Apport de la tomographie par impédance électrique pour personnaliser la ventilation mécanique au cours du syndrome de détresse respiratoire aigu réfractaire traité par ECMO veino-veineuse

Contribution of Electrical Impedance Tomography to individualize the mechanical ventilation settings for Extracorporeal Membrane Oxygenation-treated patients with Severe Acute Respiratory Distress Syndrome

• Auteur / Autrice : Guillaume Franchineau
• Direction : Matthieu Schmidt
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie respiratoire
• Date : Soutenance le 17/12/2021
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physiologie, physiopathologie et thérapeutique
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité de recherche sur les maladies cardiovasculaires, du métabolisme et de la nutrition (Paris ; 2014-....)
• Jury : Président / Présidente : Laurent Papazian
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alexandre Demoule
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Guillaume Carteaux, Rémi Coudroy

Mots clés

Mots clés contrôlés

Physiologie

Respiration artificielle

Monitorage médical

Impédance électrique

Tomographie

ECMO (médecine)

Syndrome de détresse respiratoire aiguë de l'adulte

Mots clés libres

Syndrome de détresse respiratoire aiguë

Oxygénation extracorporelle sur membrane

Impédance bioélectrique

Décubitus ventral

Lavage broncho-alvéolaire

Ventilation mécanique

Acute respiratory distress syndrome

Extracorporeal membrane oxygenation

Electrical impedance tomography

Prone position

Bronchoalveolar lavage

Mechanical ventilation

Résumé

L’utilisation d’outils de monitorage semble indispensable afin de mieux appréhender les conséquences physiopathologiques de la ventilation mécanique aux patients assistés par ECMO veino-veineuse pour syndrome de détresse respiratoire aigüe (SDRA) réfractaire. La tomographie par impédance électrique (EIT) permet la quantification de la distribution du volume courant (VT) au sein du parenchyme pulmonaire lors d’une épreuve de titration de pression expiratoire positive (PEEP) et illustre l’hétérogénéité des atteintes de SDRA entre les patients, se confirmant par une grande variabilité du niveau de « PEEP optimale ». Nous avons montré également que l’EIT permet de visualiser la redistribution du VT des zones antérieures vers les zones postérieures au fil d’une séance de décubitus ventral. La visualisation de la distribution du VT avant la procédure pourrait permettre d’anticiper la réponse du patient. De plus, il semble nécessaire de réévaluer les paramètres de ventilation mécanique au cours de la séance de décubitus ventral. Enfin, nos résultats illustrent l’impact négatif potentiel du lavage broncho-alvéolaire sur la ventilation régionale sur les patients sans anomalie pulmonaire ou présentant un SDRA modéré. A l’inverse, les patients présentant un SDRA moyen ou sévère ne semblaient être que très peu impactés, que ce soit sur la ventilation régionale, le volume pulmonaire de fin d’expiration, les gaz du sang ou la compliance globale. Nos travaux suggèrent que l’EIT pourrait représenter un outil important dans l’exploration physiopathologique de la ventilation mécanique chez ces patients. Des travaux supplémentaires sont nécessaires afin d’évaluer le potentiel bénéfice clinique à l’utilisation de cet outil au quotidien.

The monitoring of physiopathological consequences of the mechanical ventilation seems to be fundamental for the management of patients assisted with veno-venous ECMO for refractory acute respiratory distress syndrome (ARDS). Electrical impedance tomography (EIT) allows a direct visualization and quantification of tidal volume (VT) distribution within the lungs during a positive end-expiratory pressure (PEEP) trial despite very low VT. It reflects the wide heterogeneity of ARDS damages between patients, illustrating the variability of “optimal PEEP” levels. We have demonstrated that EIT may describe the switch of VT distribution from ventral to dorsal regions during a 16-hours prone positioning session. In addition, VT distribution before the procedure could help the clinician to anticipate the patient’s reaction to the procedure. Furthermore, evolution of “optimal PEEP” suggests the need to reassess PEEP levels during prone-positioning. Lastly, our results illustrate the potential negative impact of broncho-alveolar lavage on regional ventilation, mainly on patients without lung injury or with mild ARDS. On the other hand, moderate or severe ARDS patients don’t seem to be significantly impacted by BAL, whether for regional ventilation, end-expiratory lung volume, blood gas or global compliance. Our works suggest that EIT could become a valuable tool for physiopathological research on mechanical ventilation for ARDS patients assisted with veno-venous ECMO. Further studies are now warranted to evaluate the potential benefit of a daily monitoring of patients using EIT.