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Sommeil et soins respiratoires

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Dépistage non invasif de la BPCO axé sur la limitation du débit expiratoire dans le cadre d’un traitement à domicile

Symposium parrainé par Philips Respironics

Troisième réunion internationale conjointe ERCA-JIVD, Lyon (France), mars 2018

La limitation du débit expiratoire au repos peut survenir chez les patients atteints de BPCO lorsqu’ils font de l’exercice, ou dans les cas plus graves, lorsqu’ils ne font pas d’exercice. Dans les deux cas, cela crée ce que l’on décrit parfois comme une “contrainte mécanique sévère”¹

Récemment, le Dr Peter Calverley et le professeur Raffaele Dellacà ont dirigé un symposium pour discuter de la limitation du débit expiratoire au repos et de ses effets, de la façon de la mesurer de façon efficace et non invasive, et de la manière dont l’utilisation de ventilateurs pour réduire la limitation du débit expiratoire au repos peut produire des améliorations physiologiques. Ce faisant, ils ont mis l’accent sur l’importance de comprendre la physiologie respiratoire et la mécanique respiratoire.

Introduction et physiologie derrière la limitation du débit expiratoire

Le Dr Peter Calverley a expliqué pourquoi il est essentiel de comprendre la physiologie respiratoire pour comprendre la BPCO et comment mieux traiter les patients. La physiologie respiratoire permet simplement un échange gazeux : l’O₂ de l’air est admis dans le système circulatoire, et le CO₂ est ensuite expulsé du système circulatoire. Lorsque les patients ne peuvent pas expulser la quantité de CO₂ correspondante, cela entraîne une accumulation de CO₂ dans le corps.

Le Dr Calverley a évoqué le phénomène de limitation du débit expiratoire au repos chez les patients. Cela se produit lorsqu’une augmentation de la fréquence expiratoire ne parvient pas à augmenter le débit du volume expiratoire. On peut l’observer lorsqu’un patient expire suivant la même courbe de débit-volume lors de la respiration au repos que lors d’un effort expiratoire forcé. En d’autres termes, le patient fait plus d’efforts pour respirer, mais le flux d’air n’augmente pas proportionnellement. La limitation du débit expiratoire produit un effet “cascade”, dans lequel un rétrécissement à un point critique du système aérien signifie que le gaz ne peut plus quitter le système à la même fréquence.

Les personnes en bonne santé possèdent une “réserve de débit expiratoire”. Les personnes en mauvaise santé atteintes d’emphysème, de maladie des petites voies aériennes, de BPCO, souffrent de cette limitation du débit expiratoire au repos, qui entraîne une rétention d’air dans les poumons, un problème connu sous le nom d’hyperinflation.

Comment la limitation du débit expiratoire au repos est-elle actuellement détectée et mesurée ? La technique du ballonnet intra-œsophagien est invasive et il peut être difficile de placer le ballonnet. L’application de pression abdominale pendant l’expiration peut fonctionner, bien que le calage de la pression pose problème.

Le professeur Raffaele Dellacà a expliqué la physique derrière une nouvelle technique qui peut être utilisée pour la détection de la limitation du débit expiratoire.

Mécanique respiratoire et technique d’oscillation forcée

Le professeur Dellacà a défini la mécanique respiratoire comme la relation entre la pression atmosphérique (forces) et le débit (déplacements) du système respiratoire. La limitation du débit expiratoire au repos peut être détectée en mesurant le changement de mécanique respiratoire entre l’inspiration et l’expiration pendant la respiration au repos. Il est plus difficile de mesurer la pression atmosphérique en raison de l’effet des muscles respiratoires ; ces muscles sont utilisés pour inspirer et expirer, et leur effet doit être annulé.

La technique d’oscillation forcée (FOT), dans laquelle une pression est appliquée depuis l’extérieur des poumons, permet l’étude des propriétés structurelles et mécaniques du système respiratoire déduite de sa réponse mécanique à de petites forces variables dans le temps. On utilise des haut-parleurs pour créer les fréquences d’oscillation employées dans cette technique.

Dans les spectres obtenus, l’oscillation haute fréquence peut être clairement distinguée de la respiration au repos du patient via un filtre numérique. La technique FOT mesure l’impédance et la réactance du système respiratoire. L’impédance est la valeur produite par l’oscillation forcée. La réactance est la mesure de la compliance du système respiratoire, c’est-à-dire de sa rigidité.

Lorsque la technique FOT est appliquée pendant la limitation du débit expiratoire, l’oscillation forcée ne peut pas dépasser les points d’étouffement dans le système respiratoire, situés principalement dans les voies aériennes centrales. L’oscillation ne peut pas atteindre les alvéoles, donc seule la pression mécanique des voies aériennes centrales est mesurée. La réactance devient plus négative, parce que le système est beaucoup plus rigide.

Le groupe du professeur Dellacà a constaté que l’utilisation d’une seule fréquence continue, plutôt que de plusieurs fréquences pendant la technique FOT, et l’exécution très rapide de l’analyse, font que la résistance et la réactance peuvent être mesurées en même temps, dans une seule respiration.

La limitation du débit expiratoire au repos est-elle courante ?

Le Dr Calverley a discuté de l’occurrence de la limitation du débit expiratoire au repos au sein des populations souffrant de BPCO et a conclu à l’existence de trois catégories d’individus : en dessous du seuil critique, au-dessus du seuil critique et avec un seuil critique variable. Chez certaines personnes, un grand nombre de respirations étaient limitées en débit ; chez d’autres, seules quelques respirations étaient limitées en débit. En d’autres termes, il faut différencier la respiration à débit limité au repos des patients à débit limité au repos. (Notez qu’une population âgée a été utilisée dans ces études parce que ces sujets sont plus susceptibles d’avoir perdu le retour élastique dans les poumons ; autrement dit, leur système aérien est devenu plus rigide.)

De plus, les conditions et capacités des patients ne sont pas demeurées statiques, elles ont varié d’un jour à l’autre jour. Le clinicien doit donc en tenir compte lorsqu’il examine des options de traitement.

Quelles sont les implications cliniques pour les patients atteints de BPCO avec et sans limitation du débit expiratoire ? Les patients à débit limité présentaient une capacité inspiratoire inférieure à celle des patients dont le débit n’était pas limité. Ils présentaient également une moins bonne composante d’exercice et des degrés plus élevés de dyspnée. Dans une étude de 6 minutes de marche, les patients à débit limité ont régressé au fil du temps, c’est-à-dire que leur capacité à marcher a diminué sur la durée.

En ce qui concerne les traitements possibles, il est bien connu que la rééducation pulmonaire n’a pas d’effet sur la mécanique ventilatoire. Il est possible de la modifier avec des bronchodilatateurs. L’assistance mécanique, c’est-à-dire l’assistance ventilatoire, peut être une option.

Mais qu’en est-il du patient qui a besoin d’une assistance ventilatoire ?

Raffaele Dellacà a décrit une méthode qui intègre à la fois la technique d’oscillation forcée et une ventilation mécanique à autorégulation dans un système de traitement par pression positive continue (PPC) pour les patients atteints de BPCO.

Dans une étude visant à tester cette idée, l’oscillation forcée (FOT) a été délivrée par le nez, une voie présentant une résistance largement supérieure, alors que le patient recevait un traitement par PPC. Le débit et la pression ont été mesurés comme d’habitude.

Le débit dans les voies aériennes du patient a été mesuré en position assise et en décubitus dorsal. En position assise, la PPC à seulement 4 cm d’eau s’est révélée efficace pour éliminer la limitation du débit expiratoire. Sur le même patient placé en décubitus dorsal, la situation était tout autre. En raison du rôle de la cage thoracique et du contenu abdominal qui fait monter le diaphragme, une pression de 4 cm n’était pas suffisante ; le patient avait besoin d’une pression beaucoup plus importante pour éliminer la limitation du débit expiratoire.

Le professeur Dellacà et son groupe ont commencé à travailler avec Philips Respironics sur un prototype de boucle respiratoire à système automatique qui adapterait la ventilation mécanique aux besoins du patient atteint de BPCO.

Parmi les nombreuses études abordées, le professeur Dellacà a décrit une étude nocturne réalisée sur des patients atteints de BPCO modérée à très sévère classés dans la catégorie limitation du débit expiratoire en position de décubitus dorsal. L’objectif était de comparer la pression expiratoire positive (EPAP) prescrite et l’EPAP autopilotée chez ces patients, ainsi que de caractériser l’effet sur les variables physiologiques de l’application d’EPAP à ajustement continu sur une période prolongée. Le professeur a fait remarquer que la pression nécessaire pour éliminer la limitation du débit expiratoire est une caractéristique indépendante de la BPCO.

Cette étude, un essai croisé randomisé, a duré deux nuits par patient. La nuit 1,

le ventilateur a été réglé avec des paramètres fixes prescrits par le médecin du patient (IPAP et EPAP). La nuit 2, le ventilateur a été réglé sur le mode FOT auto-EPAP, dans lequel l’IPAP et l’EPAP sont ajustés automatiquement en fonction de la limitation du débit expiratoire.

Les résultats ont montré qu’au cours de la nuit 1, avec des paramètres fixes, les niveaux de CO₂ chez le patient sont restés constants. Au cours de la nuit 2, avec les paramètres auto-EPAP, la pression a considérablement varié et, par conséquent, les niveaux de CO₂ ont été considérablement améliorés chez ce même patient. Comme observé précédemment, le changement de position a eu un impact considérable sur la pression nécessaire ; le ventilateur s’ajuste constamment pour s’adapter à cette situation. Avec la méthode auto-EPAP, les efforts respiratoires inefficaces ont été réduits d’environ 25 % (l’efficacité du sommeil n’a pas été affectée).

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La conclusion du Dr Calverley :

La limitation du débit expiratoire en cas d’expiration forcée est normale, mais pas la limitation du débit expiratoire au repos.
La limitation du débit expiratoire au repos favorise l’hyperinflation dynamique, ce qui entraîne un effort respiratoire accru, une limitation de l’exercice, une dyspnée, des exacerbations plus nombreuses et, pour certains, un risque accru de décès.
La limitation du débit expiratoire au repos peut être correctement détectée de manière automatisée et non invasive à l’aide de la technique d’oscillation forcée. Elle est plus courante en décubitus dorsal que chez les patients atteints de BPCO en position assise. Cette information est très intéressante pour tous ceux qui ont affaire à des patients atteints de BPCO en position allongée ou semi-assise.

Le réglage des ventilateurs pour minimiser la limitation du débit expiratoire au repos peut produire des améliorations physiologiques.
De nouvelles mesures peuvent changer la façon dont nous gérons la BPCO.

Professeurs du symposium

Peter Calverley, Professeur de médecine respiratoire et Consultant honoraire en médecine respiratoire dans les hôpitaux Aintree, Liverpool, Royaume-Uni
Raffaele L Dellacà, Professeur associé, Université Politecnico di Milano, Milan, Italie
David White, Directeur scientifique, Philips Sleep & Respiratory Care, Denver (Colorado), États-Unis

Robert Romano, Ingénieur biomédical chez Philips Medical Systems, Philips Home Healthcare Solutions, Pittsburgh (Pennsylvanie), États-Unis

¹Expiratory_Flow_Limitation_Definition_Mechanisms_Methods_and_Significance. Consulté le 15 mai 2018.