Introduction

La ventilation artificielle est une technique qui a été historiquement associée à la naissance de la réanimation et de la médecine intensive.¹ La ventilation est dite invasive quand la pression positive délivrée par le ventilateur se fait à travers une sonde d’intubation endotrachéale ou une trachéotomie. Elle est dite non invasive (VNI) quand c’est une interface de type masque (nasal ou facial) qui fait le lien entre le ventilateur et le patient (figure 1).

A. Masque nasal ; B. Casque ou Helmet ; C. Masque oro-nasal ; D. Masque total face.

La VNI, proposée aux soins intensifs dans les années 80, s’est progressivement et largement imposée au cours des vingt dernières années, suite aux résultats de nombreuses études et essais randomisés qui ont prouvé son efficacité physiologique et son impact sur la mortalité. La plus reconnue de ses indications est la décompensation de bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO).^2,3 Parallèlement, la VNI a vu ses indications s’élargir et son utilisation se démocratiser dans différents types d’unités (préhospitalière, urgences, soins intensifs, pneumologie).^4,5 Dans cet article, nous discuterons les principales indications de la VNI dans les situations d’urgence et son efficacité dans les différents types d’insuffisance respiratoire aiguë (IRA). La VNI peut en effet être utilisée chez les patients qui présentent une insuffisance respiratoire ou cardiaque chronique acutisée ou une insuffisance respiratoire survenant sur des poumons antérieurement sains (IRA de novo).

Bases physiopathologiques

Le bénéfice de la VNI repose sur l’idée que la ventilation en pression positive délivrée via un masque fermement ajusté sur le nez et/ou la bouche du patient permet, malgré des fuites que l’on ne peut totalement supprimer, d’approcher l’efficacité de la ventilation dite invasive tout en en limitant les complications liées à la sonde d’intubation. Les différents modes de ventilation habituellement utilisés en ventilation invasive peuvent êtres utilisés en VNI. Néanmoins, c’est la ventilation dite spontanée en aide inspiratoire (VSAI), où deux niveaux de pressions sont réglés, qui est la plus utilisée. La pression de fin d’expiration, pression expiratoire positive (PEP ou encore EPAP pour expiratory airway pressure), augmente le volume pulmonaire de fin d’expiration et permet dans certains cas de maintenir ouverts des territoires pulmonaires instables. Elle permet aussi de contrebalancer l’existence d’une pression positive intrinsèque secondaire à l’hyperinflation dynamique présentée par les patients obstructifs. Elle correspond à la pression réglée dans les modes «CPAP» (continuous positive airway pressure), utilisés dans le syndrome d’apnées du sommeil ou l’œdème aigu du poumon. La pression inspiratoire (IPAP – inspiratory airway pressure) délivrée par le ventilateur au-dessus de la PEP lors de chaque insufflation est communément appelée aide inspiratoire. C’est cette pression (5 à 15 cmH2O environ) qui, en venant s’ajouter à celle générée par les muscles respiratoires, permet de réduire l’effort respiratoire et augmente le volume courant. Au cours de la décompensation de BPCO, la VNI permet de mettre au repos au moins en partie la musculature respiratoire.^5,6 La PEP vient contrecarrer la distension pulmonaire observée en raison du collapsus bronchique (PEP intrinsèque). Ainsi, la VNI améliore les gaz du sang en diminuant l’hypoxémie d’une part et en corrigeant l’hypercapnie par l’augmentation de la ventilation alvéolaire d’autre part. Dans les IRA de novo, où le problème principal est souvent l’hypoxémie, la VNI permet de réduire le travail respiratoire et de corriger l’hypoxémie. L’efficacité de la technique dans cette indication où l’altération des échanges gazeux prédomine est moins certaine comparativement à la BPCO où c’est la fonction pompe du système respiratoire qui est principalement atteinte.

L’indication et donc l’efficacité de la VNI sont donc liées à la physiopathologie du type d’insuffisance respiratoire présentée par le patient.⁷

Aspect technique de la ventilation non invasive

La synchronisation patient-ventilateur est un point capital au cours de la VNI car elle est déterminante du confort et du succès de la technique.⁸ Théoriquement, une synchronisation parfaite entre le patient et le ventilateur ferait coïncider l’insufflation du ventilateur avec l’inspiration du patient et la fin de l’inspiration avec le cyclage en expiration. La principale cause de désynchronisation entre le patient et le ventilateur au cours de la VNI est liée à l’existence quasi permanente de fuites autour du masque. Des inspirations prolongées peuvent se produire lorsqu’il existe des fuites inspiratoires. Elles se traduisent par l’incapacité du ventilateur à stopper son insufflation, ce qui est ressenti désagréablement par le patient. Cet effet est d’autant plus marqué que l’on utilise des pressions inspiratoires plus élevées. Les fuites expiratoires peuvent simuler un effort du patient lié à une perte de pression dans les voies aériennes ou un débit supplémentaire dans la fuite, simulant pour le ventilateur un effort inspiratoire. La machine déclenche alors un cycle non désiré par le patient. Ces cycles machines, appelés autodéclenchements, sont parfois difficiles à détecter et sont également inconfortables pour le malade. Dernièrement, les fabricants ont intégré des modes spécifiques pour la VNI sur les ventilateurs de soins intensifs. L’objectif repose sur la détection et la compensation des fuites. Il offre aussi la possibilité de limiter le temps d’insufflation pour éviter les insufflations trop prolongées. Les ventilateurs de domicile ont depuis longtemps intégré des logiciels spécifiques adaptés à la VNI.

On peut classifier les ventilateurs qui peuvent être utilisés pour la VNI selon trois catégories : les ventilateurs à turbine de VNI pour le domicile, les ventilateurs à turbine dédiés à la VNI et adaptés aux urgences et aux soins intensifs et les ventilateurs de réanimation/soins intensifs présentant un mode dédié VNI. Les ventilateurs à turbine sont le plus souvent des ventilateurs à simple circuit avec une valve expiratoire déportée et ne contrôlent pas la fraction inspirée d’oxygène. Les modèles plus récents dédiés à la VNI en réanimation sont équipés de circuits double branche (inspiratoire et expiratoire), comme les ventilateurs de réanimation. Globalement, les ventilateurs de type turbine ont su développer une technologie adaptée au problème des fuites, qui sont facilement compensées par le débit continu généré par la turbine. Les modes VNI des ventilateurs de réanimation ont cependant nettement amélioré les performances de ces derniers pour ce qui est de la gestion des fuites et de leurs conséquences.

Plusieurs études récentes réalisées sur banc d’essai vont dans ce sens. Ces travaux montrent que les asynchronies liées aux fuites (autodéclenchements et insufflations prolongées) sont significativement réduites si le mode VNI est activé. Les ventilateurs dédiés à la VNI (turbines) semblent parfois encore plus efficaces puisque sur certains modèles ce type d’asynchronies disparaît presque totalement (figure 2).

Cette figure illustre les tracés de débit et pression en fonction du temps tels qu’on peut les observer sur un écran de ventilateur. L’activité respiratoire spontanée du malade est représentée par l’activité électrodiaphragmatique. Le premier cycle en partant de la gauche est un cycle «normal» déclenché par le malade, le deuxième est également déclenché par le malade mais le temps d’insufflation du ventilateur se prolonge en raison de fuites de fin d’inspiration (insufflation prolongée) qui ne permettent pas au ventilateur de reconnaître la fin de l’inspiration du patient. Le cycle de droite survient avant la contraction du diaphragme, c’est un cycle autodéclenché.

Le choix entre ces différents ventilateurs dépend entre autres des performances techniques à se synchroniser à la respiration du patient en présence de fuites, la facilité d’utilisation, les outils de monitorage, sans oublier le coût et la fiabilité du matériel. Dans les pays européens, les ventilateurs de réanimation restent principalement utilisés alors que l’inverse est observé en Amérique du Nord. La figure 3 illustre la fréquence d’utilisation des différents types de ventilateurs observée dans une étude de cohorte française et une étude de cohorte nord-américaine.

Ventilation non invasive dans les bronchopneumopathies chroniques obstructives décompensées

L’IRA, compliquant l’évolution d’une BPCO, représente l’indication de choix de la VNI. En effet, les anomalies physiopathologiques observées chez les malades BPCO combinent une augmentation des résistances bronchiques, un collapsus des petites voies aériennes avec une limitation du débit expiratoire et une augmentation du volume pulmonaire (phénomène d’hyperinflation dynamique).⁶ Ces trois anomalies sont responsables d’une importante augmentation du travail respiratoire qui conduit, en cas de décompensation, à une réduction du volume courant et à une augmentation de la PaCO2 (pression artérielle en CO2). Les symptômes de l’hypercapnie sont l’hypertension artérielle, une transpiration profuse, puis un retentissement neurologique pour lequel l’intubation a longtemps été considérée comme partie intégrante du traitement.

De nombreux travaux physiologiques ont montré que la pression positive (aide inspiratoire), délivrée lors de chaque cycle de VNI, permet de réduire le travail respiratoire, d’augmenter le volume courant et la ventilation minute et ainsi de réduire la PaCO2.⁶

Les données physiologiques sur l’efficacité de la VNI en cas de BPCO ont été confirmées dans les années 90 par les résultats d’essais multicentriques randomisés, qui ont rapporté un bénéfice de la technique dans cette indication sur la réduction du nombre d’intubations et sur la mortalité. En 1993, Bott et coll. montrent, pour la première fois, une diminution de la mortalité des patients BPCO avec une étude contrôlée randomisée comparant le traitement conventionnel de la BPCO versus traitement conventionnel et VNI.² Brochard et coll. mettent en évidence également une diminution du taux d’intubations et de la période d’hospitalisation, tout en confirmant la diminution de la mortalité (figure 4).³ Par la suite, d’autres essais randomisés contrôlés, méta-analyses et études observationnelles viendront confirmer ces observations, démontrant ainsi que les résultats de la VNI observés dans les essais peuvent êtres transposés dans la pratique. Ce bénéfice est par ailleurs une réalité que nous observons tous les jours dans notre pratique. A côté de son effet direct sur la physiopathologie respiratoire, le bénéfice de la VNI en cas de BPCO repose également sur le caractère non invasif de la technique, qui limite significativement les nombres d’infections respiratoires et non respiratoires.⁹ Ce dernier point est fondamental car il nous rappelle que le bénéfice escompté avec la VNI passe par une moindre «invasivité» de la technique et donc une réduction escomptée des complications qui lui sont associées.

Actuellement, la VNI est indiquée par toutes les recommandations d’experts comme le traitement de référence (gold standard) et de première intention chez un patient BPCO décompensé (pH ≥ 7,35). On discutera cependant l’indication de la VNI au cas par cas chez les patients peu acides (pH > 7,35) au vu du manque de preuves de l’utilité de ce traitement chez les patients peu sévères.¹⁰

Actuellement, on assiste à une généralisation de cette technique, avec une augmentation claire de l’utilisation de la VNI en première intention de 4 à 16% dans des grandes enquêtes internationales incluant toutes les admissions en réanimation.¹¹ On observe également une augmentation de la sévérité des patients à qui l’on propose la VNI et même, dans certains cas, des patients chez lesquels une intubation serait indiquée suite à un échec de traitement conventionnel.¹²

S’il est relativement facile de poser l’indication à une VNI chez un patient en décompensation BPCO, il est moins aisé d’en prédire l’efficacité. Plusieurs études ont tenté de mettre en évidence des critères prédictifs d’échec de la VNI et donc du risque d’intubation. L’absence d’amélioration après deux heures de traitement par VNI du pH, de la fréquence respiratoire ou du score de Glasgow est un signe d’échec.

Œdème pulmonaire aigu cardiogénique (OAP)

L’OAP est probablement l’indication la plus ancienne et classique de la ventilation en pression positive. Les effets bénéfiques hémodynamiques et respiratoires de la CPAP dans l’OAP ont été largement étudiés. Bersten¹³ décrit, en 1991, une réduction de l’intubation chez les patients bénéficiant de CPAP en plus du traitement conventionnel par rapport au groupe ne recevant pas d’assistance respiratoire. Dans cette indication où l’altération des échanges gazeux s’associe à une altération de la mécanique respiratoire (baisse de la compliance), parfois responsable d’une hypoventilation alvéolaire, la VNI à deux niveaux de pression (VSAI) est une alternative à la CPAP. Plusieurs essais randomisés montrent que la CPAP permet de réduire significativement le nombre d’intubations.¹³ De même, le bénéfice de la VNI en VSAI a été montré à travers des méta-analyses et des essais multicentriques randomisés, qui suggèrent que ce bénéfice est particulièrement vrai dans le sous-groupe des malades hypercapniques.¹⁴ Cette observation est cohérente avec la physiopathologie de l’OAP hypercapnique où une limitation de la musculature respiratoire à maintenir une ventilation adaptée aux besoins semble prépondérante. Une controverse a existé sur l’efficacité respective de ces deux techniques dans l’OAP, suite à une étude qui montrait que la VNI en VSAI était associée à significativement plus d’événements cardio-vasculaires ischémiques.¹⁵ Cet effet n’a cependant plus été retrouvé par la suite et le choix se fait souvent en fonction de l’endroit où le patient est pris en charge (service d’urgence vs soins intensifs par exemple) et de la technique qui y est le mieux maitrisée. Pour autant, le bénéfice de ces deux techniques sur l’intubation et même de la mortalité à la phase aiguë de l’OAP, en particulier chez les malades hypercapniques et ou âgés, est largement admis.

Insuffisance respiratoire aiguë de novo

L’appellation IRA de novo fait référence aux pathologies pulmonaires survenant sur des poumons antérieurement sains, s’opposant ainsi à l’IRA compliquant une maladie respiratoire chronique. Ce terme regroupe donc des pathologies très différentes les unes des autres (atélectasies postopératoires, pneumonies infectieuses, acute lung injury (ALI) dont la forme la plus grave est représentée par le syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA)). Ce groupe très hétérogène représente un large collectif de malades dont certains pourraient bénéficier de la VNI. Cependant, la lecture des études sur ce sujet est rendue complexe par la diversité des malades inclus dans les études. A titre d’exemple, le bénéfice de la VNI dans les pneumopathies communautaires graves, suggéré par certaines études et réfuté par d’autres, semble être souvent lié aux bénéfices observés chez les malades hypercapniques.¹⁶ L’hypoxémie présente à des degrés divers chez ces malades est responsable d’une augmentation de la commande respiratoire qui se traduit par une augmentation de la ventilation minute qui peut, dans certains cas extrêmes, se compliquer de fatigue musculaire ou d’un arrêt respiratoire, en particulier en cas d’insuffisance circulatoire associée. Dans ce contexte, la VNI permet d’une part de préserver les échanges gazeux par l’effet combiné de la PEP et la possibilité d’accroître l’oxygénation et de diminuer la FIO2 (fraction inspirée en oxygène), et d’autre part de soulager en partie l’effort respiratoire par un effet direct mécanique.

Dans une étude physiologique où étaient comparés les effets respectifs de la CPAP et de la VSAI sur les échanges gazeux et l’effort respiratoire en cas d’IRA, les auteurs montraient que seule la VSAI permettait de réduire l’effort respiratoire et la dyspnée.¹⁷ Des études ont montré que la VNI pouvait réduire le risque d’intubation et même de mortalité chez des malades présentant un risque élevé dès lors qu’ils sont intubés. C’est le cas des malades d’hématologies et immunodéprimés.^18,19 Des résultats comparables ont été observés après chirurgie pulmonaire, là aussi probablement en raison d’un risque particulièrement élevé associé à la réintubation.²⁰ Ces résultats très encourageants ne peuvent être transposés dans la pratique à toutes les catégories d’IRA de novo. Dans un essai randomisé de Delclaux et coll., la survie n’était pas améliorée par l’administration systématique de CPAP à des malades présentant une IRA de novo comparée au traitement conventionnel basé sur l’oxygénothérapie délivrée par un simple masque enrichisseur d’oxygène. Certains patients assignés au groupe CPAP ont présenté un arrêt cardiorespiratoire suite à l’arrêt de la ventilation. Ce point est important car il illustre que c’est parce que la technique est efficace sur l’oxygénation, que son interruption non planifiée peut précipiter l’évolution et qu’une intubation plus précoce était indiquée.²¹ Dans ce contexte, il est important que la VNI, même quand elle est jugée efficace sur l’oxygénation, ne retarde pas l’intubation si celle-ci s’avère nécessaire en raison d’une péjoration respiratoire ou de la dyspnée. De nombreux travaux et une méta-analyse sur la VNI dans cette indication confirment que le bénéfice de la VNI en cas d’IRA de novo est mince dès lors qu’on exclut les malades hypercapniques.²² Dans une étude observationnelle française, comparant le devenir de plus de 200 malades avec une IRA de novo à celui d’un groupe semblable de malades présentant une décompensation de maladie respiratoire chronique et/ou un OAP, l’échec de la VNI était associé à une augmentation du risque de décès en cas d’IRA de novo. A l’inverse, l’échec de la VNI n’augmentait pas le risque de mortalité des malades BPCO ou en OAP. Ces résultats sont importants car ils confirment l’importance de tenter et de persévérer avec la VNI chez les malades hypercapniques, alors que l’absence d’amélioration rapide doit faire envisager l’intubation en cas d’IRA de novo.⁷

Autres indications de la ventilation non invasive

La VNI a vu son utilisation augmenter ces dernières années dans les indications classiques précédemment discutées, avec des résultats qui semblent s’améliorer, chez des patients dont la précarité clinique ne fait pourtant que croître.^4,7,8 Parallèlement, la VNI se développe dans des indications qui se diversifient d’une part en amont de l’intubation, en préhospitalier aux urgences et aux soins intensifs et d’autre part au décours de l’extubation, en relais ou pour prévenir la réintubation.^23,24 La VNI pourrait aussi être intéressante pour des pathologies transitoires et aussi diverses que l’asthme ou les décompensations de syndrome thoracique aigu dans le cadre de la pathologie drépanocytaire.^25,26 Enfin, la VNI est de plus en plus utilisée avant une intubation pour mieux préparer et préoxygéner le patient.²⁷

Une dernière catégorie de patients allant en augmentant est représentée par ceux chez qui l’intubation endotrachéale n’est pas souhaitée, soit en raison de leur âge et de leurs comorbidités, soit de par le souhait du patient, de l’entourage familial et médical et le plus souvent à la suite de discussions multidisciplinaires. Certaines données suggèrent que la VNI reste un traitement efficace dans ces conditions, en particulier en cas de BPCO et d’OAP. Des données récentes montrent enfin que si la mortalité hospitalière est plus élevée que dans des indications sans limitation de traitement, la qualité de vie offerte à ces patients dans les mois qui suivent est tout à fait comparable aux autres patients et justifie donc cette approche.²⁸

Conclusion

Ces vingt dernières années, le développement de la VNI a changé la face des soins intensifs. Le bénéfice de cette technique, dans les indications considérées comme émergentes dans les années 90, est aujourd’hui reconnu par tous, ce qui positionne cette technique comme incontournable, notamment chez les patients BPCO et les décompensations cardiaques. La VNI est un recours dans de nombreuses autres indications, avec des résultats variables selon les pathologies et la gravité. La prudence est de mise dans les IRA de novo dès lors que l’évolution se dégrade malgré le traitement, indiquant ainsi qu’il faut absolument éviter de repousser l’intubation quand elle devient nécessaire. Parce que la VNI est efficace sur les échanges gazeux et qu’elle limite la fatigue respiratoire et la sensation de dyspnées, il faut détecter les situations où le risque lié à son interruption pourrait compliquer l’évolution du malade. Les progrès technologiques des ventilateurs et des interfaces ont contribué largement à la diffusion de la technique.