Détermination du rapport R/I à l'aide de la technique d'une seule respiration

Article

Auteur: Giorgio Iotti, Caroline Brown

Date: 29.04.2025

Comment déterminer le rapport recrutement-inspiration à partir des valeurs de monitorage affichées sur le ventilateur.

Le rapport recrutement-inspiration (R/I) permet aux médecins d'évaluer au chevet du patient sa capacité de recrutement, de façon à pouvoir définir la PEP en conséquence. La technique d'une seule respiration, telle que décrite par Chen et al. (Chen L, Del Sorbo L, Grieco DL, et al. Potential for Lung Recruitment Estimated by the Recruitment-to-Inflation Ratio in Acute Respiratory Distress Syndrome. A Clinical Trial. Am J Respir Crit Care Med. 2020;201(2):178-187. doi:10.1164/rccm.201902-0334OC1, Chen L, Chen GQ, Shore K, et al. Implementing a bedside assessment of respiratory mechanics in patients with acute respiratory distress syndrome. Crit Care. 2017;21(1):84. Published 2017 Apr 4. doi:10.1186/s13054-017-1671-82), permet de calculer le rapport R/I à partir des données affichées sur l'écran de monitorage du ventilateur.

Dans les étapes suivantes, nous vous indiquons comment réaliser la technique sur un ventilateur HAMILTON-C6.

Le patient doit être ventilé en mode VAC avec une PEP de 15 cmH2O pendant 30 minutes (voir figure 1). La pause pour l'inspiration doit être réglée sur le minimum de 5 %. Nous vous recommandons d'utiliser une échelle de temps de 30 secondes afin de garantir que la partie pertinente des courbes ne disparaisse pas avant que l'écran ne se fige.

Une fois les 30 minutes écoulées, réglez la fréquence sur 6 c/min (voir figure 2).
Réglez ensuite la PEP sur 5 cmH2O (voir figure 3).
Pendant que la PEP chute à 5 cmH2O, réglez de nouveau rapidement la fréquence sur la valeur précédente, réglez la PEP à 15 cmH2O et gelez l'écran (voir figure 4).

Capture d'écran des formes d'ondes en mode VAC+ avec une PEP à 15 — Figure 1

Capture d'écran affichant une fréquence réduite à 6 — Figure 2

Capture d'écran affichant une PEP réduite à 5 cmH2O — Figure 3

Capture d'écran affichant un écran figé avec un curseur positionné au début de la dernière inspiration avant le changement de PEP — Figure 4

Étape 1 - PEP, haute

Positionnez le curseur à la fin de la dernière expiration au niveau de PEP le plus élevé (voir figure 5).

Paw = PEP, haute = 15 cmH2O

Capture d'écran affichant un curseur correctement positionné et une Paw de 15 — Figure 5

Étape 2 - Différence de PEP

Déplacez le curseur à la fin de la première expiration au niveau inférieur de la PEP le plus bas (voir figure 6). Ici, vous mesurez la valeur réelle de la PEP basse ainsi que le volume en fin d'expiration par rapport à la valeur de référence (Vol. fin exp, non visible sur la courbe mais lisible avec le curseur). Le VT expiratoire supplémentaire dû à l'expiration et au dérecrutement (VTe,plus) est l'opposé du End-exp Vol.

Paw = PEP, basse = 4,9 cmH2O
V = End-exp Vol. (volume en fin d'expiration) = -429 ml
VTe,plus = 429 ml

Vous pouvez maintenant calculer la différence de PEP :

PEP,haute = 15 cmH2O
PEP,basse = 4,9 cmH2O
ΔPEP = 10,1 cmH2O

Capture d'écran affichant un curseur correctement positionné et les valeurs correspondantes — Figure 6

Étape 3 - Pression motrice et compliance au niveau inférieur de la PEP

Positionnez le curseur à la fin du premier plateau inspiratoire au niveau inférieur de la PEP (voir figure 7). Ici, vous mesurez la pression plateau (Pplateau,basse) et le VT inspiratoire (VTi,bas).

Paw = Pplateau,bas = 17 cmH2O
V = VTi,bas = 467 ml

Vous pouvez maintenant calculer la pression motrice et la compliance au niveau inférieur de la PEP :

ΔP,bas = Pplateau,basse – PEP,basse = 17 – 4,9 = 12,1
C,basse = VTi,bas/ΔP,bas = 467/12,1 = 38,6

Après avoir pris note des mesures du curseur comme indiqué aux étapes 1, 2 et 3, n'oubliez pas de vérifier le réglage de la PEP. La mesure du rapport R/I ne nécessite qu'une seule respiration au niveau inférieur de la PEP. Une prolongation de la ventilation à un niveau inférieur de la PEP peut entraîner un affaissement étendu des alvéoles avec, pour conséquence, une aggravation importante des échanges gazeux.

Capture d'écran avec curseur correctement positionné affichant des valeurs, comme dans l'exemple ci-dessus — Figure 7

Étape 4 - Volume inspiré et recruté

Avec les valeurs que vous avez relevées, vous pouvez désormais calculer, pour le changement de PEP que vous avez exploré, le changement de volume dû uniquement à la respiration alvéolaire (Vinspiré) et le changement dû au recrutement alvéolaire (Vrecruté).

Vinspiré = C,basse x ΔPEP = 38,6 x 10,1 = 390 ml
Vrecruté = VTe,plus – Vinspiré = 429 – 390 = 39 ml

Ces deux valeurs vous indiquent le rapport recrutement-inspiration.

R/I = Vrecruté/Vinspiré = 39/390 = 0,10 ml

Qu'est-ce que cela nous enseigne ?

Des valeurs R/I inférieures à 0,3 &ndash ; 0,4 indiquent une faible capacité de recrutement. Comme c'est le cas ici, un réglage de PEP basse (comprise entre 5 et 8 cmH2O) peut s'avérer être le choix plus approprié. D'autre part, un niveau de PEP d'au moins 12 cmH2O a été suggéré lorsque des valeurs R/I supérieures à 0,6 &ndash ; 0,7 indiquent une capacité de recrutement élevée. Des niveaux de PEP intermédiaires sont suggérés lorsque le rapport R/I se situe autour de 0,5 (Rosà ; T, Bongiovanni F, Michi T, et al. Recruitment-to-inflation ratio for bedside PEEP selection in acute respiratory distress syndrome. Minerva Anestesiol. 2024;90(7-8):694-706. doi:10.23736/S0375-9393.24.17982-53).

Paw - pression des voies aériennes
V - Volume
End-exp Vol - Volume en fin d'expiration
VTe,plus - Volume courant expiratoire supplémentaire associé à la chute abrupte de la PEP
Pplateau,basse - Pression plateau au niveau inférieur de la PEP
VTi,bas - Volume inspiratoire au niveau inférieur de la PEP
C,basse - Compliance au niveau inférieur de la PEP

Notes en bas de page

Références

1. Chen L, Del Sorbo L, Grieco DL, et al. Potential for Lung Recruitment Estimated by the Recruitment-to-Inflation Ratio in Acute Respiratory Distress Syndrome. A Clinical Trial. Am J Respir Crit Care Med. 2020;201(2):178-187. doi:10.1164/rccm.201902-0334OC
2. Chen L, Chen GQ, Shore K, et al. Implementing a bedside assessment of respiratory mechanics in patients with acute respiratory distress syndrome. Crit Care. 2017;21(1):84. Published 2017 Apr 4. doi:10.1186/s13054-017-1671-8
3. Rosà T, Bongiovanni F, Michi T, et al. Recruitment-to-inflation ratio for bedside PEEP selection in acute respiratory distress syndrome. Minerva Anestesiol. 2024;90(7-8):694-706. doi:10.23736/S0375-9393.24.17982-5

Potential for Lung Recruitment Estimated by the Recruitment-to-Inflation Ratio in Acute Respiratory Distress Syndrome. A Clinical Trial.

Chen L, Del Sorbo L, Grieco DL, et al. Potential for Lung Recruitment Estimated by the Recruitment-to-Inflation Ratio in Acute Respiratory Distress Syndrome. A Clinical Trial. Am J Respir Crit Care Med. 2020;201(2):178-187. doi:10.1164/rccm.201902-0334OC

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Rationale: Response to positive end-expiratory pressure (PEEP) in acute respiratory distress syndrome depends on recruitability. We propose a bedside approach to estimate recruitability accounting for the presence of complete airway closure.Objectives: To validate a single-breath method for measuring recruited volume and test whether it differentiates patients with different responses to PEEP.Methods: Patients with acute respiratory distress syndrome were ventilated at 15 and 5 cm H2O of PEEP. Multiple pressure-volume curves were compared with a single-breath technique. Abruptly releasing PEEP (from 15 to 5 cm H2O) increases expired volume: the difference between this volume and the volume predicted by compliance at low PEEP (or above airway opening pressure) estimated the recruited volume by PEEP. This recruited volume divided by the effective pressure change gave the compliance of the recruited lung; the ratio of this compliance to the compliance at low PEEP gave the recruitment-to-inflation ratio. Response to PEEP was compared between high and low recruiters based on this ratio.Measurements and Main Results: Forty-five patients were enrolled. Four patients had airway closure higher than high PEEP, and thus recruitment could not be assessed. In others, recruited volume measured by the experimental and the reference methods were strongly correlated (R2 = 0.798; P < 0.0001) with small bias (-21 ml). The recruitment-to-inflation ratio (median, 0.5; range, 0-2.0) correlated with both oxygenation at low PEEP and the oxygenation response; at PEEP 15, high recruiters had better oxygenation (P = 0.004), whereas low recruiters experienced lower systolic arterial pressure (P = 0.008).Conclusions: A single-breath method quantifies recruited volume. The recruitment-to-inflation ratio might help to characterize lung recruitability at the bedside.Clinical trial registered with www.clinicaltrials.gov (NCT02457741).

Implementing a bedside assessment of respiratory mechanics in patients with acute respiratory distress syndrome.

Chen L, Chen GQ, Shore K, et al. Implementing a bedside assessment of respiratory mechanics in patients with acute respiratory distress syndrome. Crit Care. 2017;21(1):84. Published 2017 Apr 4. doi:10.1186/s13054-017-1671-8

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BACKGROUND Despite their potential interest for clinical management, measurements of respiratory mechanics in patients with acute respiratory distress syndrome (ARDS) are seldom performed in routine practice. We introduced a systematic assessment of respiratory mechanics in our clinical practice. After the first year of clinical use, we retrospectively assessed whether these measurements had any influence on clinical management and physiological parameters associated with clinical outcomes by comparing their value before and after performing the test. METHODS The respiratory mechanics assessment constituted a set of bedside measurements to determine passive lung and chest wall mechanics, response to positive end-expiratory pressure, and alveolar derecruitment. It was obtained early after ARDS diagnosis. The results were provided to the clinical team to be used at their own discretion. We compared ventilator settings and physiological variables before and after the test. The physiological endpoints were oxygenation index, dead space, and plateau and driving pressures. RESULTS Sixty-one consecutive patients with ARDS were enrolled. Esophageal pressure was measured in 53 patients (86.9%). In 41 patients (67.2%), ventilator settings were changed after the measurements, often by reducing positive end-expiratory pressure or by switching pressure-targeted mode to volume-targeted mode. Following changes, the oxygenation index, airway plateau, and driving pressures were significantly improved, whereas the dead-space fraction remained unchanged. The oxygenation index continued to improve in the next 48 h. CONCLUSIONS Implementing a systematic respiratory mechanics test leads to frequent individual adaptations of ventilator settings and allows improvement in oxygenation indexes and reduction of the risk of overdistention at the same time. TRIAL REGISTRATION The present study involves data from our ongoing registry for respiratory mechanics (ClinicalTrials.gov identifier: NCT02623192 . Registered 30 July 2015).

Recruitment-to-inflation ratio for bedside PEEP selection in acute respiratory distress syndrome.

Rosà T, Bongiovanni F, Michi T, et al. Recruitment-to-inflation ratio for bedside PEEP selection in acute respiratory distress syndrome. Minerva Anestesiol. 2024;90(7-8):694-706. doi:10.23736/S0375-9393.24.17982-5

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In acute respiratory distress syndrome, the role of positive end-expiratory pressure (PEEP) to prevent ventilator-induced lung injury is controversial. Randomized trials comparing higher versus lower PEEP strategies failed to demonstrate a clinical benefit. This may depend on the inter-individually variable potential for lung recruitment (i.e. recruitability), which would warrant PEEP individualization to balance alveolar recruitment and the unavoidable baby lung overinflation produced by high pressure. Many techniques have been used to assess recruitability, including lung imaging, multiple pressure-volume curves and lung volume measurement. The Recruitment-to-Inflation ratio (R/I) has been recently proposed to bedside assess recruitability without additional equipment. R/I assessment is a simplified technique based on the multiple pressure-volume curve concept: it is measured by monitoring respiratory mechanics and exhaled tidal volume during a 10-cmH2O one-breath derecruitment maneuver after a short high-PEEP test. R/I scales recruited volume to respiratory system compliance, and normalizes recruitment to a proxy of actual lung size. With modest R/I (<0.3-0.4), setting low PEEP (5-8 cmH2O) may be advisable; with R/I>0.6-0.7, high PEEP (≥15 cmH2O) can be considered, provided that airway and/or transpulmonary plateau pressure do not exceed safety limits. In case of intermediate R/I (≈0.5), a more granular assessment of recruitability may be needed. This could be accomplished with advanced monitoring tools, like sequential lung volume measurement with granular R/I assessment or electrical impedance tomography monitoring during a decremental PEEP trial. In this review, we discuss R/I rationale, applications and limits, providing insights on its clinical use for PEEP selection in moderate-to-severe acute respiratory distress syndrome.

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