Nouveaux indicateurs de gravité de l’ARDS : Driving ...
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Nouveaux indicateurs de gravité de l’ARDS : Driving pressure vs. Mechanical Power
Jean-Marie FOREL
Médecine Intensive Réanimation
AP-HM, CHU Nord, Marseille
Aucun conflit d’intérêt
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Ce qui est connu pour limiter les VILI et améliorer le pronostic du SDRA
• Diminution du volume courant à 6 mL/kg
• Diminuer la Pplat < 30 cm H2O
The ARDS Network, ARMA, NEJM, 2000
The ARDS Network, ARMA, NEJM, 2000
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Ce qui reste débattu pour limiter les VILI et améliorer le pronostic du SDRA
• Réglage de la PEEP ?
• Diminution de la pression motrice ?
The NHLBI ARDS Clinical Trials Network, NEJM, 2004 Meade et al, JAMA, 2008 Mercat et al, JAMA, 2008 ART investigators et al, JAMA, 2017
Amato et al, NEJM, 2015
PEEP M
ort
alit
é Hypothèse débattue
?
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Ce qui reste largement inconnu pour limiter les VILI et améliorer le pronostic du SDRA
• FR ??
• Débit d’insufflation ??
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Les concepts Driving pressure
DP = Pplat – PEEPtotal
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Compliance = variation de volume / variation de pression = ∆V/∆P = Vt / Driving Pressure DP = Vt / Compliance
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DP « rapporte » le Vt insufflé à la compliance du malade DP « rapporte » le Vt insufflé aux « caractéristiques pulmonaire et pariétale du malade » (« baby lung », anomalie compliance thorax)
Compliance « pente » basse
Compliance « pente » haute
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Les applications cliniques Driving Pressure
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A
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• = Energie transmise au système respiratoire par unité de temps J/min
= Energie par cycle respiratoire (J) x FR (/min)
Gattinoni el al, ICM, 2016
Les concepts Mechanical power
Lavoisier 1743-1794
Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme
T’es sûre !
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• Dérivée de l’équation de mouvement du système respiratoire
• Variable unique intégrant l’ensemble des paramètres potentiellement délétères de la ventilation mécanique : • ∆P (pression motrice)
• ∆V (volume courant)
• Fréquence respiratoire
• Débit inspiratoire
• PEEP
Gattinoni el al, ICM, 2016
Les concepts Mechanical power
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PUISSANCE MECANIQUE TOTALE (J/min) : 0,098.FR.∆V.(PEEP + ∆P.½ + (PPic – PPlat))
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A + B+ C = Energy tot Energy X Time = Power (time = FR c/min)
Resistive energy
Elastic energy (Vt)
Elastic energy (PEEP)
PUISSANCE MECANIQUE TOTALE (J/min) : 0,098.FR.∆V.(PEEP + ∆P.½ + (PPic – PPlat))
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Vt ou DP ou débit insp. augmente de 20 % MP augmente de 37 % (X1,8)
FR augmente de 20 % MP augmente de 27 % (X1,4)
PEEP augmente de 20 % MP augmente de 6 %
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Fréquence respiratoire et débit inspiratoire
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Fréquence respiratoire et débit inspiratoire
VT = 38 mL/kg FR : de 3 à 15/min
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12 J/min
VT = 38 mL/kg FR : de 3 à 15/min Cressoni el al, Anesthesiology, 2016
- +
25 Joules/min
Transpulmonary MP
12 Joules/min
Respiratory system (poumon+paroi) MP
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18 m
25 Joules/min
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12 J/min
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Pplat
PEEP
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PUISSANCE MECANIQUE TOTALE (J/min) : 0,098.FR.∆V.(PEEP + ∆P.½ + (PPic – PPlat))
Les applications cliniques Mechanical power
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A
Driving pressure
Compliance RS Plateau Pressure
Mechanical Power
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Serpa Neto el al, ICM, 2018
• 2 cohortes observationnelles : MIMIC-III et e-ICU
• 8207 Patients sous ventilation mécanique invasive > 48 heures
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eFigure 6 – Association between mechanical power and in-hospital mortality according to the presence of ARDS in the
first days
ARDS: Acute Respiratory Distress Syndrome
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Zhang el al, ICM, 2019
• 8 essais contrôlés randomisés au cours du SDRA
• 5159 ARDS
Mechanical Power PBW
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PUISSANCE MECANIQUE TOTALE (J/min) : 0,098.FR.∆V.(PEEP + ∆P.½ + (PPic – PPlat))
Elastic (PEEP)
Elastic (Vt)
Resistive
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Cally, Forel in preparation
Acurasys 339 SDRA 306exploitables
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COMPOSANTE ELASTIQUE LIEE AU VT INDEXEE Cally, Forel in preparation
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Limites du Mechanical Power
• Effet baguette magique vs. Variable unificatrice (rôle de hémodynamique pulmonaire, de l’O2 dans les VILI ?)
• Rapporter MP/quantité de poumon disponible (/PBW, X CLprédite/Clobs, /CRF)
• Rapporter le MP aux poumons Poeso pour MPtranspulmonary
• Rôle discuté de la PEEP dans son calcul
• MP expiratoire ? (« rien ne se perd… »)
• Calcul du MP en mode en pression +/- VS à confirmer
• Intégrer la durée d’exposition à un MP élevé (durée VM)
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Conclusion Driving Pressure
• Simple (Pplat – PEEP), seuil 15 cm H2O?
• DP = Vt/C = « rapporte » le Vt insufflé à la compliance du malade
• Manque de preuve (0 RCT)
Mechanical Power
• Intègre « tous » les paramètres de la VM participant aux VILI (Vt, DP, FR, Débit)
• Porte l’intérêt sur des éléments négligés (FR, débit inspiratoire)
• Ne semble pas faire mieux que Vt, Pplat pour le pronostic (en l’état actuel)
• Nouvel éclairage sur les études négatives pour haute PEEP (trop haut transfert d’énergie ?)
• L’avenir : • Poursuivre expérimental (PEEP?) • S’intéresser à la partie expiratoire (restitution d’énergie) • RCT MP sup 12 vs inf 12 • Mode ventilatoire limitant le MP
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Merci de votre attention
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Figure 3. Association entre probabilite de deces a J90 et composante elastique liee au VT de la puissance mecanique de ventilation apres ajustement sur l’age, l’IGS II sans l’age a l’inclusion, le rapport PaO2/FiO2 a l’inclusion, le pH a l’inclusion et le groupe de randomisation.
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• Et la dissipation de l’energie lors de l’expiration 50) Goebel U, Haberstroh J, Foerster K, et al. Flow-controlled expiration: a novel ventilation
mode to attenuate experimental porcine lung injury. Br J Anaesth 2014;113(3):474-83. doi:
10.1093/bja/aeu058.
51) Borgmann S, Schmidt J, Goebel U, Haberstroh J, Guttmann J, Schumann S. Dorsal
recruitment with flow-controlled expiration (FLEX): an experimental study in mechanically
ventilated lung-healthy and lung-injured pigs. Crit Care. 2018 Sep 29;22(1):245. doi:
10.1186/s13054-018-2168-9
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Pplateau and Driving pressure = incomplete slices of the inflation energy applied during each cycle-
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Composantes de la puissance mécanique de ventilation et mortalité au cours du SDRA : analyse secondaire de l’étude ACURASYS
Dr Radj CALLY
Présentation du jeudi 10 octobre 2019
Pour l’obtention du DESC de Réanimation médicale
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INTRODUCTION
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Puissance mécanique de ventilation
• = Energie transmise au système respiratoire par unité de temps J/min
= Energie par cycle respiratoire (J) x FR (/min)
• Dérivée de l’équation de mouvement du système respiratoire
• Variable unique intégrant l’ensemble des paramètres potentiellement délétères de la ventilation mécanique : • ∆P (pression motrice)
• ∆V (volume courant)
• Fréquence respiratoire
• Débit inspiratoire Gattinoni el al, ICM, 2016
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∆V.∆P.½
+ ∆V.(PPic – PPlat)
+ ∆V.PEEP
ENERGIE PAR CYCLE :
∆V.(∆P.½ + (PPic – PPlat) + PEEP)
PUISSANCE MECANIQUE TOTALE (J/min) : 0,098.FR.∆V.(PEEP + ∆P.½ + (PPic – PPlat))
Composantes principales : - Élastique liée à la PEEP - Elastique liée au volume courant - Résistive
Composantes composites : - Elastique totale (élastique liée à la PEEP et
élastique liée au volume courant) - Elastique liée au volume courant et
résistive
Gattinoni el al, ICM, 2016
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• Evaluer l’association entre la puissance mécanique et le devenir des patients atteints de SDRA modéré à sévère issus de l’essai ACURASYS (mortalité et durée de ventilation mécanique)
• En considérant la puissance mécanique : • Totale
• Suivant ses 3 composantes principales = • Elastique liée à la PEEP
• Elastique liée au volume courant
• Résistive
Objectif de l’étude
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PATIENTS ET METHODES
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Patients
• Ensemble des patients de l’essai ACURASYS (n = 339)
(essai contrôlé randomisé, en double aveugle, contre placebo ayant évalué la curarisation systématique et précoce par cisatracurium des patients présentant un SDRA avec rapport PaO2/FiO2 < 150 sous PEEP ≥ 5 cmH2O)
• Protocole de ventilation « protectrice » pour les 2 bras de randomisation
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Variables
• Caractéristiques démographiques et cliniques
• Variables ventilatoires (VT ,VT indexé au poids idéal théorique, PEEP, PPlat, ∆P, FR, compliance)
• Paramètres gazométriques
• Puissance mécanique totale = 0,098.FR.∆V.(PEEP + ½.∆P + (PPic – PPlat)
• Composantes principales : • Elastique liée à la PEEP = 0,098.FR.∆V.PEEP
• Elastique liée au volume courant = 0,098.FR.∆V.½.∆P
• Résistive = 0,098.FR.∆V.(PPic-PPlat)
• Composantes composites : • Elastique totale = élastique liée à la PEEP + élastique liée au volume courant
• Elastique liée au volume courant + résistive
- À l’inclusion - Valeur moyenne sur les 2 premiers jours après l’inclusion
- brute - indexée au poids idéal théorique
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Critères de jugement
• Critère de jugement principal : mortalité à J90
• Critère de jugement secondaire : nombre de jours vivant et sans ventilation mécanique à J90
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Analyse statistique
Patients vivant vs décédés à J90
• Analyse univariée
• Courbes de Kaplan-Meier en fonction de la valeur médiane de la puissance mécanique
• Analyse multivariée : modèles de régression logistique
performances de prédiction des modèles évaluées par l’aire sous la courbe ROC et comparées
Nombre de jours vivant et sans ventilation mécanique à J90
• Test de corrélation de Spearman avec variables ventilatoires et types de puissance mécanique
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RESULTATS
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Tableau 3. Comparaison des différents types de puissance mécanique à la mortalité à J90 en régression logistique : Valeurs brutes
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Figure 3. Association entre probabilite de deces a J90 et composante elastique liee au VT de la puissance mecanique de ventilation apres ajustement sur l’age, l’IGS II sans l’age a l’inclusion, le rapport PaO2/FiO2 a l’inclusion, le pH a l’inclusion et le groupe de randomisation.
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Tableau 4. Comparaison des différents types de puissance mécanique à la mortalité à J90 en régression logistique : Valeurs indexées au poids idéal théorique
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Aucune différence sur la performance de prédiction de la mortalité à J90 entre les différents modèles intégrant les différentes variables ventilatoires et les différents types de puissance mécanique (brute ou indexée)
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Nombre de jours vivant et sans ventilation mécanique à J90 • Corrélation négative avec tous les types de puissance mécanique (brute ou
indexée) à l’exception de la composante résistive
• Corrélation avec tous les paramètres ventilatoires testés à l’exception du VT et du VT indexé au poids idéal théorique
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DISCUSSION
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Forces
• 1ère étude à analyser séparément les différentes composantes de la puissance mécanique
• Patients atteints de SDRA modéré à sévère (PaO2/FiO2 < 150)
• Explore l’hypothèse selon laquelle, à énergie équivalente, chaque type de puissance mécanique a un impact différent en termes de lésions induites par la ventilation :
• Structures différentes sur lesquelles l'énergie s’exerce ? • Absorption et restitution différente de l’énergie ?
• Intérêt de la composante composite élastique totale ?
• Intérêt de la valeur moyenne sur les 2 premiers jours après inclusion
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Limites
• Pas de possibilité d’indexation de la puissance mécanique à la surface alvéolaire fonctionnelle
• Pas d’intérêt démontré de l’indexation au poids idéal théorique
• Pas de supériorité démontrée de la puissance mécanique ou de ses composantes sur la prédiction de la mortalité à J90 par rapport à des variables ventilatoires plus classiques
• Puissance mécanique basée sur l’idée d’une compliance linéaire aux volumes et pressions considérés
• Analyse secondaire d’un seul essai contrôlé randomisé
• Valeurs moyennes sur les 2 premiers jours après inclusion : exclusion des décès précoces
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CONCLUSION
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Chez des patients atteints de SDRA avec rapport PaO2/FiO2 < 150 analysés dans le cadre de l’essai ACURASYS :
• La puissance mécanique totale n’était pas associée à la mortalité à J90
• Seule la composante principale élastique liée au VT était associée à la mortalité à J90
• La composante composite élastique totale était associée à la mortalité à J90
• La puissance mécanique ou ses composantes (brutes ou indexées au poids idéal théorique) n’étaient pas supérieure à certains paramètres ventilatoires classiques pour prédire la mortalité à J90
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• Baby lung rapport puissance / capacité
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∆V.∆P.½
+ ∆V.(PPic – PPlat)
+ ∆V.PEEP
ENERGIE PAR CYCLE :
∆V.(∆P.½ + (PPic – PPlat) + PEEP)
PUISSANCE MECANIQUE TOTALE (J/min) : 0,098.FR.∆V.(PEEP + ∆P.½ + (PPic – PPlat))
Composantes principales : - Élastique liée à la PEEP - Elastique liée au volume courant - Résistive
Composantes composites : - Elastique totale (élastique liée à la PEEP et
élastique liée au volume courant) - Elastique liée au volume courant et
résistive
Gattinoni el al, ICM, 2016
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Les concepts Stress Strain
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zaho
To scale externally measured power to the reduced size of the baby lung, one suggested co-factor is to multiply measured power by the ratio of predicted to observed tidal compliance: Cpred/Cobs (33).
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PUISSANCE MECANIQUE TOTALE INDEXEE Cally, Forel in preparation