Complications musculaires li Complications musculaires li é é es es à à la ventilation m la ventilation m é é canique : canique : Peut Peut - - on pr on pr é é venir la dysfonction diaphragmatique ? venir la dysfonction diaphragmatique ? Département d’Anesthésie-Réanimation B (DAR B) Hôpital Saint-Eloi; CHU Montpellier ERI 25 - INSERM – UNIVERSITE MONTPELLIER I CHU Montpellier 34295 - France Samir JABER JRUR – Marseille 22 Avril 2010
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COMPLICATIONS MUSCULAIRES LIÉES À LA VENTILATION …jrur.org/documents/2010/2010-Jaber.pdfComplications musculaires liées àla ventilation mécanique : Peut-on prévenir la dysfonction
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Transcript
Complications musculaires liComplications musculaires liéées es àà la ventilation mla ventilation méécanique :canique :
PeutPeut--on pron préévenir la dysfonction diaphragmatique ?venir la dysfonction diaphragmatique ?
Département d’Anesthésie-Réanimation B (DAR B)Hôpital Saint-Eloi; CHU Montpellier
ERI 25 - INSERM – UNIVERSITE MONTPELLIER ICHU Montpellier 34295 - France
Garnacho-M 2005 Severe sepsis ≥≥≥≥ 7 d & ready to wean
ENMG 34 (12-99) 14 (7-44) <0.001
Ventilation "totalement""totalement"contrôlée et prolongée
Mise au repos des muscles respiratoires
Altération des propriétés contractiles du diaphragmeDiminution de la force ± endurance des muscles respiratoires
= Dysfonction Diaphragmatique Induite par la Ventilation: DDIV
Difficulté et retard du sevrage ventilatoire ?
Mise au repos des muscles
AvantAvant AprAprèèss
Arnold Swarchenegger
0
1
2
3
4
5
6
7
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ns
1993
1994
1995
1996
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1999
2000
2001
2002
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2008
2009
Dysfonction diaphragmatique induite par la ventilation (DDIV)
Mécanisme complexe et multifactoriel ?
Nombre de publications Human study
Animal studies
B. Données de la littérature sur la DDIV
Feb 2010 – 16: 19-25
Etudes animales (n
≈≈≈≈ 50)
vs
Etudes humaines (n= 2)
Animal Studies
Human Studies
- In vitro- In vivo
- In vitro- In vivo
VIDD Life duration
6 h 5 years
24 h 10 years
72 h 25 years
rat
rabbit
pig
2 to 6 days 75 yearsICU patient
Effects of prolonged controlled mechanical ventilation on diaphragmatic function in healthy adult baboonsAnzueto. A, J. Peters, M. Tobin, R. De Los Santos, J. Seidenfeld, G Moore, W. Cox; J. CoalsonCRITICAL CARE MEDICINE 1997;25:1187-1190
Pdi : Jo vs J11 de VM
- Étude "in vivo" des propriétés contractiles et de l’endurance du diaphragme chez 3 babouins
- diminution de la force de 25%- diminution de l’endurance 36%
Effects of controlled mechanical ventilation on respiratory muscle contractile properties in rabbitsCapdevila X, Lopez S, Bernard N, Rabischong E, Ramonatxo M, Martinazzo G, Prefaut CIntensive Care Med. 2003 Jan;29 (1):103-10
Diaphragme Intercostal
Contrôle (n=10)
VMP (n=9)
VMP-lapin: 53±3h Altération des propriétés contractiles diaphragme et intercostaux:
-atrophie fibres type IIa-IIb-diminution force-diminution résistance à la fatigue
Altered diaphragm contractile properties with controlled mechanical ventilationSassoon CS, Caiozzo VJ, Manka A, Sieck GCJ Appl Physiol. 2002 Jun;92(6):2585-95.
Étude in vivo et in vitro des propriétés contractiles et morphologiques du diaphragme chez le lapin ventilé 72h
Résultat n°1:Réduction de la force diaphragmatique : temps dépendant
Altered diaphragm contractile properties with controlled mechanical ventilationSassoon CS, Caiozzo VJ, Manka A, Sieck GCJ Appl Physiol. 2002 Jun;92(6):2585-95.
Résultat n°2 : Mise en évidence de lésions des myofibrilles
Ventilation mécanique de 72 h induit une diminution de 35% de la force du diaphragme
In vivo
0
20
40
60
80
100
MD
A (
nmol
es/g
.w.w
)
CTRVMP
p < 0.05
0
400
800
1200
1600
2000
2400
SO
D a
ctiv
ity (
UI/m
g)
CTRVMP
p < 0.05
0
0,2
0,4
0,6
0,8
GP
X a
ctiv
ity (
µmol
/g/m
in)
CTRVMP
p = 0.07
Système pro-oxydant Système anti-oxydant
Stress Oxydant semble faire partie des mécanismes im pliqués dans l’altération de la fonction diaphragmatique observée après ventilation mécanique prolongée (72h) chez le porcelet
In vivo
Mechanical ventilation-induced oxidative stress in the diaphragmZergeroglu MA, McKenzie MJ, Shanely RA, Van Gammeren D, DeRuisseau KC, Powers SKJ Appl Physiol. 2003 Sep;95(3):1116-24
7 groupes
•Altérations liées au stress oxydatif apparaissent > 6 h-VM•Corrélation entre durée de ventilation et intensité de la DDIV
La mise au repos du diaphragme au cours de la ventilation mécanique contrôlée entraîne une atrophie des fibres du diaphragme
Overall mechanically ventilated patients(n= 37)
In vivo study (n= 12)
MAGNETIC PHRENIC STIMULATION(Diaphragm force)
• Ultrastructure injury (sarcomere disruption)• Cross sectional area and fiber proportion• Inflammatory response (NF-κB) • Proteolysis (ubiquitinated proteins, Calpain 3)
Short in vivo- MV group
Anesthezised patients
Ventilated for 2 to 3 h(n= 6)
Long in vivo- MV group
Critically ill patients
Ventilated for 1 to 10 days(n= 6)
Short in vitro- MVgroup
Surgical patients
Ventilated for 2 to 3 h(n= 10)
Long in vitro- MVgroup
Brain-dead organ donnor
Ventilated for 1 to 10 days(n= 15)
- H0- H2
- H0- D1-D2- D3-D4- D5-D6- D7-D8
H 80 (mean 80±55 h)
Range 24 to 249 h
Timing of the biopsy Number of measurements
and timing
H 2 (mean 2.3±0.4 h)
Range 2 to 3 h
Maximal Twitch orotracheal tube pressure
(Tw-Paw)
In vitro study(n= 25)
BIOPSIES(Diaphragm biology)
Short in vitro -MV
1 1122
A
1 122
Sar
com
ere
Dis
rupt
ion
(n/1
00 µ
m2 )
B
20
40
60
80
Shortin vitro- MV Mechanical ventilation in hours
20
40
60
80
0 50 100 150 200 250 300
Long in vitro-MV group (n= 15)Short in vitro-MV group (n= 10)
Long in vitro -MV
Longin vitro- MV
r2=0.8; p<0.01
Figure 2. Comparaison of Representative Short and Long in vitro -MV Diaphragm Biopsies with Respect to Ultrastructure (Panel A) and Correlation Between Duration of MV and Sarcomere Disruption (Panel B)
Diaphragm injury
Dia
phra
gm A
trop
hy(F
iber
Cro
ss-S
ectio
nal A
rea
(µm
2 )
0102030405060708090
100
Slow-Twitch Fibers Fast-Twitch Fibers
Fib
erP
ropo
rtio
n (%
)
Fibersize
A5A5A5A5Slow Myosin heavy chain
100 µm100 µmB1B1B1B1 B2B2B2B2
Short in vitro -MV
100 µmA1A1A1A1100 µm
A2A2A2A2
Long in vitro -MVA
B Long in vitro-MV group (n= 15)
Short in vitro-MV group (n= 10)
0 50 100 150 200 250 300
100020003000400050006000
MV in hours
Short in vitro- MV
0100020003000400050006000
**
Long in vitro- MV
A3A3A3A3 A4A4A4A4
B5B5B5B5
r2=0.3; p<0.05
Figure 3. Comparaison of Representative Short and Long in vitro -MV Diaphragm Biopsies with Respect to Histologic Features : Fiber Size and Correlation Between Duration of MV (Panel A) and Fiber Type proportion (Panel B).
Fast Myosin heavy chain
100 µm100 µmB3B3B3B3 B4B4B4B4
P= 0.13P= 0.21
Diaphragm Atrophy
Long in vivo -MV group (n= 6)
Short in vivo-MV group (n= 6)
0
5
10
15
20
25
30
H1 D0-D1 D1-D2 D3-D4 D5-D6Max
imal
twitc
hor
otra
chea
ltub
e pr
essu
re in
cm
H20 ns
P=0.03 P=0.01
P=0.02
Diminution progressive de la force du diaphragme au cours de la ventilation (MV)
D0 (baseline)
D3 D7 D12 D16
Control Ventilation (diaphragm inactivity)Spontaneous Ventilation in
Pressure Support Ventilation
D0 D10
Twitch-P(cmH2O)
13.2 12.9 6.8 9.4 13.7
Patient ventilated in spontaneous breathing in PSV from D-0 to D-8
No significant change in Tw-Ptrach from D0 (13.8 cm) to D8 (13.5 cm)
D-0 D-2 D-4 D-6 D-8
1. Quelques rappels et diagnostic de la « dysfonction diaphragmatique »
2. Particularités du diagnostic de la Dysfonction Diaphragmatique Induite par la Ventilation (D.D.I.V)
3. Impact clinique sur le sevrage de la ventilation et quelques concepts pour la prévention de la D.D.I.V
Objectifs
PrPrPrPréééévention de la vention de la vention de la vention de la
La Ventilation totalement contrôlé (VC) de 72h diminue la force de 48%
La ventilation assistée (VAC spontanée): diminue l’altération de 14%
Anesthesiology June 2010 - 112
Contrôlée Spontanée vs
Spontaneous
70 < BIS < 90
30 < BIS < 50
Control
Flo
w
(L/s
)P
aw
(cm
H2O
)P
eso
(cm
H2O
)P
di
(cm
H2O
)E
MG
(AU
)
0
0.5
-0.5
0
20
0
-10
0
10
0
5
-5
CMV (control)CMV (control)CMV (control)CMV (control) ASV (spontaneous)ASV (spontaneous)ASV (spontaneous)ASV (spontaneous)
Time (s)
0 5 10 0 5 10
The diaphragm was totally inactive in the CMV group although it remains active in the ASV group
Etude de la fonction (in vivo):Etude de la fonction (in vivo):
Diminution de la force contractile en VC; Diminution de la force contractile en VC;
mais pas en ventilation spontanmais pas en ventilation spontanéée (ASV)e (ASV)
0
10
20
30
40
50
60
0 12 24 36 48 60 72
Time (h)
Pdi
(cm
H2O
) at
100
Hz
ASV
CMV
**
*
P < 0.05
B Jung, JM Constantin, ,…, S Jaber. Anesthesiology 2010
Comparaison of Representative ASV and CMV in vitro -MV Diaphragm Biopsies with Respect to Histologic Features : Fiber Size and (Panel A) and Fiber Type proportion (Panel B).
100
CMV Long group (n= 6)
ASV group (n= 6)
Fibersize
Slow Myosin heavy chain
ASV CMVA
Fast Myosin heavy chain
A1
B
A2
B1 B2
0
20
40
60
80
Fib
erP
ropo
rtio
n (%
)
B3
Slow-Twitch Fibers Fast-Twitch Fibers
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
** **
Dia
phra
gm A
trop
hy(F
iber
Cro
ss-S
ectio
nal A
rea
(µm
2 )
A3
Slow-Twitch Fibers Fast-Twitch Fibers
100 µm100 µm
100 µm100 µm
100 µm100 µm
Etude de lEtude de l’’histologie (in vitro):histologie (in vitro):
Diaphragm Atrophy
B Jung, JM Constantin, ,…, S Jaber. Anesthesiology 2010
0
5
10
15
20
25
30Duration (days)
MechanicalVentilation
ICU stay
PCV (n= 15)APRV (n= 15)
p = 0.01 p = 0.03
Spontaneous Breathing (APRV) may participate to the prevention of VIDD ?
Controlled MV
Spontaneous SB
spontaneous breathingcontrolled ventilation, NMBA
Abdominalpressure
Abdominalpressure
By courtesy of Dr Rathgeber ; via Dr Hedenstierna
VC - curarisé VS - spontanée
- Antioxydants
- Inhibiteurs des ProtInhibiteurs des ProtInhibiteurs des ProtInhibiteurs des Protééééasesasesasesases
Diminution de la DDIV par un antioxydant (VitE-like)
Diminution de la dégradation protéique par un antioxydant
MV+steroids
MV (=VIDD)
SB
Conclusions: A single high dose of methylprednisolone combined with controlled MV protected diaphragm function from the deleterious effects of controlled MV. Inhibition of the calpain system is most likely the mechanism by which corticosteroids induce this protective effect.
Administration of a protease inhibitor protects the diaphragm from proteolysis, atrophy, and contractile dysfunction induced by mechanical ventilation.
Infusion of rocuronium (24h) during controlled mechanical ventilation leads to further deterioration of diaphragm function
Cisatracurium infusion during mechanical ventilation (24h) exerted less detrimental effects on diaphragm function and proteolytic activity than infusion of rocuronium, even with
the higher effective dose.
normal
rocuronium
Low-dose cisatracurium
High-dose cisatracurium
normal
rocuronium
Low-dose cisatracurium
High-dose cisatracurium
PAIN
Anesthesia drugs(Muscle relaxants…)
SurgerySurgery
DiaphragmDysfunction
MECHANICAL VENTILATION(VIDD)
Hyperinflation
Steroids
Position
Diaphragm Dysfunction in ICUMultiple mechanism
Muscle traumatism
Nerve Traumatism
SEPSIS
Aminosids
High glucoseAbdominal
Hyper pressure
Shocksirs
Diminution de la force des muscles abdominaux
(in vitro)chez patients septiques
(n=21) (n=16)
Twich-Ptr (cmH2O) obtenu J1 de la mise sous VM20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
(cm
H2O
)
Twich J1
sepsisN (n= 49)O (n= 49)
SEPSISNONSEPSIS
DYSFONCTION DIAPHRAGMATIQUE ET SEPSIS sous ventilation mécanique (VM)
1.1.1.1. La VIDD existe ! Chez le malade de rLa VIDD existe ! Chez le malade de rLa VIDD existe ! Chez le malade de rLa VIDD existe ! Chez le malade de rééééanimation animation animation animation
2.2.2.2. Elle reprElle reprElle reprElle repréééésente une grande partie de la ICUsente une grande partie de la ICUsente une grande partie de la ICUsente une grande partie de la ICU----IDDIDDIDDIDD
3.3.3.3. DDDDéééévelopper des outils diagnostiques velopper des outils diagnostiques velopper des outils diagnostiques velopper des outils diagnostiques «««« facilesfacilesfacilesfaciles »»»»
4.4.4.4. Impact sur le sevrage Impact sur le sevrage Impact sur le sevrage Impact sur le sevrage (surtout si atteinte sévère ?)
TAKE HOME MESSAGE (2/3)
StratStratStratStratéééégie Ventilatoire prgie Ventilatoire prgie Ventilatoire prgie Ventilatoire prééééventive de la VIDD :ventive de la VIDD :ventive de la VIDD :ventive de la VIDD :
1. Limiter la durée de la ventilation mécanique contrôlée
2. Mise en ventilation spontanée (AI…) dès que possible
3. Impact des réglages (VT, Pression, PEP…) à mieux évaluer ?
4. Stratégie précoce de réhabilitation (réentrainement…) ?
TAKE HOME MESSAGE (3/3)
1. Optimisation glycémie et désordres électrolytiques
2. Eviter l’utilisation des curares (prolongée ? < 48h)
3. Rôle de la corticothérapie controversée ? (dose, durée…)
4. ANTIOXIDANTS ++ « à favoriser probablement »
Approche Approche Approche Approche " pharmacologiquepharmacologiquepharmacologiquepharmacologique" prprprprééééventive de la VIDD :ventive de la VIDD :ventive de la VIDD :ventive de la VIDD :