Variations du volume pulmonaire au cours de la ventilation mécanique : modes ventilatoires et manœuvres positionnelles

par Jean Dellamonica

Thèse de doctorat en Physiopathologie

Sous la direction de Laurent Brochard.

Le président du jury était Gilles Bernardin.

Le jury était composé de Laurent Brochard, Michel Carles, Samir Jaber, Jordi Mancebo.

Les rapporteurs étaient Laurent Papazian, Gilles Hilbert.


  • Résumé

    Le Syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA) est une pathologie fréquente et grave. Son traitement fait appel à la ventilation mécanique qui est indispensable pour maintenir une oxygénation suffisante mais elle peut induire des lésions pulmonaires responsables d'une morbidité importante. Le volume pulmonaire est diminué au cours du SDRA ; sa mesure a longtemps été du domaine de la recherche clinique mais une technique de mesure au lit du patient a récemment été proposée : le lavage de l'azote. Ce travail avait pour but de tester la mesure du volume pulmonaire par la technique du lavage de l'azote dans des conditions d'utilisation comparables à celles du SDRA c'est à dire avec des niveaux de pression expiratoire positive (PEP) et de FiO2 élevés. Une fois cette étape préliminaire validée, nous avons utilisé la mesure du volume pulmonaire pour évaluer le recrutement induit par des réglages de PEP différents et lors de changements de position.Nous avons montré dans l'étude n°1 que les mesures étaient suffisamment précises et reproductibles pour une utilisation clinique. La PEP et le niveau d'oxygénation influençaient peu les mesures. Dans l'étude n°2, le recrutement induit par une PEP de type « recrutement maximal » réglée pour obtenir une pression de plateau (Pplat) entre 28 et 32 cmH2O, a été estimé à partir des mesures de volume pulmonaire comparées à l'augmentation minimale prédite du volume pulmonaire. Une bonne corrélation avec le recrutement mesuré par la technique des courbes pression - volume était trouvée sous réserve d'une élimination des mesures incohérentes.Parallèlement, la mesure du volume pulmonaire et l'oxygénation de patients en SDRA et Acute Lung Injury (ALI) ont été analysées lors de changements de position (Position demi-assise puis assise). Cette étude montre que le volume pulmonaire est augmenté lors de la verticalisation et particulièrement chez les patients augmentant leur oxygénation > 20%. Les patients ne répondant pas au positionnement avaient des volumes pulmonaires plus élevés et qui variaient peu.Les différents travaux réalisés ont permis de montrer la simplicité d'utilisation de la technique. Ceci offre des perspectives de recherche au lit du patient plus accessibles qu'avec les techniques de référence (scanner et dilution de l'hélium), et également des perspectives cliniques. Une approche de la déformation pulmonaire induite par la ventilation (strain) et potentiellement des lésions induites par la ventilation mécanique est rendue possible par la mise à disposition en clinique de cette technique.

  • Titre traduit

    Variation of lung volume during artificial ventilation : effect of position and ventilatory modes


  • Résumé

    The acute respiratory distress syndrome (ARDS) is a frequent and severe form of acute respiratory failure. Mechanical ventilation is the cornerstone of treatment but it may induce a specific form of lung injury (Ventilator induced Lung Injury) responsible for superimposed morbidity and mortality. Lung volume is dramatically decreased during ARDS. Lung volume measurements remained limited to clinical research until recently when the nitrogen washout/washin technique has been adapted for bedside use and implemented in an intensive care ventilator. The aim of this work was to test the nitrogen washout/washin method in clinical conditions of ARDS treatment with high Positive End Expiratory Pressure (PEEP) and high oxygen fraction (FiO2). Once this preliminary validation study was realised, we used the technique to assess the amount of lung recruitment induced by PEEP and positioning.We showed in the first study that accuracy and reproducibility of the technique were acceptable. PEEP and FiO2 had a minor influence on measurements. In the second study, the recruitment induced by a “maximal recruitment” PEEP set to obtain a plateau pressure between 28-32 cmH2O has been estimated using end-expiratory lung volume (EELV) measurements. A significant correlation was found between the recruitment measured on Pressure/Volume curves and the recruitment estimated comparing the predicted minimal increase in lung volume and the true increase in EELV.In a third study, we have evaluated the concomitant effects of verticalization on EELV and oxygenation following a change from supine to semi recumbent, seated and back to supine position. In this third study, verticalization (seated position) resulted in a significant concomitant increase in lung volume and oxygenation. Interestingly, patients responding to verticalization had lower EELV at baseline than non-responders. Only the group of patients increasing their PaO2/FiO2>20% during verticalization had a significant increase in their EELV compared to non-responders.These three studies confirmed the feasibility of the technique, easier than the gold standard techniques (helium dilution or CT scan), and offering both research and clinical perspectives. This technique should also allow an easier approach of the strain induced by ventilation and assess the risk of ventilation induced lung injury.


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