Retour

Utilisation des formes d'ondes pour identifier des asynchronies - Étape 1

Article

Auteur: Branka Cupic, Caroline Brown

Date: 29.06.2022

La première étape pour identifier des asynchronies à l'aide des formes d'ondes d'un ventilateur standard consiste à savoir à quoi ressemble un cycle synchrone pendant une ventilation avec aide inspiratoire.

Utilisation des formes d'ondes pour identifier des asynchronies - Étape 1

Méthode systématique d'analyse des formes d'ondes

Une étude récente a montré que les médecins pouvaient utiliser l'analyse des formes d'ondes d'un ventilateur standard pour détecter une activité respiratoire et des asynchronies entre le patient et le ventilateur avec une spécificité et une sensibilité élevées (Mojoli F, Pozzi M, Orlando A, et al. Timing of inspiratory muscle activity detected from airway pressure and flow during pressure support ventilation: the waveform method. Crit Care. 2022;26(1):32. Published 2022 Jan 30. doi:10.1186/s13054-022-03895-41​). Les auteurs ont appliqué une méthode systématique basée sur les principes suivants.

  • Chez un patient présentant un profil ventilatoire normal, l'inspiration est active et l'expiration est passive.
  • Une décroissance exponentielle du débit indique un état passif (pour le débit inspiratoire et expiratoire).
  • Dans le cas d'une ventilation avec aide inspiratoire synchrone, les états passifs doivent uniquement être observés au cours de la phase expiratoire du ventilateur.
  • Des états passifs pendant la phase inspiratoire du ventilateur indiquent un déclenchement automatique ou un retard de cyclage.
  • Des déviations par rapport aux états passifs pendant la phase expiratoire du ventilateur indiquent un retard de déclenchement, des efforts inefficaces, un cyclage précoce ou une activation musculaire respiratoire.

Les auteurs ont créé autour de ces principes un ensemble de règles prédéfinies qu'ils ont appliquées systématiquement pour détecter l'activité respiratoire du patient et identifier les asynchronies à partir des formes d'ondes de débit et de pression des voies aériennes. La pression œsophagienne (Pes) a été utilisée comme référence.

Pour ce conseil utile au chevet du patient, nous allons commencer avec un cycle normal et apprendre à reconnaître une bonne synchronie entre le patient et le ventilateur. Dans les conseils suivants, nous vous montrerons comment identifier les asynchronies mineures et majeures les plus courantes.

Qu'est-ce qu'une décroissance exponentielle ?

Un élément important dans l'identification du début et de la fin d'un effort inspiratoire du patient consiste à reconnaître une décroissance exponentielle du débit. Une variation exponentielle décrit le processus par lequel un volume diminue ou augmente selon un taux de pourcentage cohérent sur une certaine période (c.-à-d. que le taux de variation est proportionnel à sa valeur actuelle). On retrouve ce phénomène dans plusieurs situations physiques.

Comme indiqué dans les principes ci-dessus, une décroissance exponentielle de débit suggère un état passif. Le profil de la forme d'ondes sera différent si, après le débit de pointe initial, il y a une diminution du débit inspiratoire (Figure 1 - panneau de gauche) ou du débit expiratoire (Figure 1 - panneau de droite).

Graphiques affichant une variation exponentielle avec une diminution (à gauche) et une augmentation (à droite)
Figure 1 : deux exemples de variations exponentielles
Graphiques affichant une variation exponentielle avec une diminution (à gauche) et une augmentation (à droite)
Figure 1 : deux exemples de variations exponentielles

Décroissance exponentielle pendant l'inspiration et l'expiration

La figure 2 affiche deux exemples de décroissance exponentielle :
a) Pendant l'inspiration : ce résultat n'est pas normal pendant une ventilation avec aide inspiratoire, car l'inspiration doit être active.
b) Pendant l'expiration : ce résultat est conforme aux prévisions car l'expiration est passive.
N.B. : l'inspiration affichée ci-dessous est initialement active, puis devient passive. La variation entre les deux phases est évidente à partir du changement de pente de la forme d'ondes.

Schéma affichant une décroissance exponentielle pendant l'inspiration et l'expiration
Figure 2 : décroissance exponentielle du débit (Image modifiée à partir de Mojoli et al. Critical Care (2022) 26:32)
Schéma affichant une décroissance exponentielle pendant l'inspiration et l'expiration
Figure 2 : décroissance exponentielle du débit (Image modifiée à partir de Mojoli et al. Critical Care (2022) 26:32)

Effort inspiratoire

Identification du début d'un effort inspiratoire (figure 3)
Sur les formes d'ondes de pression et de débit, le début de l'effort inspiratoire du patient est indiqué par :
a) une déflexion négative soudaine de la Paw interrompant une phase de pression de voies aériennes stable
b) une déflexion positive soudaine du Débit interrompant une phase de décroissance exponentielle

Identification d'une fin d'inspiration bien synchronisée (figure 4)


Le profil de débit inspiratoire affiche une convexité vers le haut après le pic, avec un débit chutant de plus en plus rapidement. Lorsque l'effort inspiratoire est proche de sa fin, le débit franchit la ligne zéro et se dirige tout droit vers son pic expiratoire. Cette phase est ensuite suivie d'une décroissance exponentielle.

Schémas représentant des formes d'ondes de débit et de pression affichant le début d'une inspiration
Figure 3 : début d'un effort inspiratoire sur des formes d'ondes de débit et de pression (image modifiée à partir de Mojoli et al. Critical Care (2022) 26:32)
Schémas représentant des formes d'ondes de débit et de pression affichant le début d'une inspiration
Figure 3 : début d'un effort inspiratoire sur des formes d'ondes de débit et de pression (image modifiée à partir de Mojoli et al. Critical Care (2022) 26:32)
Schémas représentant des formes d'ondes de débit et de pression affichant la fin d'une inspiration
Figure 4 : fin synchronisée d'une inspiration sur la forme d'ondes de débit (image modifiée à partir de Mojoli et al. Critical Care (2022) 26:32)
Schémas représentant des formes d'ondes de débit et de pression affichant la fin d'une inspiration
Figure 4 : fin synchronisée d'une inspiration sur la forme d'ondes de débit (image modifiée à partir de Mojoli et al. Critical Care (2022) 26:32)

La forme d'ondes Pes

Comme indiqué ci-dessus, il est possible d'identifier le début et la fin d'un effort inspiratoire sans recourir à la forme d'ondes Pes. Dans l'étude mentionnée ci-dessus, elle a été utilisée comme référence pour évaluer la précision de l'analyse de la forme d'ondes. Vous pouvez observer ci-dessous le début et la fin d'une inspiration sur la forme d'ondes Pes et l'excellente adéquation entre la Pes et les formes d'ondes de débit et de pression.

Sur la forme d'ondes de référence de la Pes (affichée en vert), le début de l'effort inspiratoire du patient est indiqué par une déflexion négative soudaine sur la courbe de la Pes (voir figure 5).

La forte augmentation de la pression et du débit juste après indique le début du cycle mécanique.

Si le laps de temps entre les deux est très court, cela signifie que le patient et le ventilateur sont synchrones. Un laps de temps plus long (par ex. > 250 millisecondes) est considéré comme un retard de déclenchement.

La figure 6 montre l'augmentation rapide de la Pes après son nadir qui correspond au relâchement des muscles inspiratoires : son point médian est la référence pour la fin de l'inspiration.

Schémas représentant des formes d'ondes de pression, de débit et Pes affichant le début d'une inspiration
Figure 5 : début d'une inspiration sur la forme d'ondes Pes (image modifiée à partir de Mojoli et al. Critical Care (2022) 26:32)
Schémas représentant des formes d'ondes de pression, de débit et Pes affichant le début d'une inspiration
Figure 5 : début d'une inspiration sur la forme d'ondes Pes (image modifiée à partir de Mojoli et al. Critical Care (2022) 26:32)
Schémas représentant des formes d'ondes de pression, de débit et Pes affichant la fin d'une inspiration
Figure 6 : fin d'une inspiration sur la forme d'ondes Pes (image modifiée à partir de Mojoli et al. Critical Care (2022) 26:32)
Schémas représentant des formes d'ondes de pression, de débit et Pes affichant la fin d'une inspiration
Figure 6 : fin d'une inspiration sur la forme d'ondes Pes (image modifiée à partir de Mojoli et al. Critical Care (2022) 26:32)
Carte de référence des asynchronies

Apprendre à repérer les asynchronies courantes ! Carte de référence gratuite

Notre carte de référence des asynchronies fournit un aperçu des types d'asynchronies les plus courantes, leurs causes et comment les détecter.

Timing of inspiratory muscle activity detected from airway pressure and flow during pressure support ventilation: the waveform method.

Mojoli F, Pozzi M, Orlando A, et al. Timing of inspiratory muscle activity detected from airway pressure and flow during pressure support ventilation: the waveform method. Crit Care. 2022;26(1):32. Published 2022 Jan 30. doi:10.1186/s13054-022-03895-4



BACKGROUND

Whether respiratory efforts and their timing can be reliably detected during pressure support ventilation using standard ventilator waveforms is unclear. This would give the opportunity to assess and improve patient-ventilator interaction without the need of special equipment.

METHODS

In 16 patients under invasive pressure support ventilation, flow and pressure waveforms were obtained from proximal sensors and analyzed by three trained physicians and one resident to assess patient's spontaneous activity. A systematic method (the waveform method) based on explicit rules was adopted. Esophageal pressure tracings were analyzed independently and used as reference. Breaths were classified as assisted or auto-triggered, double-triggered or ineffective. For assisted breaths, trigger delay, early and late cycling (minor asynchronies) were diagnosed. The percentage of breaths with major asynchronies (asynchrony index) and total asynchrony time were computed.

RESULTS

Out of 4426 analyzed breaths, 94.1% (70.4-99.4) were assisted, 0.0% (0.0-0.2) auto-triggered and 5.8% (0.4-29.6) ineffective. Asynchrony index was 5.9% (0.6-29.6). Total asynchrony time represented 22.4% (16.3-30.1) of recording time and was mainly due to minor asynchronies. Applying the waveform method resulted in an inter-operator agreement of 0.99 (0.98-0.99); 99.5% of efforts were detected on waveforms and agreement with the reference in detecting major asynchronies was 0.99 (0.98-0.99). Timing of respiratory efforts was accurately detected on waveforms: AUC for trigger delay, cycling delay and early cycling was 0.865 (0.853-0.876), 0.903 (0.892-0.914) and 0.983 (0.970-0.991), respectively.

CONCLUSIONS

Ventilator waveforms can be used alone to reliably assess patient's spontaneous activity and patient-ventilator interaction provided that a systematic method is adopted.

Related articles. Get a deeper look