Surveillance de la fonction pulmonaire par tomographie d’impédance électrique dans l’unité de soins intensifs

Surveillance de la ventilationL’image dynamique (figure 4) montre les variations en temps réel de la distribution de l’air pendant la ventilation en utilisant des couleurs allant du bleu foncé (le moins ventilé) au blanc (le plus ventilé) pour représenter les changements régionaux. Les zones grises n’indiquent aucune variation de la ventilation. Les images dynamiques permettent d’identifier rapidement les différences de constantes de temps intrapulmonaires et la présence de motifs paradoxaux. Il est important de noter que les zones où la variation d’air est limitée au cours d’un cycle respiratoire peuvent résulter d’une surtension ou d’un affaissement des zones. La « carte de ventilation » (figure 4) illustre comment le volume d’air se répartit sur une section transversale définie pendant les cycles respiratoires. Le bleu vif indique les régions pulmonaires qui reçoivent la majeure partie du volume courant, ce qui est proportionnel au changement du signal d’impédance entre l’inspiration et l’expiration. À l’inverse, le bleu foncé représente les zones à faible variation de volume. La carte de ventilation permet d’évaluer la distribution régionale de la ventilation dans les poumons. Les poumons sont divisés en régions antérieure/postérieure et droite/gauche, ce qui permet une évaluation détaillée et l’affichage des pléthysmographes dans des régions spécifiques sur l’écran4. La courbe de variation de l’impédance thoracique du pléthysmogramme (Figure 4) représente l’amplitude de l’onde correspondant au volume courant, avec la référence équivalente à l’aération pulmonaire ou à la capacité résiduelle fonctionnelle (CRF) ou au volume pulmonaire expiratoire en fin d’expiration (EELV). Les informations sur l’aération permettent d’estimer les changements relatifs du volume total d’air intrathoracique. Les paramètres des voies respiratoires sur le côté droit de l’écran (Figure 4) sont capturés par le capteur de débit et affichés sous forme de graphiques et de chiffres sous forme de forme d’onde. Des paramètres tels que la pression motrice, l’auto PEP, la pression de plateau alvéolaire, la compliance et la résistance (dans la colonne numérique de droite) sont calculés pendant les cycles contrôlés. Les paramètres PEEP, pression de pointe, volume courant et fréquence respiratoire seront affichés dans tous les cycles. L’utilisation du capteur de débit proximal permet d’intégrer les données de ventilation et d’impédance sur le même écran, quelle que soit la marque ou le modèle de ventilateur mécanique. Outil de titrage PEP (Figure 5)Le patient doit être synchronisé avec le ventilateur, évitant ainsi les efforts et les mouvements respiratoires spontanés qui peuvent affecter le titrage de la PEP. Cela peut être atteint avec une sédation adéquate, et si nécessaire avec des agents paralysants. Le tube du capteur de débit et du ventilateur doit être exempt de toute obstruction, telle que des liquides et des sécrétions, afin de maintenir une surveillance précise. L’EIT détecte les changements dans la ventilation régionale et, lorsqu’il est intégré à un débitmètre, est capable d’estimer la mécanique respiratoire régionale, y compris la pression des voies respiratoires, le volume courant et le débit. Il présente les résultats en pourcentage de zones effondrées et hyperdistendues à différents niveaux de PEP en calculant les changements de conformité régionaux. Certains auteurs ont proposé de titrer la PEP jusqu’au point de croisement entre le pourcentage de surdistension (courbe blanche sur la figure 5 et zone blanche sur la figure 6) et le pourcentage d’effondrement (courbe bleue sur la figure 5 et zone bleue sur la figure 6). À ce niveau de PEP, il y a un minimum d’occurrence de zones hyperdistendues et affaissées (courbe orange sur la figure 5) et de fonction pulmonaire. Des études en cours visent à déterminer si la PEP définie au point de croisement entre l’hyperdistension et le collapsus est cliniquement avantageuse. Figure 5 : L’outil de titrage PEP sur l’écran EIT. La courbe orange représente la conformité, la courbe blanche représente l’hyperdistension et la courbe bleue représente l’effondrement. Abréviations : EIT = tomographie d’impédance électrique ; PEP = pression expiratoire positive. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure. Figure 6 : Affichage des pourcentages d’hyperdistension (blanc) et de collapsus (bleu), et conformité pour différentes valeurs de PEP sur l’écran EIT. Abréviations : EIT = tomographie d’impédance électrique ; PEP = pression expiratoire positive. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure. Évaluation de la perfusion pulmonaire par EIT : un guide pour les prestataires de soins de santéLa tomographie par impédance électrique (TEI) a récemment été reconnue comme un outil de surveillance précieux pour la ventilation pulmonaire en mesurant les changements de conductivité électrique. Bien que l’EIT se concentre principalement sur l’évaluation de la distribution de l’air dans les poumons, il peut également fournir des informations précieuses sur la perfusion pulmonaire grâce à des techniques innovantes. Les changements d’impendence dus au mouvement du sang dans le thorax sont d’une amplitude beaucoup plus faible que ceux liés à la ventilation. Ainsi, l’EIT n’a pas été traditionnellement utilisé pour mesurer la perfusion. Cependant, certaines méthodes impliquant l’injection intraveineuse d’une solution saline hypertonique en combinaison avec une manœuvre d’apnée peuvent isoler et amplifier les changements d’impédance liés au flux sanguin. Lorsque cette solution se déplace dans les vaisseaux sanguins, elle modifie les propriétés électriques du sang, ce que l’EIT peut détecter. L’EIT peut indirectement déduire les modèles de perfusion en observant les changements d’impédance causés par cette solution lorsqu’elle circule dans le système vasculaire pulmonaire. Cette approche nous permet de mieux comprendre simultanément la ventilation et la perfusion dans les poumons10. Cet outil est destiné à des fins de recherche uniquement aux États-Unis et/ou conformément aux réglementations des hôpitaux locaux et/ou à l’approbation d’autres pays par des organismes de réglementation juridiques. Visualisation de la perfusion pulmonaireL’injection intraveineuse d’une solution à haute conductivité électrique, telle qu’une solution saline hypertonique ou du bicarbonate de sodium, aide à visualiser le flux sanguin dans le système vasculaire pulmonaire 11,12,13. Les zones où la perfusion est plus élevée présentent des modèles d’impédance différents de ceux des régions moins perfusées. Cette application innovante de l’EIT permet une évaluation relative de la perfusion parallèlement à l’imagerie de ventilation, fournissant une vue complète de la fonction pulmonaire, ce qui aide à différencier l’hypoxémie causée par des défauts de perfusion, généralement traitée avec des thérapies qui modulent la perfusion pulmonaire, de l’hypoxémie causée par des troubles ventilatoires, souvent traitée par des stratégies de ventilation ou des changements de position. Cette application permet également de surveiller les changements dans la perfusion pulmonaire régionale en réponse au traitement établi (tels que le monoxyde d’azote inhalé, les anticoagulants et les médicaments thrombolytiques). Outil de perfusionL’outil de perfusion de l’EIT est spécialement conçu pour visualiser le flux sanguin pulmonaire pendant la ventilation mécanique contrôlée. Il s’agit de l’injection d’une solution saline hypertonique dans une veine pendant une brève période d’apnée. L’image résultante montre la distribution de la perfusion pulmonaire, avec des couleurs allant du jaune (indiquant une perfusion plus élevée) au rouge foncé (indiquant une perfusion plus faible) dans la section transversale du thorax (voir Figure 7). Figure 7 : Variations du pourcentage de distribution de la perfusion dans différentes régions du thorax. On voit des variations de perfusion vers l’avant, l’arrière, la droite et la gauche, avec des couleurs allant du jaune (perfusion supérieure) au rouge foncé (perfusion inférieure) dans la section transversale de la poitrine. Il est également possible d’exécuter la vidéo traitée en ligne montrant le contraste traversant le cœur en bleu après les poumons en rouge. Abréviations : A = antérieur ; P = postérieur ; R = droite ; L = gauche. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure. Analyse en ligne et hors ligneL’EIT mesure en permanence les pléthysmogrammes et la distribution de l’air dans les poumons. La variation d’impédance reflète les changements de volume courant, ce qui permet une évaluation régionale des poumons. Le pléthysmogramme représente graphiquement les changements de volume pulmonaire pendant l’inspiration et l’expiration (Figure 8). La variation de l’air peut être mesurée dans différentes parties des poumons. Il s’agit de l’une des mesures les plus avantageuses de l’EIT, car elle évalue la ventilation régionale. Le dispositif EIT crée une matrice 32 x 32 pour cartographier l’ensemble de la zone pulmonaire. Cette matrice est acheminée dans une grille couvrant l’ensemble des poumons. Chaque petit carré de la grille, appelé pixel, se voit attribuer une valeur de résistivité ou d’impédance. Les modifications des valeurs d’impédance correspondent aux modifications du volume pulmonaire dans la partie spécifique du poumon. À l’aide d’un logiciel dédié, EIT prend ces changements de valeurs d’impédance et génère une image. Cette image nous aide à comprendre l’ampleur de la variation de volume, représentée sur une échelle de couleurs. Le bleu vif signifie un volume élevé et le bleu foncé indique un faible volume. Aucune variation d’impédance ou aucun changement de volume courant n’est représenté en gris (Figure 8). Essentiellement, il fonctionne comme une carte, indiquant précisément où ces changements se sont produits dans les poumons. Figure 8 : L’image dynamique de la ventilation illustrant chaque pixel d’une matrice 32 x 32, soit un total de 1 024 pixels. L’amplitude de la ventilation est représentée par l’amplitude de l’onde et l’intensité de la couleur, le gris indiquant qu’il n’y a pas de volume et passant du bleu vif au bleu foncé représentant respectivement un volume élevé à un volume faible. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure. Il existe de nombreuses situations cliniques où l’EIT peut être bénéfique. Par exemple, dans l’identification précoce des complications et des affections pouvant entraîner des lésions pulmonaires, telles que l’atélectasie, la surdistension et le pneumothorax. L’atélectasie est l’une des pathologies les plus fréquentes chez les patients hospitalisés. Il s’agit d’un collapsus partiel ou complet du tissu pulmonaire, d’une réduction des volumes pulmonaires et d’une altération des échanges gazeux. L’atélectasie a pu être détectée par EIT, comme le montre la figure 9A. Les figures 9A et 9B sont les images de la carte de ventilation du même patient, à moins de 13 minutes d’intervalle. Dans la figure 9A, seulement 23 % des changements d’impédance se produisent dans la région postérieure, ce qui peut également être vu par une réduction des zones bleu vif et bleu foncé observées dans cette région. Suite à une augmentation de la PEP de 4 à 10 cmH2O, la figure 9B révèle une augmentation de la ventilation dans le poumon postérieur qui est passée de 23 % à 43 %. Par rapport à la figure 9A, le patient présente une augmentation de l’observance de 18,8 à 27,6 mL/cmH2O. Notamment, ce gain se produit dans la région postérieure bilatérale, ce qui est évident par l’augmentation des zones bleu clair et bleu foncé dans la partie postérieure (Figure 9B). De plus, il y a une réduction de la pression motrice, ce qui indique que d’autres augmentations du volume courant et de la PEP n’imposent pas de stress supplémentaire aux poumons14,15. Figure 9 : Différences de ventilation à différentes valeurs de PEP. (A) À PEP 4 cmH2O, l’image montre une différence de ventilation entre les régions antérieure (plus ventilée) et postérieure (moins ventilée). (B) Suite à une augmentation de la PEP de 4 à 10 cmH2O, une amélioration de la ventilation dans la région postérieure est évidente. Abréviation : PEP = pression expiratoire positive. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure. La surdistension fait référence à la surexpansion ou à l’étirement du tissu pulmonaire au-delà de sa capacité physiologique, entraînant des dommages potentiels aux alvéoles et aux structures environnantes. Une surdistension peut se produire lorsque la pression appliquée par un ventilateur mécanique pour gonfler les poumons est trop élevée. La surveillance de l’impédance pulmonaire régionale pendant les procédures ventilatoires permet d’éviter la surdistension et les lésions pulmonaires16. Sur la figure 10A, le patient est sous PEP de 22 cmH2O, alors que sur la figure 10B, la PEP est réduite à 12 cmH2O. Dans la figure 10B, l’image dynamique de la ventilation de l’EIT montre une augmentation des zones bleu clair et bleu foncé dans le poumon antérieur, indiquant une augmentation de la ventilation. Simultanément, il y a une réduction des zones bleu clair et bleu foncé dans le poumon postérieur (de 67 % à 43 %), suggérant un soulagement de la surdistension associé à la PEP plus élevée de 22 cmH2O dans la figure 10A. Cet exemple montre la capacité de l’EIT à identifier la surdistension et à favoriser une ventilation protectrice pulmonaire dans tout le poumon9. Figure 10 : Modifications de la PEP. A) PEP de 22 cmH2O ; (B) PEP de 12 cmH2O. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure. Le pneumothorax est une affection caractérisée par la présence d’air dans la cavité pleurale, l’espace entre le poumon et la paroi thoracique. Cette accumulation d’air peut entraîner un collapsus pulmonaire, un décalage médiastinal et un collapsus hémodynamique. Avec l’EIT, les changements d’impédance du thorax ont pu être observés en temps réel, comme le montre l’image dynamique de la ventilation 17,18,19. Il y a un signe dans l’image dynamique de la ventilation montrant la suspicion de pneumothorax, appelé signe « déphasé ». Le signe « déphasé » fait référence à une indication visuelle où les changements d’impédance dans le poumon ne s’alignent pas correctement avec le cycle respiratoire. Dans un cycle respiratoire normal, les changements d’impédance dans les poumons doivent être synchronisés avec les phases d’inspiration et d’expiration. Lorsqu’un pneumothorax se produit, l’image dynamique de la ventilation démontre un écart par rapport au modèle attendu, car les changements d’impédance ne sont pas synchronisés avec les phases normales d’inhalation et d’expiration. De plus, une élévation de la ligne de base du pléthysmographe signifiant une augmentation de l’impédance pulmonaire de fin d’expiration (EELI), malgré la réduction de la PEP, peut indiquer la présence d’un pneumothorax (Figure 11). Figure 11 : Le panneau « déphasé » sur une carte de ventilation. Simultanément, le pléthysmographe présente une élévation de la ligne de base, malgré une réduction de la PEP. Les deux résultats soutiennent et confirment fortement la présence d’un pneumothorax. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.