2 O) Airway
pressure (cm H 2 O) Diaphragmatic electrical activity (a.u.)
Diaphragmatic electrical activity (a.u.) 0 10 0 0 0 0 2030 Trigger
threshold Airway pressure trigger
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Sonde NAVA
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Sonde NAVA : Mise en Place
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F = 60/min F = 24/min BPCO : VSAI 15 PEEP 5 - ETS 20%
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BPCO : NAVA 5 cmH2O/volts PEEP 5
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Asynchronie de dclenchement: dterminants principaux Facteurs
lis au ventilateur Affectant le seuil de dclenchement Faible
sensibilit du "trigger" "Trigger" en pression
Rsistance/compliance/fuite s/circuit Influenant l'auto-PEEP VT lev
Dbit inspiratoire faible Facteurs lis au patient Affectant la
pression inspiratoire Hyperinflation marque Faiblesse muscles
respiratoires Volet costal/sternal Influenant l'auto-PEEP Demande
ventilatoire leve Constante de temps leve Y
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Pressurisation Paw Temps
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Bonmarchand et al., Crit Care Med 1999; 27: 715-722 W insp
(J/L, % SB) Time to PS (sec) * * * P < 0.05 vs. * t 0.1, t.0.5
Restrictive patients W insp (J/L) P < 0.05 vs. * t 0.1, t.0.5 *
** Bonmarchand et al., Intensive Care Med 1996; 22: 1147-1154
Obstructive patients Time to PS (sec) Importance de la pente de
pressurisation
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Pente de pressurisation et confort Chiumello et al. Eur Respir
J 2001; 18: 107-114 n = 10 pts intubs
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Page 58
Niveau d'AI Paw Temps
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Aide inspiratoire et charge impose aux muscles respiratoires
Brochard et al. Am Rev Respir Dis 1989; 139: 513-521 PS cmH 2 O % 8
patients avec BPCO, intubs et en sevrage de la VM
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Leung et al., Am J Respir Crit Care Med 1997; 155: 1940-1948 n
inspiratory attempts/min. % support Niveau d'aide inspiratoire et
efforts inspiratoires inefficaces
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Asynchronie patient-ventilateur: incidence Thille et al.,
Intensive Care Med 2006; 32: 1515-1522
Page 62
Efforts inspiratoires inefficaces et niveau d'AI Thille et al.,
Ranimation 2007; 16 (Suppl 1): S170 n = 11 pts, AI 19 2 -> 13 2
cmH 2 O Efforts ineff. % Frq resp. (n/min.) PTP (cmH 2 O.s/min.) *
# * p < 0.01 vs. AI 19; # p < 0.05 vs. AI 19
Rglage automatique de l'AI Dojat et al., Am J Respir Crit Care
Med 2000;161:1161-1166 0 5 10 15 20 25 30 35 40 AI rgle par
clinicien % dure totale VM avec profil respiratoire inacceptable 0
10 20 30 40 50 60 70 * p < 0.05 % dure totale VM avec P 0.1 4
cmH 2 O 10 patients Non-critique Critique AI rgle par systme expert
AI rgle par clinicien AI rgle par systme expert * p < 0.01 PS 17
419 6 cmH 2 O
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Cyclage I:E Paw Temps
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Page 67
Les systmes darrt de linspiration en Aide Inspiratoire secondes
dclenchement PEP = 10 cmH 2 O 20 40 20 30 20 10 0 0 Dbit ( l.min -1
) Paw ( cmH 2 0 ) 10 Le dbit de coupure Le dpassement du niveau
daide inspiratoire La limitation du temps inspiratoire
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Ventilateur Cyclage en Dbit Cyclage en pression Cyclage en
temps PB 7200 5 l/min PEP + AI + 1.5 cmH2O 3 sec PB 840 1 - 80 %
dbit de pointe PEP + AI + 1.5 cmH2O 3 sec PB 740/760 10 l/min ou 25
% dbit de pointe PEP + AI + 3 cmH2O 3.5 sec Servo 900C 25% dbit de
pointe PEP + AI + 3 cmH2O 80 % du temps de cycle rgl Servo 300 5 %
dbit de pointe PEP + AI + 20 cmH2O 80 % du temps de cycle rgl
Servoi 1 - 40 % dbit de pointe Limite de HP
Cyclage tardif Temps expiratoire -> vidange pulmonaire
Hyperinflation dynamique/PEPi Dlai de trigger Effort insp. Efforts
inspiratoires inefficaces Charge impose muscles resp. Parthasaraty
et al., Am J Respir Crit Care Med 1998; 158: 1471-1478 Jubran et
al., Am J Respir Crit Care Med 1995; 152: 129-136
Page 82
1 min Parthasarathy, AJRCCM 2002;166:1423 C 4 -A 1 O 3 -A 2 ROC
LOC Chin Leg VTVT RC AB SpO 2 EKG Assist-ControlPressure Support
Arousal
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0 25 50 75 100 Arousals plus Awakenings per hour Parthasarathy,
AJRCCM 2002;166:1423 Assist Control Pressure Support p