Conférence Thématique EFR...Définition du trouble ventilatoire obstructif •Diminution du VEMS disproportionnée à la diminution de la CV VEMS/CVF < 70% ATTENTION à la classique

Conférence Thématique

EFR

Nicolas TERZI - MD-PhD Service de Réanimation Médicale – CHU de Grenoble

Merci au Dr Prigent (Garches)

Définition des EFR

Ensemble d’examens permettant d’explorer:

le fonctionnement

et l’efficacité de l’appareil respiratoire

Rappels Physiologiques

• Objectif de la respiration :

– maintenir une hématose correcte

– assurer les échanges gazeux entre l’organisme et

l’atmosphère

– permettre le passage de l’O2 vers l’organisme (et du CO2

vers l’atmosphère)

• L’O2 doit :

– être transporté de l’atmosphère vers les alvéoles

(convection)

– passer de l’alvéole vers le sang capillaire (diffusion)

– être transporté des capillaires pulmonaires vers les

capillaires périphériques (convection)

– passer des capillaires vers les tissus (diffusion)

Rappels Physiologiques

alvéole

VO2

VO2 Alvéoles

Bronches

Tissus périphériques

Ventilation Ventilation alvéolaire

Diffusion Alvéolo-capillaire

Transport des gaz par le sang

Consommation d’oxygène

Système respiratoire

Système Cardio-

vasculaire

Respiration - Echanges gazeux

Mitochondries

Sang

Respiration: comment ça marche?

tuyau soufflet

= bronche muscles respiratoires paroi thoracique =

Zone d’échange

terrain de tennis

= zone d’échanges gazeux

Poumon

Débits pulmonaires

Volumes pulmonaires

Force

Diffusion des gaz à travers la barrière

relais

= adéquation entre ventilation alvéolaire et circulation sanguine pulmonaire

transporteur

= sang artériel

Gaz du sang

• Diagnostic du type d’anomalie au cours d’une maladie

respiratoire ou pouvant retentir sur l’appareil respiratoire

• Quantification de la sévérité des anomalies fonctionnelles

afin d’évaluer le pronostic et de guider le traitement

• Evaluation préopératoire pour apprécier le risque de

complications lors d’interventions affectant la fonction

respiratoire

• Surveillance du retentissement respiratoire de diverses

maladies, conditions environnementales ou de traitements

potentiellement toxiques pour l’appareil respiratoire

Rôle des EFR

• Chez un sujet conscient et coopérant

– Ayant mangé sans excès

– Eviter de fumer et de boire de l’alcool 4h avant

– Capable de tenir assis (discutable)

– En état respiratoire stable

– N’ayant pas pris de traitement bronchodilatateur inhalé dans les 4h précédant l’examen

• Durée : 30 à 90 min

Les explorations fonctionnelles: Conditions de réalisation

• Pneumothorax récent

• Hémoptysie récente

• Crise d’asthme ou « décompensation respiratoire» (discutable)

• Tuberculose bacillifère

• NB: les explorations ventilatoires n’ont pas d’intérêt en cas de pneumopathies aiguës. Elles ne sont utiles qu’une fois le patient stabilisé.

Les explorations fonctionelles: Contre-Indications

• Système mécanique: permettant la mobilisation des gaz:

– Volumes pulmonaires

– Débits pulmonaires

• Mécanismes permettant les échanges gazeux:

– Diffusion de la membrane alvéolo-capillaire

– Rapport ventilation/perfusion

– Sang artériel

EFR : Quelles explorations ?

Spirométrie classique

pression

débit V = (P1-P2). R

• Mesure un débit par un pneumotachographe

• Les volumes sont obtenus par intégration du débit

• Boucle débit volume (richesse des informations)

.

Spirométrie moderne : pneumotachographe

EFR: Les volumes pulmonaires

Volume courant = Vt

Vt

Volume réserve expiratoire

Volume réserve inspiratoire



• Volume courant (Vt): volume d’air inspiré et expiré au cours d’un cycle respiratoire « normal »

• Volume réserve inspiratoire (VRI): volume maximal qu’il est possible d’inspirer à partir de la fin d’une inspiration « normale »

• Volume réserve expiratoire (VRE): volume maximal qu’il est possible d’expirer en partant de la fin d’une expiration « normale » (à la CRF)

Diminue en position couchée Diminue ++ dans l’obésité

Vt

VRE

VRI CI

Capacité vitale


• Capacité inspiratoire (CI): volume maximal qu’il est possible d’inspirer en fin d’une expiration « normale » (à la CRF)

• Capacité vitale (CV): volume obtenu au terme d’une inspiration complète suivie d’une expiration complète. Volume maximal mobilisable.


Vt

VRE

VRI CI

CV

VR

CRF

Capacité Pulmonaire Totale


• Volume résiduel (VR): volume restant dans le poumon au terme d’une expiration complète

• Capacité résiduelle fonctionnelle (CRF): volume d’air contenu dans les poumons et les voies aériennes au terme d’une expiration « normale »

• Capacité pulmonaire totale (CPT): volume d’air contenu dans le poumon au terme d’une inspiration maximale


Comment les mesurer ?

Vt

VRE

VRI CI

CV

Si je mets un capteur à la bouche: Vt, VRI et VRE

CV = VRI + Vt + VRE

CI = VRI + Vt


Volumes mobilisables

Vt

VRE

VRI CI

CV

VR

CRF

CPT

Volumes non mobilisables

Volumes mobilisables


Volumes non mobilisables

• Mesure indirecte du VR et de la CRF

• 2 techniques:

– Pléthysmographie corporelle totale

– Dilution des gaz

Comment les mesurer ? Volumes mobilisables

Mesure de la CRF : Méthode de dilution de l’Hélium (système fermé)

V2 ? V1

C1 C2

C1.V1 = C2.(V1+V2)

• Patient enfermé dans un enceinte étanche réalise des manœuvres d’halètement dans un tube fermé par un obturateur. On mesure:

– Les variations de pression dans le tube P

– Les variations de pressions dans la boite d’où on déduit les variations de volume du thorax V

• Si effectué en fin d’expiration normale : volume mesuré est égal à la CRF

Comment les mesurer ? Phlétysmographie corporelle totale

Mesure de la CRF Méthode pléthysmographique

Loi de Boyle-Mariotte :

PV = constante

VGTxPA = (VGT+∆V)x(PA-∆PA)

VGTx ∆PA = (∆VxPA)+(∆Vx∆PA)

• VGT = volume gazeux thoracique

• PA : Pression alvéolaire

=> PA = Pbarométrique – PH2O

• ∆PA = variation de pression à la bouche (∆P)

• Volume gazeux thoracique (VGT) = CRF

• ∆Vx∆PA est considéré négligeable

=> CRF = ∆Vx(Pbarométrique-47 mmHg)/∆P

occlusion à la CRF

∆P

∆V

Manoeuvre d’halètement

VGT

Pléthysmographe volumétrique

• Avantages:

– Rapidité

– Possibilité de répéter les mesures

– Mesure des résistances pulmonaires

• Inconvénients:

– Il faut rentrer dans la boite

– Il faut pouvoir réaliser la technique.

– En cas de syndrome obstructif très sévère, risque de déphasage entre la pression alvéolaire et la pression à la bouche et résultats faussés.

Quelle technique ? Phléthysmographie corporelle totale

• Avantages:

– Permet des mesures assis/couché

– Accessible à des patients handicapés ou à mobilité réduite…

• Inconvénients:

– Zones non ventilées (emphysème) inaccessible: risque de sous-estimation

– Procédure + longue donc peut être difficile à répéter au cours de l’examen (en théorie).

Quelle technique ? Dilution des gaz







– Sang artériel


Technique:

• On demande au patient à partir d’une inspiration maximale

de souffler le plus vite et le plus fort possible à travers le

spiromètre

• Les débits réalisés génèrent des volumes que l’on va pouvoir

également mesurer: volumes dynamiques (CV forcée = CVF)

EFR: Les débits pulmonaires (et les volumes dynamiques)

Temps - Volume

VEMS

1 seconde

VEMS > 75% CV

(L)

(s)

CV

Volume Expiré Maximal en 1 Seconde

Volume - Débit

CPT VR

Dé

bit

(L/

s)

Débit expiratoire de pointe

CV (L)

Expiration forcée: les 2 analyses des débits

• MAIS…

– Les débits pulmonaires dépendent des volumes pulmonaires

– Si le volume pulmonaire est diminué, le débit généré sera plus petit même s’il n’existe pas d’atteinte des bronches

– On étudie donc le rapport entre débit et volume pour juger s’il existe ou pas une anomalie: VEMS/CV ou rapport de Tiffeneau

EFR: Les débits pulmonaires (et les volumes dynamiques)

Rapport de Tiffeneau VEMS/CVL

VEMS/CVL > 75%

Après une inspiration profonde maximale, un sujet jeune bien portant est capable d’expirer pendant la première seconde 80% du gaz qu’il a inspiré

=> VEMS/CVL = 80%

On utilise la CV lente (CVL) car la CV forcée (CVF) est parfois diminuée (phénomènes de piégeage)

Débit expiratoire de pointe DEP: débit maximal au cours d’une expiration forcée Débits expiratoires maximaux DEM: débits expiratoires à un moment donné, exprimés en fonction du volume pulmonaire (25%, 50%, 75%) au moment de la mesure Débit expiratoire médian DEM 25-75: Débit expiratoire moyen en milieu d’expiration forcée

La boucle débit/volume et ses débits notables

• Les variables mesurées au cours des EFR sont exprimées :

‒ En valeur absolue (conditions BTPS) ‒ En pourcentage des valeurs de référence du patient ‒ … et interprétées en fonction du contexte clinique et de la qualité

de l’exécution de l’épreuve

• Les valeurs de référence sont obtenues à partir de larges populations de sujets sains non fumeurs

• Elles varient en fonction :

‒ De l’âge ‒ Du sexe ‒ De la taille ‒ De l’ethnie

Interprétation des EFR

Anomalies des débits

Anomalies des volumes

Syndrome obstructif

Syndrome restrictif


Anomalies des débits Syndrome obstructif

Syndrome restrictif


Définition du trouble ventilatoire obstructif

• Diminution du VEMS disproportionnée à la diminution de la CV VEMS/CVF < 70%

ATTENTION à la classique source de confusion: le pourcentage

obtenu correspond bien au rapport (VEMS mesuré/CVF

mesurée) x 100. Il ne s’agit pas d’un pourcentage d’une valeur

normale théorique

• Sévérité sur le VEMS

• Dans la BPCO, classification selon GOLD :

VEMS > 80% : léger

VEMS 50-80% : modéré

VEMS 30-50% : sévère

VEMS < 30% : très sévère

• Définition:

Amélioration 15 min après bronchodilatateurs de VEMS ou CVF de 12% et 200ml

On parle réversibilité complète d’un TVO en cas de normalisation : du rapport VEMS/CVF ( > 0,7) et du VEMS (VEMS > 80 % de la valeur prédite)

Trouble Ventilatoire Obstructif : réversibilité ?

Indication: • EFR normale mais suspicion d’asthme: recherche d’un hyperactivité

bronchique

Technique: – Inhalation de métacholine à doses (ou concentrations) progressivement

croissantes

– Repos de 3 min entre chaque dose

– Mesure du VEMS entre chaque dose juqu’à ce que le VEMS chute de 20% ou jusqu’à une dose cumulée de 2 000 μg.

=> Si chute du VEMS > 20% test positif

Hyper-réactivité bronchique: test à la métacholine

Indication: • EFR normale mais suspicion d’asthme: recherche d’un hyperactivité

bronchique

Technique: – Inhalation de métacholine à doses (ou concentrations) progressivement

croissantes

– Repos de 3 min entre chaque dose

– Mesure du VEMS entre chaque dose juqu’à ce que le VEMS chute de 20% ou jusqu’à une dose cumulée de 2 000 μg.

=> Si chute du VEMS > 20% test positif

Hyper-réactivité bronchique: test à la métacholine

Attention:

Hyperréactivité bronchique Asthme

Autres causes d’HRB+++:

BPCO, infection récente…

Anomalies des débits


Syndrome obstructif

Syndrome restrictif



Syndrome obstructif

Syndrome restrictif


• Est suggéré par :

CVF et VEMS harmonieusement diminués (VEMS/CVF normal, voire « super-normal » : >110% prédit)

• Est diagnostiqué par :

CPT < 80% prédit Sévérité sur la CV

Remarques :

• les fonctions pulmonaires complètes (avec volumes) ne sont utiles que si l’on suspecte un syndrome restrictif

• Si la CVF est normale, il n’y a virtuellement pas de syndrome restrictif

Définition du syndrôme restrictif

Courbe expiratoire

Syndrome restrictif :

= « modèle réduit » de la courbe normale,

avec mêmes pentes

Courbe inspiratoire

Volume

Débit

Courbe normale

Courbe débit/volume dans le syndrome restrictif

Syndromes restrictifs:

Homogènes: diminution harmonieuse de tous les volumes avec un VR/CPT conservé ( 30%)

Syndromes restrictifs d’origine parenchymateuse

pneumopathie interstitielle

fibrose pulmonaire

Non homogènes: augmentation de la VR/CPT

Syndromes restrictifs d’origine extra-parenchymateuse

maladies pleurales

maladies de la cage thoracique

obésité sévère: VRE (VR CRF)

maladies neuro-musculaires: CV, VR normal

Définition du syndrôme restrictif

• Parenchymateux => DLCO très diminuée - KCO diminué – Sarcoïdose – Pneumopathies interstitielles secondaires (pneumoconioses,

médicamenteuses, associées à connectivite/vascularite, radiothérapie) – Pneumopathies interstitielles idiopathiques

• Extra-parenchymateux => DLCO peu altérée - KCO augmenté – Neuromusculaire

• Parésie/paralysie du diaphragme • Myasthénie grave • Syndrome de Guillain-Barré • Dystrophies musculaires • Traumatisme médullaire

– Paroi thoracique • Cyphoscoliose • Obésité • Spondylarthrite ankylosante

Etiologies des syndromes restrictifs







– Sang artériel


• Altération de la barrière alvéolo-capillaire va entraîner une altération des échanges gazeux = troubles de la diffusion

• La diffusion des gaz est :

– Inversement proportionnelle à l’épaisseur de la membrane alvéolo-capillaire.

– proportionnelle à la surface d’échanges pulmonaires

Diffusion: la zone d’échanges gazeux

• Administration au patient d’une quantité connue d’un gaz ne faisant pas habituellement partie de la composition de l’air

• Puis mesure de la vitesse de dilution de ce gaz dans l’air expiré: reflète la vitesse à laquelle ce gaz traverse la barrière alvéolo-capillaire et passe dans le sang

Diffusion: Comment l’explorer ?

• Inspiration unique d’un mélange gazeux contenant une faible concentration de CO (0.3%)

• Maintien d’une apnée de 10 s

• Puis mesure de la concentration de CO dans le gaz expiré ce qui permet de calculer la concentration de CO dans l’alvéole

• La diminution de concentration entre le début et la fin de l’apnée permet de calculer la vitesse de diffusion du CO au niveau de la barrière alvéolo-capillaire


Apnée Expiration

Rinçage de l’espace mort

Échantillonnage

Expiration

Respiration

Volume résiduel

Volume inspiré

Temps total d’apnée


• La vitesse de diffusion des gaz dépend de l’épaisseur de la barrière alvéolo-capillaire:

• Mais:

– Si la surface d’échanges pulmonaire diminue, la diffusion diminue.

Donc il faut l’interpréter en fonction du volume alvéolaire

– Si le transporteur sanguin du gaz (Hb) n’est pas en quantité suffisante, modification de la diffusion.

Donc il faut disposer du taux d’hémoglobine pour pouvoir interpréter le résultat.


Troubles de la diffusion: • DLCO/VA corr < 70% • Sévérité sur la DLCO

Dépend: taux Hb et HbCO


Léger > 60% Modéré 40 – 60 % Sévère < 40 %

Cas Cliniques

Mme L V, 41 ans sans antécédents, adressée dans les dyspnée aigue, dans un contexte de bronchites à répétition depuis 3 ans, tabagique à 45 PA. DEP à 270, quelques sibilants, traitée par Antibiotiques et corticoïdes 5 jours, puis bilan complet EFR

Que pouvez-vous dire à partir de cette courbe ?

Quel est votre diagnostic ?

Souhaitez-vous d’autres explorations ?

Test de réversibilité

Diffusion

Cas Cliniques

Mme H C née en 1959, Dyspnée évoluant depuis 3 mois, antécédent de varicelle et d’amygdalectomie. Présence d'oiseaux chez elle (colombes depuis de nombreuses années), tabac à 10PA, Dyspnée stade III, toux matinale, pas d'autres signes en dehors d'une cyanose des lèvres et extrémités. ETT normale en dehors PAPS 45mmHg,

Que pouvez-vous évoquez ?

Cas Cliniques

Mr L P, né en 1950 Tabagisme à 30PA, Suivi pour une BPCO depuis plusieurs années

Cas Cliniques

Mme F P Infirmière en pneumologie Dyspnée chronique Sibilants à l’auscultation

Cas Cliniques

Enfant de 12 ans prématuré

Tabagisme passif familial

Gène depuis 2 ans, lorsqu'il va chez son cousin qui a des chats,

et chez sa grand mère,

Crise nocturne avec sibilants toux sèche et dyspnée,

conjonctivite et rhinite allergique, pas de crise à l'effort

EFR normale en ville (Tiffneau à 83%, VEMS à 2180mL), test

cutané négatif

Test à la métacholine

VEMS/CV Nl ?

DLCO Nle? DLCO Nle? DLCO Nle?

CV Nle ?

oui

Normal

oui

Normal

oui

MNM Atteinte paroi

oui

Asthme BPCO

oui

Obstruction

oui

oui

CV Nle ?

non

CPT Nle ?

non

CPT Nle ?

non

Restriction

non

Anomalies pneumo-vasc

non

Atteinte interstitielle

non

Emphysème

non

Déficit mixte

non oui

ERS/ATS 2005

Obstruction des voies aériennes centrales

Obstruction fixe

Intra ou extrathoracique Obstruction variable

extrathoracique Obstruction variable

intrathoracique

Eur Respir J 2005; 26: 948–968

Hypoxémie: Quantité d’oxygène transportée dans le sang diminuée

pression partielle en O2 dans le sang artériel (PaO2)

Hypoxie: Quantité d’oxygène délivrée aux tissus insuffisante par rapport aux

besoins cellulaires – Retentissement Cellulaire

de la quantité d’ O2 délivrée aux cellules (carence absolue)

incapacité de l’organisme à la quantité d’ O2 face à des besoins accrus

(carence relative)

incapacité des cellules à exploiter l’ O2 délivrée

Un cas particulier: l’altitude.

Hypoxie - Hypoxémie: Définition

Quatre grands mécanismes d’hypoxie tissulaire

hypoxémie profonde

(ex: insuffisance respiratoire aiguë)

incapacité cardio-circulatoire à amener le sang oxygéné aux cellules

(ex: choc cardiogénique)

anomalies du transport sanguin de l’O2

(ex: anémie aiguë ou intox au CO)

incapacité de la cellule à utiliser l’O2 qu’elle reçoit

(ex: intoxication cyanhydrique comme complication de l’inhalation des fumées

d’incendie)



Hypoxémie normoxique

Pneumopathie aiguë sans tare sous jacente (Hb= 14 g/L)

Si la PaO2 passe de 100 mmHg (SaO2 = 99%) à 60 mmHg (SaO2 = 90%)

Alors le CaO2 ne fait que passer de 19,2 mL/dL à 17,2 mL/dL

Absence d’hypoxie, alors que l’on peut parler de pneumonie aiguë hypoxémiante !

Hypoxie sans Hypoxémie

Anémie aiguë sur hémorragie, sans atteinte pulmonaire

Si l’Hb passe de 14 g/dL à 8 g/dL (Hyperventilation et SaO2 = 100%)

Alors le CaO2 passe de 19,4 mL/dL à 11,4 mL/dL

Il y a bien souffrance tissulaire (hypoxie) sans hypoxémie

En présence d’une PIO2 normale, 4 mécanismes

sont susceptibles d’induire une hypoxémie:

Hypoventilation Alvéolaire (Cf supra)

Un trouble de diffusion alvéolo-capillaire

une anomalie des rapports ventilation-perfusion

un shunt droit-gauche anatomique

Echanges Gazeux - Hypoxémie


Relation SaO2 – PaO2

CO2 = Hb * 1.34 * SaO2 + PaO2 * 0.003

Documents

Conférence Thématique EFR...Définition du trouble ventilatoire obstructif •Diminution du VEMS disproportionnée à la diminution de la CV VEMS/CVF < 70% ATTENTION à la classique