Conséquences hémodynamiques de la ventilation non invasive
Pr Bouchra LamiaService de Pneumologie, EA 3830
Groupe Hospitalier du Havre, CHU de RouenFaculté de médecine de Rouen, Université de Normandie
[email protected]@ch-havre.fr
Variation de la Pression Intra-thoracique ++++
Variation du Volume pulmonaire +
Effets Hémodynamiques de la ventilation mécanique
et de la ventilation non invasive
Du retour veineux systémique
De l’éjection du ventricule droit
Des pressions de remplissage du ventricule gauche
De l’éjection du ventricule gauche
La variation de pression intra-thoraciquemodifie le gradient de pression
Guyton et al. Am J Physiol 1957 189:609-15
Insufflation mécanique et retour veineux
Ê Pabd
Ê POD
Ê Pms Ê POD – Pms
Ê Palv
Ê Pit
PRAPOD1 POD2
Effets de l’augmentation de la pression intrathoracique
Pms1 Pms2
augmentation PIT augmentation Pabd
Retour veineuxDébit cardiaque ou
DC1DC2
Courbe de fonction du ventricule gauche
Courbe de retour veineux
Guyton et al. Am J Physiol 1957 189:609-15
L’augmentation de pression intra-thoracique diminue le retour veineux
Pinsky J Appl Physiol 1984; 56: 1237-45
Mesure du débit cardiaque
S (cm2) = S x D2/ 4
VES (cm3) = S x ITV
Débit cardiaque (cm3/min) = VES x FC
Diamètre et variations respiratoires
de la VCI
Evaluation de la POD
Rudski et al ASE Guidelines 2010
Lukacsovits et al. Eur Respir J 2012;39:869-875
‘We conclude that while Hi-NPPV is more effectivethan Li-NPPV in improving gas exchange and in reducing inspiratory effort, it induces a marked reduction in cardiac output, which needs to be considered when Hi-NPPV isapplied to patients with pre-existing cardiac disease’.
Poster Discussion(2 minutes)
Expiratory slope variations induce physiological changes in stroke volume during non invasive ventilation in hyperinflated COPD patients
B. Lamia 1 , O. Pasquier 2, S. Pontier 3, A. Prigent 4, C. Rabec 5, J. Gonzalez 6
1. Normandy University, EA 3830, pulmonary department Rouen university hospital and Le Havre hospital
2. Lowenstein medical France, Igny
3. Toulouse university hospital
4. Clinique Saint Laurent, Rennes
5. Dijon university hospital
6. Medicine Sorbonne University, Paris
Rationale
In COPD patients increased intra-thoracic pressure may affect venous return pressure gradient
and thus stroke volume.
Physiological studies have shown that decrease in hyperinflation could improve
stroke volume (SV) and cardiac output.
During non invasive ventilation (NIV) in hyperinflated COPD patients
we tested the hypothesis that increasing expiratory slope could improve SV measured
by transthoracic echocardiography (TTE)
12/12/2018 16prisma VENT40
Pente expiratoire
Ê Pabd
POD
Ê Palv
Ê Pit
Impact de la distension pulmonaire sur le retour veineux
PRAPOD1 POD2
Effets du gradient de pression de retour veineux
Pms1 Pms2
augmentation PIT augmentation Pabd
Retour veineuxDébit cardiaque ou
DC1DC2
Courbe de fonction du ventricule gauche
Courbe de retour veineux
Guyton et al. Am J Physiol 1957 189:609-15
Mesure du débit cardiaque
S (cm2) = S x D2/ 4
VES (cm3) = S x ITV
Débit cardiaque (cm3/min) = VES x FC
Rationale
We prospectively included hyperinflated COPD patients
During NIV, TTE pulsed wave aortic flow was used to obtain aortic velocity time integral (AoVTI) and to calculate SV .
Echocardiographic parameters were measured with an expiratory slope of 1 and an expiratory slope of 4. All other NIV settings were remained stable.
Expiratoty slope = 1
Expiratoty slope = 4
AoVTI
Expiratoty slope = 1 Expiratoty slope = 4
Results
Change in expiratory slope from 1 to 4 induces significant increase
in AoVTI from 14±3 to 18±3 cm (p < 0.05).
Change in expiratory slope from 1 to 4 induces significant increase
in stroke volume from 45±8 to 57±9 mL (p < 0.05).
In all patients expiratory slope variation induces increase in stroke
volume. The mean percent increase in stroke volume was 27±3 %
Results
Eight hyperinflated COPD patients, aged 60 ±12 years were included.
Pulmonary function tests parameters were as follow : FEV1/FVC was 44±9 %, FEV1 was 29±5% (876 ±273 mL), residual volume (RV) was 193±34%, RV/total lung capacity was 176±22%
Non invasive ventilation (Prisma Vent 40, Lowenstein) settings were as follow: ST mode; IPAP was 19 ±6 cmH2O; EPAP was 6±2 cmH2O, respiratory rate was 12±1/min.
Conclusion
During NIV in hyperinflated COPD patients, longer expiratory slope
improves hemodynamics and stroke volume measured by
transthoracic echocardiography
Insufflation mécanique et ejection du VD
Insufflation mécanique et retour veineux
Vaisseaux extra-alveolaires
Vaisseaux intra-alveolaires
Haut volume pulmonaire
Êvolume
Ê volume
Améliore ejection du VD par diminution de la resistance
des vaisseaux extra alvéolaires
Lamia et al. Rev Mal Respir. 2016; 33:865-76
Ê Palv
affecte ejection du VD Par compression des
vaisseaux intraalvéoalaires
Ê Pression transpulmonaire
Ê Pit
Ê Ptranspulm
= Palv - Pit
Ê volume
Améliore ejection du VD par diminution de la resistance
des vaisseaux extra alvéolaires
Volume PulmonaireVolume résiduel CRF CPT
RVP
Vaisseaux extra-alveolaires
Vaisseaux intra-alveolaires
Variation des résistances vasculaires pulmonaires en fonction du volume pulmonaire
VR = Volume résiduelCPT = Capacité pulmonaire totaleRVP = Resistances vasculaires pulmonaires
CRF = Capacité résiduelle fonctionnelle
Volume PulmonaireVR CRF CPT
RVP
Volume
Variation des résistances vasculaires pulmonaires en fonction du volume pulmonaire
Vitesse maximale de la régurgitation tricuspide
Analyse en Doppler continu du flux d’IT
Vitesse maximale de la régurgitation tricuspide
Analyse en Doppler continu du flux d’IT
Vitesse maximale de la régurgitation tricuspide
Analyse en Doppler continu du flux d’IT
PAPs = 4 x VmaxIT2 + POD
Estimation de la PAPS
Equation de Bernoulli
PVD syst –POD syst = 4 x VmaxIT2
Equation de Chemla
PAPM = 0,6 PAPS + 2 mmHg
Diamètre et variations respiratoires
de la VCI
Evaluation de la POD
Rudski et al ASE Guidelines 2010
Am J Respir Crit Care Med 2002;165:52-58.
n=20
Volume PulmonaireVR CRF CPT
RVPSi PEEP améliore la compliance
pulmonaire et augmente le
volume téléexpiratoire en deça
de la CRF, les RVP diminuent
Insufflation mécanique et ejection VD
Insufflation mécanique et retour veineux
Insufflation mécanique et pressions de remplissage du VG
Ê Palv
Ê Pit
Améliore pression de remplissage du VG
Pression Transpulmonaire
(Palv – PIT)=
Doppler tissulaire
Ea
Doppler pulsé
AE
Estimation des pressions de remplissage du ventricule gauche par Doppler Transmitral: rapport E/A et rapport E/Ea
Lamia B et al. Crit Care Med 2009; 37:1696–1701
Insufflation mécanique et ejection du VG
Insufflation mécanique et ejection VD
Insufflation mécanique et retour veineux
Insufflation mécanique et pressions de remplissage du VG
Ê Pabd
Ê Palv
Ê Pit
Pression Transdiaphragmatique
(PIT – Pabd)
=
Améliore l’ejection du VG
Fraction d’éjection du VG= Volume télédiastolique VG- Volume Télésystolique VG/Volume télédiastolique VG
Normale > 50%
Effet des variations de pression intrathoracique
Sur l’éjection du ventricule gauche
La diminution de PIT augmente la pression d’éjection du VG augmentant la POSTCHARGE du VG
- Buda et al. N Engl J Med 1979; 301:453-9
L’augmentation de PIT diminue la pression d’éjéctiondu VG diminuant la POSTCHARGE du VG
- Pinsky et al. J Appl Physiol 1983; 54:950-5
Inspiration en VS lors de l’œdème pulmonaire
Interactions cœur-poumons, Monnet X, Lamia B et Teboul J-L, dans Insuffisance cardiaque aiguë (Ed Spinger), pp: 41-54.
Augmentation gradient entre pression intra-thoracique et
alvéolaire
Augmentation du retour veineux
systémique
Augmentation précharge VD
Augmentation du volume
sanguin central
Augmentation précharge VG
Augmentationpostcharge VG
Augmentation postcharge VD
Interactions cœur poumons lors de l’inspiration au cours d’une décompensation BPCO Inspiration marquée
Augmentation de la négativité pression intra-thoracique Augmentation de la
pression intra-abdominale
Vasoconstriction pulmonaire hypoxique
Lamia et al. Rev Mal Respir. 2016; 33:865-76
Diminution du gradient de pression
de retour veineux
Augmentation de la pression transdiaphragamatique
Augmentation de l’éjection du
ventricule gauche
Compression des vaisseaux intra-
alvéolaires
Augmentationde la postcharge du
ventricule droit
Diminution du retour veineux
systémique
Interactions cœur poumons lors de l’insufflation en ventilation mécanique d’un patient normovolémique Insufflation mécanique
Augmentation de la pression intrathoracique
Augmentation de la pression intra-
abdominaleAugmentation du volume pulmonaire
Lamia et al. Rev Mal Respir. 2016; 33:865-76
Objectifs de l’étude
• Evaluer les effets hémodynamiques de la VNI• Rechercher une désynchronisation du VD lors de l’IRApar mesure du strain par speckle tracking• Mettre en évidence une réversibilité sous traitement par VNI
Conséquences hémodynamiques de la VNI au cours de l’insuffisance respiratoire aigue. Etude prospective échocardiographique
Lamia et al.
Données démographiques des patients Moyenne (± écart-type)Age (ans) 69,69 (± 11,44)Homme / femme 8 / 5IMC (kg / m2) 32,69 (± 9,25)Surface corporelle (m2) 1,97 (± 0,3)
Conséquences hémodynamiques de la VNI au cours de l’insuffisance respiratoire aigue. Etude prospective échocardiographique
N=13
Pathologies cardiaques sous-jacentes Pathologies pulmonaires sous-jacentesNombre de patients 9 11
Description Cardiopathie ischémique (n = 6) BPCO (n = 5)Cardiopathie valvulaire (n = 2) SAS (n = 3)Cardiopathie rythmique (n = 1) Overlap syndrome (n = 3)Cardiomyopathie dilatée (n = 1) Syndrome obésité-
hypoventilation (n = 2)
Origine non déterminée (n = 1) Syndrome restrictif (n = 2)
Lamia et al.
Speckle tracking strain normal du VD
Conséquences hémodynamiques de la VNI au cours de l’insuffisance respiratoire aigue. Etude prospective échocardiographique
FEVG en VS FEVG sous VNI Désynchronisation VDEn VS
Désynchronisation VDSous VNI
Lamia et al.
De l’AI à la VS: Effets de la VS sur les pressions de remplissage du VG
Doppler tissulaire
Ea
Doppler pulsé
A
TDE
E
Echocardiographic diagnosis of pulmonary artery occlusionpressure elevation during weaning from mechanical ventilation
Lamia B et al. Crit Care Med 2009; 37:1696–1701
Patients
Critères d’inclusion• 2 échecs consécutifs d’épreuve de sevrage• Cathéter artériel pulmonaire en place
Critères d’ exclusion• Mauvaise échogénicité• AC/FA• IM ou RM sévères
Lamia B et al. Crit Care Med 2009; 37:1696–1701
Echocardiographic diagnosis of pulmonary artery occlusionpressure elevation during weaning from mechanical ventilation
Lamia B et al. Crit Care Med 2009; 37:1696–1701
Echocardiographic diagnosis of pulmonary artery occlusionpressure elevation during weaning from mechanical ventilation
Lamia B et al. Crit Care Med 2009; 37:1696–1701
Diminution du gradient de pression
de retour veineux
Augmentation de la pression transdiaphragamatique
Augmentation de l’éjection du
ventricule gauche
Compression des vaisseaux intra-
alvéolaires
Augmentationde la postcharge du
ventricule droit
Diminution du retour veineux
systémique
Interactions cœur poumons lors de l’insufflation en ventilation mécanique d’un patient normovolémique Insufflation mécanique
Augmentation de la pression intrathoracique
Augmentation de la pression intra-
abdominaleAugmentation du volume pulmonaire
Conclusion
La Ventilation en pression positive augmente la pression intra-thoracique (PIT) et diminue le gradient de pression de retourveineux
l’augmentation de PIT diminue la post-charge du VG etaugmente l’éjection du VG (insuffisance cardiaque), VD
Chez les patients en insuffisance cardiaque et hypervolémie ,cette réduction de post-charge du VG peut résulter en uneamélioration de l’éjection du VG, une augmentation du débitcardiaque et une réduction de la demande en oxygène dumyocarde