Imagerie pulmonaire de la ventilation en méthode TCAV dans le SDRA

LITIA : Lung Imaging for Tcav (time controlled adaptive Ventilation) In Ards (acute respiratory distress syndrome)

• Auteur / Autrice : Benjamin Pequignot
• Direction : Bruno Levy
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences de la Vie et de la Santé - BioSE
• Date : Inscription en doctorat le 27/11/2024
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : BioSE - Biologie Santé Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : DCAC - Défaillance cardiovasculaire aigue et chronique

Mots clés

Mots clés libres

Ventilation mécanique

Sdra

Imagerie

Pression positive

Tcav

Ards

Mechanical ventilation

Lung imaging

Résumé

Le syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA) est une forme d'insuffisance respiratoire aiguë dont la mortalité des formes les plus sévères est encore de 35%. La prise en charge thérapeutique du SDRA repose actuellement sur le traitement de la cause et sur la ventilation mécanique invasive dite protectrice. Les approches actuelles reposent sur l'utilisation d'un mode d'assistance en volume contrôlé, centré principalement sur l'idée fondamentale de l'application généralisée d'un volume courant (VT) ''bas'' associé à une pression expiratoire positive (PEP) pour tenter de contrôler l'hypoxémie. La surveillance des réglages de la ventilation se fait notamment sur des paramètres tels que la pression de plateau (PPLAT) et la pression motrice. Cela a pour objectif d'éviter, en cas de paramètres inadaptés, la survenue de lésions induites par la ventilation mécanique (ou Ventilator-Induced Lung Injury, VILI), provoqué par la sur-distension du poumon. Cependant, malgré des décennies de recherche, les paramètres protecteurs du ventilateur pour le SDRA tels que le VT, la fréquence respiratoire (RR) et la PEP restent sujets à débat dans une population hétérogène présentant une expression et une évolution individuelles de la pathologie. La réalité de cette hétérogénéité demeure un rappel de la nécessité cruciale de soins personnalisés plutôt qu'une approche de type ''taille unique''. De plus, les données cumulées des 20 dernières années montrent une faible amélioration de la mortalité liée au SDRA, ce qui nécessite la poursuite de la recherche d'idées concurrentes/ Une méthode possible pour adapter et personnaliser la ventilation protectrice pourrait être la méthode de ventilation adaptative contrôlée par le temps (Time-Controlled Adaptative Ventilation, TCAV) basée sur une ventilation en utilisant le mode airway pressure release ventilation (APRV). La méthode TCAV est basée sur un temps haut prolongé (réglé à la PPLAT du mode volumétrique), créant une phase de pression positive continue associée à un bref relâchement de la pression qui permet l'élimination du dioxyde de carbone et la création d'une PEP intrinsèque. Le réglage du ventilateur avec des paramètres TCAV permet d'adapter les paramètres de ventilation aux propriétés viscoélastiques du système respiratoire (c'est-à-dire la gravité du SDRA) et fournit donc une ventilation personnalisée à chaque patient. Bien qu'il soit vrai qu'à ce jour, il n'y a pas d'essai randomisé contrôlé multicentrique démontrant que la méthode TCAV est supérieure à la stratégie VT bas en termes de mortalité, il existe des revues cliniques rétrospectives, ainsi que des études expérimentales retrouvant des bénéfices de cette méthode. Une étude randomisée réalisée avec des paramètres se rapprochant du TCAV en comparaison à une ventilation volumétrique mettait en évidence un bénéfice en termes de durée de ventilation et de mortalité. Cela encourage la réalisation de travaux supplémentaires. Le biotrauma est l'un des mécanismes clefs du VILI, en tant que réponse inflammatoire lésionnelle pulmonaire et systémique. L'imagerie pulmonaire fonctionnelle ou morphologique permet l'étude de phénomènes biologiques charnières telle que l'inflammation pulmonaire Notre hypothèse est que la méthode TCAV, par sa longue phase de pression constante associée à un bref relâchement, est responsable d'une diminution de l'inflammation pulmonaire aiguë par augmentation de la stabilité alvéolaire et réduction des micro-contraintes. Nous proposons d'étudier par scanner quantitatif et par TEP scanner la réponse pulmonaire au TCAV.

The Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS) is a form of acute respiratory failure, with a mortality rate of 35% in its most severe forms. The therapeutic management of ARDS currently relies on treating the underlying cause and employing invasive mechanical ventilation, known as protective ventilation. Current approaches involve the use of a controlled volume assist mode, primarily focused on the fundamental concept of applying a ''low'' tidal volume (VT) associated with positive end-expiratory pressure (PEEP) to attempt to control hypoxemia. Ventilation settings are monitored, particularly parameters such as plateau pressure (PPLAT) and driving pressure, to prevent ventilator-induced lung injury (VILI) caused by lung over-distension in case of inappropriate settings. However, despite decades of research, protective ventilator parameters for ARDS, such as VT, respiratory rate (RR), and PEEP, remain subjects of debate in a heterogeneous population with diverse expressions and individual disease progressions. The reality of this heterogeneity serves as a reminder of the crucial need for personalized care rather than a one-size-fits-all approach. Furthermore, cumulative data from the past 20 years show limited improvement in ARDS-related mortality, necessitating continued exploration of alternative ideas. One potential method to adapt and personalize protective ventilation is the Time-Controlled Adaptive Ventilation (TCAV) method, based on ventilation using the airway pressure release ventilation (APRV) mode. The TCAV method involves a prolonged high-pressure time (set to the PPLAT of the volumetric mode), creating a continuous positive pressure phase associated with a brief pressure release that allows carbon dioxide elimination and the establishment of intrinsic PEEP. Adjusting ventilator parameters with TCAV accommodates the viscoelastic properties of the respiratory system (i.e., the severity of ARDS), providing personalized ventilation for each patient. While it is true that to date, there is no multicenter randomized controlled trial demonstrating the superiority of the TCAV method over the low tidal volume strategy in terms of mortality, retrospective clinical reviews and experimental studies have shown benefits of this method. A randomized study using parameters resembling TCAV compared to volumetric ventilation demonstrated benefits in terms of ventilation duration and mortality, encouraging further research. Biotrauma is one of the key mechanisms of VILI, acting as a lung and systemic inflammatory response to injury. Functional or morphological lung imaging allows the study of pivotal biological phenomena such as lung inflammation. Our hypothesis is that the TCAV method, with its prolonged constant pressure phase associated with a brief release, is responsible for a reduction in acute lung inflammation by increasing alveolar stability and reducing micro-strains. We propose to study the pulmonary response to TCAV through quantitative CT scans and PET scans