P. Hervé, S. Pham.
Service d'Explorations Fonctionnelles, Centre Chirurgical Marie Lannelongue, 133 Avenue de la Résistance, 92350 Le Plessis Robinson, France.
1998
2- La mesure des volumes pulmonaires et des débits ventilatoires forcés.
2-1 Les variables mesurées2-2 Aspects techniques et méthodologiques
2-4 Interprétation des résultats
2-4-1 Les volumes pulmonaires
3 Exploration de la réactivité bronchique
Les explorations fonctionnelles respiratoires (EFR) regroupent l'ensemble des explorations permettant de mesurer les variables quantifiables de la fonction respiratoire.C'est le complément indispensable de l'examen clinique et radiographique en pneumologie.
La fonction respiratoire peut être définie comme l'ensemble des processus aboutissant aux échanges gazeux entre un organisme avec son environnement. Chez l'homme la respiration se subdivise en 4 composantes: la ventilation, le débit sanguin, la diffusion et le contrôle ventilatoire. Les EFR comprennent classiquement: la mesure des volumes pulmonaires et des débits ventilatoires forcés, la mesure des gaz du sang, l'étude de la mécanique respiratoire, de la fonction des muscles respiratoires, de la commande ventilatoire, la mesure de la capacité de transfert de l'oxyde de carbone, les épreuves d'exercice, le cathétérisme cardiaque droit.
L'examen incontournable de base est la spirométrie, le choix d'autres tests dépend du contexte clinique. Dans ce chapitre seront envisagés les différents examens fonctionnels mesurant les volumes et les débits.
Les indications des EFR ont été précisées par des recommandations récentes d'un groupe d'expert de la Société de Pneumologie de Langue Française (Indications des explorations fonctionnelles respiratoires. Rev Mal Respir. 1995, R115-R131). Le groupe d'experts comprenait des pneumologues, des généralistes, des anesthésistes réanimateurs , des chirurgiens et des représentants de l'ANDEM.
- diagnostic du type d'anomalie ventilatoire (obstructive intra ou extra thoracique, ou restrictive) chez des sujets chez lesquels une maladie respiratoire est suspectée du fait de signes cliniques radiologiques ou biologiques, de l'existence d'une maladie extrathoracique susceptible de retentir sur l'appareil respiratoire, d'antécédents personnels ou familiaux, ou enfin de facteur de risque exogènes respiratoires (tabac, ou autre aérocontaminant).
- quantification de la sévérité des anomalies fonctionnelles pour évaluer le handicap et le pronostic, et guider le choix du traitement.
- surveiller l'efficacité de mesure préventives ou thérapeutiques.
- mesure de la réponse lors de test de provocation bronchique
- surveiller le retentissement respiratoire de diverses conditions environnementales ou de traitements potentiellement toxiques pour l'appareil respiratoire.
- évaluation pré-opératoire en vue de l'appréciation du risque de complications respiratoires, lors d'interventions affectant la fonction respiratoire (tableau I).
Tableau I. EFR et gazométrie artérielle pré-opératoires
Recommandations de la Société de Pneumologie de Langue Française
|
Exérèse pulmonaire |
Chirurgie abdominale haute |
Chirurgie périphérique |
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Maladie respiratoire connue |
Spirométrie + gazométrie indispensables |
Spirométrie + gazométrie recommandés |
Réévaluation si aggravation clinique postérieure au dernier bilan |
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Facteur (s) de risque antécédents / Signes cliniques |
Spirométrie + gazométrie indispensables |
Spirométrie + gazométrie recommandés |
Spirométrie + gazométrie possibles , non obligatoires |
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Absence de facteurs de risque |
Spirométrie + gazométrie possibles , non obligatoires |
Spirométrie + gazométrie possibles , non obligatoires |
Aucun bilan |
2- La mesure des volumes pulmonaires et des débits ventilatoires forcés.
2-1 Les variables mesurées
Les volumes pulmonaires (Fig 1)
- volumes mobilisables (mesurés par spirométrie): capacité vitale lente et forcée (CVL et CVF), ventilaton maximale minute, volume courant, volumes de réserve inspiratoire et expiratoire
-volumes non mobilisables (mesurés par pléthysmographie ou par dilution d'un gaz inerte inhalé): capacité résiduelle fonctionnelle (CRF), volume résiduel (VR).
La somme CV (inspiratoire) +VR = Capacité pulmonaire totale (CPT).
Les débits ventilatoires forcés (Fig 1 et
2)
- débits expiratoires et inspiratoires (mesurés par spirométrie dynamique ou par pneumotachographie). Ils sont mesurés sur des courbes débit-volume ou volume-temps en expiration et inspiration forcés: CVF, volume expiré maximal par seconde (VEMS), volume inspiré maximal par seconde (VIMS), débit de pointe (DP) et les débits maximaux intermédiaires expiratoires mesurés à 25%, 50%, 75% de la CV et débits inspiratoires maximaux correspondants, débits expiratoire maximal moyen entre 25 et 75% de la CV (DEM 25-75).
2-2 Aspects techniques et méthodologiques
La précision et la reproductibilité des mesures obtenues dépendent:
- de la coopération du sujet
- de sa motivation
- de sa compréhension
- du pouvoir de persuasion du technicien
Un total de trois essais avec une reproductibilité à 5% des deux meilleurs est habituellement suffisant. L'inspection des courbes est indispensable avant de valider une mesure.
Spirométrie
La spirométrie de base mesure les volumes et les débits mobilisables à la bouche. Deux types d'appareillage: les spiromètres à cloche et les pneumotachographe mesurant le débit aérien, les volumes étant calculés par intégration. L'adjonction d'un analyseur d'Hélium ou d'azote permet de mesurer la CRF par dilution gazeuse. Cette méthode mesure les volumes gazeux communicant avec les voies aériennes.
Pléthysmographie corporelle
La pléthysmographie corporelle permet de déterminer le volume gazeux thoracique (VGT ) et d'estimer la résistance des voies aériennes à l'écoulement gazeux.
Le principe de la mesure du VGT est fondé sur la loi des gaz: Pression. Volume = constante. A température constante, le volume d'une quantité de gaz donnée varie en sens inverse de la pression: P.V=(P+DP).(V+DV). Lorsque les variations de pressions sont faibles le produit DP.DV est négligeable et appliquée au poumon la loi des gaz donne: VGT=PA.DVGT/DPA, où PA est la pression alvéolaire. La PA est prise égale à la pression barométrique diminuée de la pression de vapeur d'eau saturante à 37°C. Si l'on obture les voies aériennes à la bouche et que la pression varie à une fréquence inférieure à 1/seconde (manoeuvre du halètement ou panting), DPA est égale aux variations de pression mesurées à la bouche. DV est mesurée soit par intégration du débit entrant et sortant du pléthysmographe dans le cas des pléthysmographes volumétriques, soit par la variation des pressions à l'intérieur du pléthysmographe dans le cas des pléthysmographes barométriques.
La pléthysmographie est devenue une technique d'exploration de routine grâce à l'informatisation des appareils actuels.
La pléthysmographie corporelle mesure tout le volume gazeux intrathoracique, c'est à dire le volume de gaz communicant ou non avec les voies aériennes. La CPT en plethysmographie est un peu supérieure à celle mesurée par dilution. Dans le cas de volumineuses bulles non ventilées cette différence peut dépasser le litre.
Le deuxième intérêt majeur du pléthysmographe est de pouvoir mesurer la résistance des voies aérienes:
Raw= Différence de Pression/Débit, où la différence de pressions est mesurée entre bouche et alvéole (mesurée par pléthysmographie, et le débit aérien est mesuré à la bouche pendant la manoeuvres de halètement. Raw s'exprime en cmH2O/s/l ou kPa/s/l. On utilise également le terme de conductance spécifique (SGaw) qui est l'inverse de la résistance rapportée au volume pulmonaire et s'exprime en cmH2O/s ou kPa/s. Raw dépend du volume pulmonaire, son inverse Gaw est relié linéairement au volume pulmonaire, ainsi l'on emploie de préférence la conductance spécifique relativement indépendante du volume pulmonaire. chez le sujet normal, SGaw=0.2 cmH2O/s. Les avantages de la mesure de Raw ou Sgaw par rapport aux index d'expiration forcée sont qu'elle évite l'expiration forcée génératrice d'une éventuelle bronchoconstriction chez l'asthmatique, qu'elle permet de séparer ce qui revient à la compression dynamique des voies aériennes de celle qui revient à l'obstruction bronchique,enfin qu'elle a une moindre dépendance théorique de la coopération du sujet.
2-3 Expression des résultats
Tous les volumes gazeux doivent être mesurés dans les conditions règnant dans le poumon, c'est à dire à la pression et à la température corporelle et saturé de vapeur d'eau (conditions dites BTPS).
Les variables mesurées doivent être exprimées en valeur absolue et en % des valeurs théoriques, fonction du sexe de l'àge et de la taille (tout patient doit être mesuré avant son examen). Les normes utilisées pour les Européens proviennent d'un groupe de travail de la CEE. Les enfants, les sujets de race noire ou asiatique ont des normes spécifiques.
2-4 Interprétation des résultats2-4-1 Les volumes pulmonaires
Syndrome ventilatoire obstructif
Définition: VEMS/CV(lente) diminué d'au moins 10% par rapport aux valeurs prédites (en pratique <70-75%)
Sévérité: en fonction du VEMS (%valeurs prédites)
Modérée: >50% et >80%
Modérément sévère: <50% et >35%
Sévère: <35%
Syndrome ventilatoire restrictif
Définition: CPT < 80% des valeurs théoriques
Sévérité: en fonction de la CPT (%valeurs prédites)
Léger: 66%-80%
Modéré: 50%-65%
Sévère: <50%
Syndrome mixte: Il associe à des degrés divers un syndrome obstructif et restrictif.
Syndrome de distension.
Il associe une augmentation de la CPT, de la CRF et du VR. Il accompagne généralement un syndrome obstructif.
2-4-2 courbe débit-volume
Intéressante par son aspect qualitatif, une courbe concave vers le haut des débits expiratoires évoque une obstruction bronchique débutante même si VEMS et VEMS/CV sont normaux.
Permet de localiser le siège de l'obstruction des voies aériennes: bronchique centrale avec réduction prépondérante des débits à haut volume, périphérique avec l'inverse; obstruction des voies aériennes intra ou extrathoracique, en comparant les débits expiratoires et expiratoires (figure 3). Le VIMS est normalement supérieur au VEMS (VIMS/VEMS=1.3), sauf en cas d'ostacle extrathoracique.
Fait la part entre le collapsus des voies aériennes et l'obstruction bronchique réelle.En cas de collapsus, comme dans l'emphysème sévère, on observe une cassure nette de la courbe expiratoire avec un effondrement des débits à bas volume pulmonaire. Ce phénomène traduit un collapsus des parois bronchiques qui s'écrasent lorsque s'accroit la pression intrathoracique.
Il est toutefois important de retenir que la reproductibilité est médiocre, les variables robustes et cliniquement utiles restent le VEMS et le rapport VEMS/CV.
3 Exploration de la réactivité bronchique
3-1 Réversibilité de l'obstruction bronchique
Devant une obstruction bronchique, il est capital de savoir si celle-ci peut être réversible.
Les ß 2-mimétiques ou moins souvent les atropiniques de synthèse sont utilisés en aérosol doseurs ou en poudre. La réponse estmesurée après 15 à 20 minutes. Dans l'idéal il faut obtenir une courbe dose-réponse de 100 à 800 microgrammes pour les ß 2--mimétiques par exemple.
Test de réversibilité par les corticoides. Il évalue la réponse après 2 semaines de prednisone à 0.5 mg/kg/j. Il permettent de détecter une réversibilité qui n'aurait pas été mise en évidence en aigu voire de la restaurer.
La réversibilité est jugée sur l'augmentation du VEMS en valeur absolue significatif au delà de 200ml, mais surtout par rapport au VEMS de base >20%, ou mieux au VEMS théorique >12%.
3-2 Tests de provocation bronchique
Ils sont réservés aux cas où le diagnostic d'asthme est incertain. Il faut exiger que le VEMS de base soit > à 80% des valeurs prédites; dans le cas contraire il faut demander un test de réversibilité. Ils font appel soit à la métacholine soit à l'histamine administés en aérosols. On établit une courbe dose-réponse en suivant l'évolution du VEMS. On détermine la PD20VEMS = dose de métacholine ou d'histamine abaissant le VEMS de 20% par rapport au VEMS initial.Shématiquement, un sujet normal ne répond pas à une dose<2000 microgrammes de métacholine; une hyperréactivité franche sera notée entre 100 et 600, modérée entre 600 et 1200.
L'examen de la fonction respiratoire devrait devenir une étape essentielle de la consultation préanesthésique.Il est recommandé de demander des EFR lorsque l'intervention envisagée va compromettre la fonction respiratoire et/ou chez des sujets à risque. Une bonne interprétation des EFR permet alors d'évaluer le risque opératoire, de préparer le patient par un traitement adapté (bronchodilatateur, sevrage tabagique, kinésithérapie), de définir la meilleure stratégie anesthésique et chirurgicale, d'orienter la prise en charge postopératoire.