Couplage cardioventilatoire chez les patients gravement malades

Les oscillations de pression intrathoracique dues à la ventilation en pression positive induisent des modifications cycliques de l'activité des récepteurs vasculaires pulmonaires et des mécanocepteurs cardiaques. Ces effets modifient la modulation du système nerveux autonome avec modification de l'activité sympathique et vagale.

L'interaction cardio-ventilatoire a récemment été étudiée à travers la variabilité de la fréquence cardiaque chez les patients ventilés mécaniquement gravement malades. L'analyse de la densité spectrale de puissance fournit des informations sur la puissance (la variance de l'intervalle battement à battement) distribuée en fonction des fréquences. Les sujets en bonne santé respirant spontanément présentent une augmentation inspiratoire cyclique et une diminution expiratoire de la fréquence cardiaque, et un «couplage de phase» entre les battements cardiaques et la respiration (provoquant des battements cardiaques à des phases constantes du cycle respiratoire), communément appelé couplage cardioventilatoire. Ces phénomènes proviennent d'une interaction complexe de plusieurs mécanismes, y compris l'entraînement central, la rétroaction des barorécepteurs artériels, la rétroaction des récepteurs d'étirement thoraciques et pulmonaires et les mécanismes non neuronaux intrinsèques au cœur, qui ne sont pas entièrement compris. Bien que l'importance physiologique de l'arythmie sinusale respiratoire et du couplage cardioventilatoire n'ait pas été élucidée, plusieurs auteurs ont suggéré qu'ils pourraient améliorer l'adéquation ventilation/perfusion par une redistribution des battements cardiaques (et par conséquent de la perfusion) au sein du cycle respiratoire, avec des effets bénéfiques sur les échanges gazeux. . De plus, une diminution de l'amplitude de l'arythmie sinusale respiratoire a été utilisée comme indicateur d'un contrôle autonome altéré et d'un mauvais résultat clinique, également pendant la ventilation mécanique. Il a été démontré que pendant la ventilation mécanique contrôlée, l'amplitude de l'arythmie sinusale respiratoire est considérablement réduite et le couplage cardioventilatoire généralement aboli. Théoriquement, les modes de ventilation mécanique qui assistent la pompe respiratoire lors du déclenchement par le patient, tels que la ventilation assistée par pression (PSV), pourraient maintenir des niveaux d'arythmie respiratoire sinusale plus élevés grâce à une modulation vagale phasique d'origine centrale par rapport à la ventilation mécanique contrôlée. De plus, la ventilation mécanique avec des volumes courants variables respiration par respiration, dite « ventilation variable », pourrait mieux préserver l'arythmie sinusale respiratoire et le couplage cardioventilatoire, ce qui pourrait jouer un rôle dans l'amélioration de l'oxygénation artérielle trouvée dans différents modèles d'affections aiguës. lésions pulmonaires, bien qu'avec des résultats variables, lorsque l'on compare la ventilation mécanique variable et conventionnelle. Chez les animaux de laboratoire anesthésiés, le couplage cardioventilatoire était plus préservé pendant la ventilation assistée par pression que la ventilation contrôlée par pression. Si ces résultats pourraient être présents chez l'homme est encore inconnue. De plus, il a été démontré que certaines nouvelles méthodologies de ventilation assistée, telles que l'assistance ventilatoire ajustée au niveau neuronal (NAVA), augmentent la variabilité d'une respiration à l'autre et la variabilité du volume courant, mais leurs effets sur le couplage cardioventilatoire ne sont pas compris.

L'étude vise à mesurer la variabilité de la fréquence cardiaque, la variabilité de la fréquence respiratoire et le couplage cardioventilatoire chez des patients gravement malades sous ventilation mécanique à la fois en mode contrôlé (pression contrôlée) et en mode assisté (ventilation d'aide inspiratoire et NAVA).

Méthodes Les patients inscrits sont connectés à un moniteur S/5 ICU (GE, Helsinki, Finlande) et sont ventilés mécaniquement avec un ventilateur Servo-I (Maquet, Allemagne) doté d'un module d'activité électrique diaphragmatique (EAdi, Maquet, Allemagne). Un cathéter nasogastrique 16-Fr EAdi est positionné chez tous les patients. Une séquence de trois phases d'étude consécutives de différents modes de ventilation mécanique (PCV, PSV et NAVA) est lancée. La séquence des modes ventilatoires est randomisée pour chaque patient. Après une période d'acclimatation de 10 min pour chaque phase d'étude, les ondes électrocardiographiques, de pression artérielle et ventilatoires sont collectées pendant 30 min consécutives sur un ordinateur portable via les logiciels S/5 Collect (GE, Helsinki, Finlande) et NAVA Tracker (Maquet, Allemagne) pour Les fenêtres.

Analyse de la variabilité de la fréquence cardiaque Analyse linéaire Des séquences de 300 battements cardiaques consécutifs sont sélectionnées à l'intérieur de chaque phase expérimentale. La moyenne et la variance de la période cardiaque sont exprimées en msec et msec^2 respectivement. La densité spectrale autorégressive est factorisée en composantes caractérisées chacune par une fréquence centrale. Une composante spectrale est étiquetée LF si sa fréquence centrale est comprise entre 0,04 et 0,15 Hz, alors qu'elle est classée HF si sa fréquence centrale est comprise entre 0,15 et 0,5 Hz. La puissance HF est considérée comme représentant la modulation vagale de la fréquence cardiaque induite par la respiration. Pour exclure l'effet des variations des densités spectrales de puissance totale sur les composantes LF et HF, les valeurs spectrales sont également exprimées en unités normalisées (NU). La normalisation consistait à diviser la puissance d'une composante spectrale donnée par la puissance totale moins la puissance inférieure à 0,04 Hz (composante spectrale Très Basse Fréquence [VLF]), et à multiplier le rapport par 100. Le rapport de la puissance LF sur HF (LF/HF) est considéré comme un indicateur de l'équilibre entre la modulation sympathique et vagale dirigée vers le cœur.

Analyse non linéaire L'analyse non linéaire a été réalisée au moyen d'une analyse symbolique. L'analyse symbolique est menée sur les mêmes séquences de 300 battements cardiaques consécutifs qui sont utilisées pour l'analyse autorégressive. La plage entière de l'intervalle R à R dans chaque série est uniformément divisée en 6 tranches (symboles) et un modèle de 3 intervalles de battements cardiaques consécutifs a été pris en compte. Ainsi, chaque séquence de 300 battements cardiaques avait sa propre plage R à R et 298 triplets consécutifs de symboles. L'entropie de Shannon de la distribution des motifs est calculée pour fournir une quantification de la complexité de la distribution des motifs. Tous les triplets de symboles sont regroupés en 3 modèles de variation possibles : (i) aucune variation (0V, les 3 symboles étaient égaux), (ii) 1 variation (1V, 2 symboles consécutifs étaient égaux et le symbole restant était différent), ( iii) motifs à 2 variations (2V, tous les symboles étaient différents du précédent). Auparavant, le pourcentage de modèles 0V augmentait (et diminuait 2V) en réponse à des stimuli sympathiques, tandis que les modèles 2V augmentaient (et 0V diminuait) en réponse à des stimuli vagaux. Le pourcentage des modèles 0V et 2V a été calculé, et le rapport 0V/2V a été calculé pour estimer l'équilibre entre la modulation sympathique et vagale.

Analyse du couplage cardioventilatoire Une méthode de synchronisation de phase pour la quantification du couplage entre des oscillateurs auto-entretenus faiblement couplés (ici le cœur et le ventilateur) sera mise en œuvre. L'idée sous-jacente est qu'un bon mode ventilatoire doit produire une coordination cardio-respiratoire indiscernable de celle observée chez le sujet sain lors d'une respiration spontanée à la même fréquence et amplitude. La technique de synchronisation de phase est complétée par une analyse symbolique conjointe et une évaluation entropique interconditionnelle du couplage cardio-respiratoire en termes de degré de répétabilité des schémas de coordination entre le signal de fréquence cardiaque et la ventilation. Ces approches ont pour principaux avantages qu'elles sont moins sensibles aux non-stationnarités et qu'elles sont capables de capturer des couplages non linéaires sur des séquences de données plus courtes.

Taille de l'échantillon étant donné une variance totale de la variabilité de la fréquence cardiaque égale à 1000 msec^2, pour détecter une différence de 300 msec^2 (avec un écart type de 200 msec^2) entre les phases d'étude avec une erreur alpha = 0,05, puissance=80%, taille d'effet=0.4, 22 patients seront recrutés.

La distribution normale est vérifiée avec le test de Kolmogorov-Smirnov. Le test t de Student à deux queues pour un échantillon dépendant ou indépendant selon les besoins, ou le test de Wilcoxon-U en cas de distribution non normale sont utilisés. Les mesures répétées sont analysées avec une analyse de variance à un facteur (ANOVA) suivie d'un test de Bonferroni post-hoc.