Limitation du débit expiratoire et ventilation mécanique pendant le pontage cardiopulmonaire en chirurgie cardiaque

Introduction Au cours de l'anesthésie générale, une réduction de la Capacité Résiduelle Fonctionnelle (CRF) a été observée. La réduction de la CRF pourrait impliquer que la capacité de fermeture du système respiratoire (CC) dépasse la CRF et conduit à un phénomène appelé limitation du débit expiratoire (EFL). Plusieurs facteurs contribuent au phénomène EFL pendant l'anesthésie générale, y compris l'induction de l'anesthésie en elle-même. Des concentrations élevées d'oxygène, une paralysie musculaire, une position couchée, une augmentation de l'eau extravasculaire due à la thérapie liquidienne périopératoire et une réponse inflammatoire jouent également un rôle dans ce tableau.

De plus, le pontage cardio-pulmonaire (PCP) avec clampage aortique, qui est nécessaire pour la majorité des procédures en chirurgie cardiaque, a été associé à des lésions pulmonaires directes. L'atélectasie pulmonaire, l'apnée et l'ischémie au cours de la CEC et l'activation des enzymes protéolytiques dans la circulation pulmonaire influencent l'incidence de la dysfonction pulmonaire postopératoire après chirurgie cardiaque.

Le test de pression expiratoire positive (PEP) est une méthode validée pour évaluer la présence d'EFL pendant l'anesthésie. Le test PEP est une mesure réalisable et totalement sûre de la réduction de la CRF chez les patients ventilés mécaniquement.

Le but de l'étude sera d'évaluer si la ventilation mécanique pendant la CPB en chirurgie cardiaque pourrait réduire l'incidence de l'EFL dans la période post-PCB.

Critère d'évaluation principal Le critère d'évaluation principal sera un critère d'évaluation composite de l'incidence de la limitation du débit expiratoire après le sevrage de la CEC et des complications pulmonaires postopératoires.

Critères secondaires

Les paramètres secondaires comprendront :

• Réadmission aux soins intensifs ;
• Nécessité d'une ré-intubation ;
• Besoin de ventilation non invasive ;
• Durée de la ventilation mécanique ;
• Infections post-opératoires ;
• Événements cardiaques indésirables majeurs ;
• Durée du séjour aux soins intensifs et à l'hôpital ;
• Mortalité à 30 jours et 1 an.

Matériels et méthodes Il s'agira d'un essai contrôlé randomisé en groupes parallèles, à un seul centre et en simple aveugle. Les patients seront répartis au hasard dans quatre bras parallèles avec un ratio d'allocation de 1:1:1:1, pour recevoir l'une des quatre stratégies de ventilation mécanique pendant la CEC. Les patients qui répondront aux critères suivants lors de l'évaluation préopératoire seront recrutés.

Randomisation et masquage Le patient sera randomisé selon une liste de numéros occasionnels générée par ordinateur. Les informations sur l'affectation des patients seront conservées dans des enveloppes opaques fermées et personne ne saura l'affectation des patients avant la randomisation. Les patients seront aveugles à l'attribution.

Protocole de ventilation

Chaque patient sera randomisé à la fois sur la prise en charge de la ventilation avant et après la CEC et sur la prise en charge pendant la CEC : une conception d'essai 2 par 2. Les patients seront répartis en quatre groupes :

Groupe A : les patients seront ventilés en pression expiratoire positive (PEP) avant et après la circulation extracorporelle ; pendant la CPB, la pression positive continue (CPAP) sera adoptée.

Groupe B : les patients seront ventilés sans PEP (ZEEP) avant et après CPB ; pendant le CPB, le CPAP sera adopté.

Groupe C : les patients seront ventilés avec PEP avant et après CEC ; pendant le CPB, aucune Ventilation Mécanique (No MV) ne sera adoptée.

Groupe D : les patients seront ventilés sans PEP (ZEEP) avant et après CPB ; pendant le CPB, aucun MV ne sera adopté.

Les patients seront randomisés, immédiatement avant l'intervention, pour recevoir soit une PEP égale à la meilleure PEP, évaluée par un test PEP, immédiatement après l'induction de l'anesthésie, soit égale à zéro. Tous les patients seront en outre randomisés pour recevoir soit une CPAP égale à la meilleure PEP, soit une stratégie PEP nulle (avec déconnexion du circuit d'anesthésie) pendant la CPB. Les deux randomisations seront indépendantes l'une de l'autre.

Au cours de la CPB, notre objectif sera de maintenir la PaO2 entre 200 et 250 mmHg afin d'éviter les lésions pulmonaires induites par l'hyperoxie ; de plus, l'hématocrite sera maintenu au-dessus de 24 %.

Lors du sevrage de CPB nous réaliserons un seul RM alvéolaire. Ce RM sera réalisé manuellement par l'anesthésiste avec un mélange gazeux d'oxygène et d'air (avec une fraction d'oxygène inspirée inférieure à 80%) en fin d'intervention. Après CPB, cette manœuvre de recrutement sera effectuée manuellement, en correspondance avec la procédure de désaération chirurgicale. La pression des voies respiratoires sera maintenue à 40 cmH2O pendant au moins 10 secondes.

Détermination de la mécanique pulmonaire

La compliance quasi-statique du système respiratoire (Cqst,rs) sera calculée comme suit :

Volume courant / (pression de plateau de fin d'inspiration - PEPtot (ml/cmH2O) où PEPtot est la pression de fin d'expiration en période d'absence de débit. La mesure sera effectuée avec une pause inspiratoire de 60 %.

La résistance des voies respiratoires (Rmin,rs) sera calculée comme suit :

(Ppeak - P1) / V' où Ppeak est la pression inspiratoire maximale, P1 est la pression des voies respiratoires au point de débit nul et V' est le débit inspiratoire. La mesure sera effectuée avec une pause inspiratoire de 60 %.

La mécanique pulmonaire sera déterminée immédiatement après l'exécution de chaque test PEP.

Calcul de l'espace mort

Le calcul de la fraction d'espace mort sera effectué avec la modification d'Enghoff de l'équation de Bohr :

Vd/Vt = (PaCO2-PECO2)/PaCO2

Où:

• Vd est l'espace mort
• Volume courant Vt
• PECO2 est la pression du CO2 expiré moyen

Calcul de la fraction de shunt

La fraction de shunt sera déterminée avant la chirurgie et après la chirurgie en salle d'opération pendant l'anesthésie générale, avant la sortie du patient de la salle d'opération. La fraction de shunt sera évaluée comme suit chez tous les patients :

Qs/Qt = (PAO2 - PaO2)*0,0031 / C(a-v mixte)O2 + [(PAO2 - PaO2)*0,0031]

Où:

• PAO2 est la concentration alvéolaire en oxygène ;
• PaO2 est la concentration artérielle en oxygène ;
• C(a-v mixte)O2 est la différence artéro-veineuse de la concentration en oxygène ;
• 0,0031 est un facteur de conversion en pourcentage volumique pour O2.

La mesure sera effectuée en respirant 100% d'oxygène pendant 20 minutes, pour atteindre une saturation complète en hémoglobine.

Si un cathéter artériel pulmonaire (PAC) sera placé, selon les indications cliniques, la fraction de shunt sera calculée à partir de la formule suivante :

Qs/Qt = CcO2-CaO2 / CcO2-Cv(mixte)O2 * 100

Où:

• CcO2 est la teneur en O2 du sang capillaire pulmonaire, estimée avec l'équation suivante : CcO2 = (Hb * 1,34) + (0,0031 * PAO2) ;

• CaO2 est la teneur artérielle en oxygène ;
• Cv(mixed)O2 est la teneur en oxygène des échantillons sanguins prélevés dans l'artère pulmonaire ;
• PAO2 est la pression partielle d'oxygène alvéolaire. Des échantillons de sang seront prélevés à partir d'un cathéter artériel et d'un cathéter artériel pulmonaire, sous une FiO2 de 100 % au même moment.

De plus, des analyses des gaz du sang (BGA) seront effectuées sur le sang artériel :

• après l'induction de l'anesthésie ;
• après sternotomie, associée à une héparinisation ;
• avant la sternosynthèse, associée à l'administration de protamine ;
• avant la sortie du bloc opératoire.

Calcul de la taille de l'échantillon Le calcul de la taille de l'échantillon était basé sur une erreur α bilatérale de 0,05 et une puissance (β) de 80 %. Sur la base de notre expérience, nous prévoyons que 50 % des patients avec arrêt de la ventilation pendant la CEC et sans PEP avant et après la CEC atteindront le critère composite d'EFL après la CEC et les complications respiratoires à 5 jours, tandis que seuls les 30 % des patients traités avec un optimal. Un échantillon de 93 patients par groupe, 186 au total, sera nécessaire pour mener à bien l'essai. En incluant une fraction d'abandon de 10 %, nous recruterons 51 patients par groupe, 204 au total.

Collecte et analyse des données Les données seront recueillies sur le formulaire de rapport de cas (CRF) approprié. Seront notamment recueillies des informations anamnestiques, des données sur la chirurgie et des données cliniques post-opératoires, notamment des paramètres respiratoires. Les données seront analysées avec un logiciel statistique professionnel. Les variables dichotomiques seront comparées avec le test Chi carré bilatéral, en utilisant la correction de Yates le cas échéant. Les variables continues seront comparées par analyse de variance ou par le test non paramétrique de Kruskal-Wallis, le cas échéant.

Consentement éclairé et conduite de l'essai Chaque patient fournira un consentement éclairé. Toutes les parties de cet essai seront menées conformément à la déclaration de bonnes pratiques cliniques (GCP) ainsi qu'aux lois italiennes et internationales sur la recherche clinique.