Lung Stress and Strain during Mechanical Ventilationfor Acute Respiratory Distress Syndrome

Davide Chiumello, Eleonora Carlesso, Paolo Cadringher, Pietro Caironi, Franco Valenza, Federico Polli,Federica Tallarini, Paola Cozzi, Massimo Cressoni, Angelo Colombo, John J. Marini, and Luciano Gattinoni

Guillemette THOMASMarseille

DESC réanimation médicaleLyon janvier 2010

Am J Respir Crit Care Med, May 2008

VILI: Mécanismes et Cibles

VILI

StressPression Transpulmonaire

Pl = Paw – Ppl (Poeso)

StrainDéformation

∆VT/CRF

Système elastine/collagène

Cellules alvéolaires

Capillaires

Petites voies aériennes

Gattinoni et al. Eur Respir J 2003; 22: Suppl. 47, 15s–25s

RELATION

E Lspec = (∆Pl / ∆Vt) / EELV

EELV = end expiratory lung volume

Le contexte

Ventilation protectrice dans le SDRA: Pplat< 30 cm H20 ET Vt=6 ml/kg

Baisse de la mortalitéARDS Net

Work NEJM 2000

Le VT IBW et les Pressions de plateau sont-ils représentatifs du stress et du strain pulmonaire?

METHODES

Mars 2005 à Mai 2007

Monocentrique

Population étudiée:

ALI/ARDS

Population contrôle

Exclusion des chirurgies abdominales et

thoraciques

METHODES

n = 30 n = 50

STUDY DESIGN

METHODES

Mesure de la pression oesophagienne (équivalent de la pression pleurale)

PL = Paw – Ppl

PL = Paw – Poeso Etude statistique

Analyse de Variance (ANOVA)Z-test

RESULTATS

RESULTATS

STRESS LUNG

Pl (stress) = Paw - Poeso

∆ Transpulmonary and airway pressure relationship

PL = Paw x EL/(EL+Ecw)

Stress

p = 0,01

Generation of Strain

Strain = ∆V / CRF

Generation of StrainLUNG STRESS LUNG STRAIN

RELATION STRESS/STRAIN

E spl = (∆Pl / ∆Vt) / EELV

EELV = end expiratory lung volume

DISCUSSION

Mesure de la Poeso:Rôle de l’elastance du ballon, poids du cœur

et des poumonsVariation de pression selon un gradient

verticalValidé dans des études antérieurs Intérêt des variations de pressions

Stress

Paw ne reflète pas la PLPL (stress) =Paw x EL/Esr

Importance du rapport EL/Esr (EL+Ecw)Normal: 0,5ALI/ARDS: 0,33 et 0,92Contrôle: 0,36 to 0,95

Pour une Paw à 30 cm H20, PL varie entre 10 et 28 cm H20!

STRAIN

Vt IBW mauvais reflet du strain pulmonaireStrain = ∆ Vt/ CRF

Lié à la grande variabilité de CRF chez les patients ALI/ARDS mais aussi chez les contrôles

Plus le Vt est élevé, plus le strain est élevé MAIS pour certains patients, des Vt très différents induisent le même strain

Relation Stress/Strain

La relation stress/ strain est constante

dans les populations étudiées (Espé

constante 13,5 cm H2O)

Mécanique ventilatoire semblable

Notion de baby lung dans le SDRA

IMPLICATIONS CLINIQUES

Strain < 2 ou stress < 27 (Espé = 13,5) Seuil Plat < 30 raisonnable Chez les patients avec CRF très basse (baby

lung), Strain > 2 malgré VT 6 ml/kg Ventilation protectrice impossible AREC ?

Pour d’autres, la mesure du stress et du strain permettrait de ventiler à plus haut volume ou PEP

CONCLUSION

La mesure du strain et du stress en pratique clinique permettrait un meilleur monitoring de la ventilation protectrice

Limites Mesure de la Poeso:

Limite de la technique Faisabilité en pratique

clinique (équipe expérimentée, matériel adéquate…)

Etude chez des SDRA précoce. SDRA tardif et Espé?La difficulté est de cibler les malades pouvant bénéficier de ce monitoring

BIBLIOGRAPHIE

Physical and biological triggers of ventilator-induced lung injury and its prevention, L Gattinoni et al, Eur Respir J 2003

Pèlerinages à la bonne mère 2009-2010 Bench-to-bedside review: Chest wall elastance in acute lung injury/acute

respiratory distress syndrome patients, Luciano Gattinoni, Crit Care 2004 Lung Recruitment in Patients with the Acute Respiratory Distress

Syndrome, Gattinoni, NEJM 2006 La physiologie respiratoire, John B West La physiologie respiratoire pour les nuls, M Gainnier

LA PHYSIOLOGIE RESPIRATOIRE

Pr M. Gainnier

• ARDS/ALI = 21%

• Contrôle = 13 %

• ARDS/ALI = 49%

• Contrôle = 67 %

• ARDS/ALI = 30%

• Contrôle = 20 %

p= 0,31

p= 0,04

p= 0,23

Courbes pression/volume

Quelques formules

Stress = k x Strain ∆ PL (stress) = ELspé (specific lung elastance) x ∆V/

FRC (strain)

Paw = PL + Ppl PL = Paw – Ppl ou PL = Paw – Poeso Ers = EL + Ecw PL = Paw x EL/(EL+Ecw)

DISCUSSION

Vt et Pplat ne reflètent pas de façon spécifique le stress et le strain pulmonaire

Relation constante entre stress et strain qui est l’elastance spécifique.

∆ Transpulmonary and airway pressure relationship

p = 0,26

NB: ratio EL/ERS supérieur dans SDRA pulmonaire vs SDRA extra pulmonaire

RESULTATS

EFFET DU RECRUTEMENT

RELATION STRESS/STRAIN

STRESS

Pour une fraction de patient: Quel que soit le volume, la pression transpulmonaire est la même