Ventilation à haute Ventilation à haute fréquencefréquence

T. Baudry T. Baudry E.CassarE.Cassar

Desc de Réanimation MédicalDesc de Réanimation MédicalSession Février 2008 Session Février 2008

PlanPlan

Définition et principes.Définition et principes.

Types de ventilation à haute fréquence Types de ventilation à haute fréquence (VHF).(VHF).

Le modèle animal… un modèle prometteur.Le modèle animal… un modèle prometteur.

Applications chez l’homme.Applications chez l’homme.

Conclusion.Conclusion.

Définition et principesDéfinition et principes

DéfinitionDéfinition

ARDS network NEJM 2000; 342:1301 Concept de la ventilation protectrice.

Comment protéger un poumon?

Ne pas le ventiler ECMO Le ventiler à faible VT Le ventiler à très faible VT…

Ventilation à fréquence élevée (> 100 cycles/min) + VT bas inférieur à l’espace mort anatomique.

Proposée comme une alternative à la ventilation protectrice.

Mécanisme des échanges Mécanisme des échanges gazeuxgazeux

1 1 Flux convectif Flux convectif

2 2 Dispersion Dispersion longitudinalelongitudinale

3 3 Mécanisme diffusif Mécanisme diffusif

4 4 Effet venturi Effet venturi

5 5 Mécanique Mécanique cardiaquecardiaque

Présentation des Présentation des différents types de VHFdifférents types de VHF

Jet ventilation trans-Jet ventilation trans-trachéaletrachéale

Générateur de Générateur de pression 70 à 350 KPa.pression 70 à 350 KPa.

Délivré par un petit KT Délivré par un petit KT (14 à 18 G) dans la (14 à 18 G) dans la lumière du tube endo-lumière du tube endo-trachéal.trachéal.

Fréquence respiratoire Fréquence respiratoire > 150/min.> 150/min.

Expiration passive.Expiration passive.

Ventilation percussive à haute Ventilation percussive à haute fréquencefréquence

Générateur de débit.Générateur de débit.

Débits d’air pulsé à Débits d’air pulsé à fréquence très élevée fréquence très élevée (200 à 900/min). (200 à 900/min).

Associée à une Associée à une ventilation ventilation conventionnelle à conventionnelle à pression contrôlée (10 pression contrôlée (10 à 15/min).à 15/min).

Expiration passive.Expiration passive.

PEEP

PIP

IE

0

Ventilation oscillatoireVentilation oscillatoire

Oscillation engendrée par Oscillation engendrée par un piston déplaçant une un piston déplaçant une membrane à fréquence membrane à fréquence élevée (15 Hz).élevée (15 Hz).

Inspiration et expiration Inspiration et expiration active.active.

Fréquence supérieure à Fréquence supérieure à 300 / min. 300 / min.

Pression moyenne Pression moyenne conditionnant VT et PEEP.conditionnant VT et PEEP.

Le modèle animalLe modèle animal

Froese et alFroese et al Am Rev Respir Dis 1993; 148:569–577 :

Modèle expérimental de lapins (n=12) déficients en surfactant.

Evaluation de 2 modes ventilatoires sur 7 heures : HFO et Ventilation Conventionnelle (VC).

Mortalité de 100% groupe VC.

Histologie : plus de membrane hyaline et de Histologie : plus de membrane hyaline et de lésions épithéliales dans le groupe VC.lésions épithéliales dans le groupe VC.

Imai et alImai et al Am J Respir Crit Care Med 1994; 150:1550–1554

Modèle expérimental de Modèle expérimental de lapins déficients en surfactant.lapins déficients en surfactant.

HFO vs VC (PEEP élevée).HFO vs VC (PEEP élevée).

Moins de PNN, PAF et TxA2 Moins de PNN, PAF et TxA2 dans le LBA du groupe HFO.dans le LBA du groupe HFO.

McCulloch et al Am Rev Respir Dis 1988;137(5):1185–1192.

3 groupes de lapins déficients en surfactant.

VC Pression Crête à 32 cm H2O et PEEP à 8 cm H2O

HFO avec P moyenne à 18 cm H20 HFO avec P moyenne à 10 cm H2O.

Volume télé-expiratoire à PEEP 0 >>> dans les groupes HFO. (23 mL/kg vs 8 mL/kg vs 4 mL/kg).

Meilleur recrutement par HFO.

Application à Application à l’hommel’homme

Jet ventilation trans-Jet ventilation trans-trachéaletrachéale

Utilisée préférentiellement en Europe dans le Utilisée préférentiellement en Europe dans le SDRA dans les années 80 (Etudes SDRA dans les années 80 (Etudes observationnelles).observationnelles).

Indication classique dans le cadre de fistules Indication classique dans le cadre de fistules broncho-pleurales.broncho-pleurales.

Une seule étude randomisée dans le SDRA. Une seule étude randomisée dans le SDRA. GC Carlon et al, High-frequency jet ventilation. A prospective randomized evaluation

307 patients307 patients répartis en 2 répartis en 2 groupes : JV (n=152) vs VC groupes : JV (n=152) vs VC (n=157).(n=157).

InclusionInclusion de pathologies de pathologies pulmonaires ventilées avec pulmonaires ventilées avec infiltrat pulmonaire bilatéral.infiltrat pulmonaire bilatéral.

2 objectifs2 objectifs différents en différents en fonction du type de ventilation fonction du type de ventilation ::

JVJV : Sat>90% avec : Sat>90% avec FiO2<0,45 PaCO2 entre 35 et FiO2<0,45 PaCO2 entre 35 et 40 mmHG.40 mmHG.

VCVC :Fi02<0,4 ; :Fi02<0,4 ; PaO2>70mmHgPaO2>70mmHg

Ventilation PercussiveVentilation Percussive

Hurst JM et al, Comparison of conventional mechanical ventilation Hurst JM et al, Comparison of conventional mechanical ventilation and high-frequency ventilation. A prospective, randomized trial in and high-frequency ventilation. A prospective, randomized trial in

patients with respiratory failure.patients with respiratory failure.Ann Surg 1990 Apr.Ann Surg 1990 Apr.

RCT 1985-87 monocentriqueRCT 1985-87 monocentrique Patients « chirurgicaux à risque de ARDS Patients « chirurgicaux à risque de ARDS

»» 113 patients inclus – Analyse per 113 patients inclus – Analyse per

protocole sur 100 patientsprotocole sur 100 patientsN=48 Conventional Ventilation (CV) Vt=12-15mL/kg PEP=5 à 20 cmH2O

N=52 High Frequency Percussive Ventilation (HFPV) PC + générateur de débit à f (200-600/mn) PEP idem

EvaluationÀ24h

ARDS (P/F<150) 60% cas (groupes homogènes)ARDS (P/F<150) 60% cas (groupes homogènes)

Objectifs de gains de P/F atteints sans différence significative Objectifs de gains de P/F atteints sans différence significative entre groupesentre groupes

Mortalité comparable : 20%Mortalité comparable : 20%

Mêmes durées de séjour hospitalier et en USI Mêmes durées de séjour hospitalier et en USI

Pas moins de barotraumatisme clinique avec HFPVPas moins de barotraumatisme clinique avec HFPV

Hurst JM et al, Comparison of conventional mechanical ventilation Hurst JM et al, Comparison of conventional mechanical ventilation and high-frequency ventilation. A prospective, randomized trial in and high-frequency ventilation. A prospective, randomized trial in

patients with respiratory failure.patients with respiratory failure.Ann Surg 1990 Apr.Ann Surg 1990 Apr.

Ventilation Oscillatoire à Ventilation Oscillatoire à Hautes fréquences HFOVHautes fréquences HFOV

1915 : Hématose correcte constatée chez chiens haletant 1915 : Hématose correcte constatée chez chiens haletant avec Vt < espace mortavec Vt < espace mort

Henderson Y et al, The Respiratory Dead Space. Am J Henderson Y et al, The Respiratory Dead Space. Am J Physiol.Physiol.

Premiers ventilateurs élaborés dans les années 70Premiers ventilateurs élaborés dans les années 70 DébitDébit (faible) 20-40 L/mn (faible) 20-40 L/mn PawPaw 25-40 cmH2O ajustée entre débit généré et 25-40 cmH2O ajustée entre débit généré et

évacuation (valve)évacuation (valve) Piston générant oscillations (« membrane de Haut Piston générant oscillations (« membrane de Haut

Parleur ») et donc un Parleur ») et donc un ΔΔPP dans les voies aériennes ( Vt dans les voies aériennes ( Vt de 1-3 mL/kg))de 1-3 mL/kg))

inspirations et expirations actives alternant sans plateau inspirations et expirations actives alternant sans plateau FF de 3-10 Hz (180-600/mn) de 3-10 Hz (180-600/mn) I/E I/E

HFOV : Avantages HFOV : Avantages (théoriques ?)(théoriques ?)

Favorise le recrutement alvéolaire Favorise le recrutement alvéolaire Prévention du volotrauma, Prévention du volotrauma,

atelectrauma, biotrauma.atelectrauma, biotrauma.

HFOV vs autres modes HFV : HFOV vs autres modes HFV :

Indépendance des paramètres Indépendance des paramètres d’oxygénation et de ventilation. d’oxygénation et de ventilation.

Inconvénients Inconvénients immédiatsimmédiats

Gestion du (..Gestion du (..desdes) Vt imprécis) Vt imprécis Régime de PRégime de Pawaw supérieur à CV supérieur à CV

(barotrauma ?)(barotrauma ?) Impact défavorable sur les pressions Impact défavorable sur les pressions

cardiovasculaires ?cardiovasculaires ? Transport impossible avec le système HFOVTransport impossible avec le système HFOV Intolérance chez le patient conscient…Intolérance chez le patient conscient… L’examen clinique ou la HFOV ?L’examen clinique ou la HFOV ? Gestion du sevrage impossible avec ce mode Gestion du sevrage impossible avec ce mode (Débit généré faible)(Débit généré faible) Gestion des déconnections du circuit Gestion des déconnections du circuit

(aspiration, fibroscopies)(aspiration, fibroscopies)

Essais prospectifs non Essais prospectifs non contrôlés contrôlés

Fort P et al, High-frequency oscillatory ventilation for adult Fort P et al, High-frequency oscillatory ventilation for adult respiratory distress syndrome--a pilot study. Crit Care Med. 1997 respiratory distress syndrome--a pilot study. Crit Care Med. 1997 Jun.Jun.

17 patients ARDS sévères (LIS=3.8)17 patients ARDS sévères (LIS=3.8)HFOV après CV ( 5j en moyenne)HFOV après CV ( 5j en moyenne)Amélioration P/F 13/17 patientsAmélioration P/F 13/17 patientsAugmentation de Paw sans diminution du DCAugmentation de Paw sans diminution du DCDurée de CV plus longue associée à mortalité p<0.009Durée de CV plus longue associée à mortalité p<0.009

Mehta S et al, Prospective trial of high-frequency oscillation in Mehta S et al, Prospective trial of high-frequency oscillation in adults with acute respiratory distress syndrome. Crit Care Med. adults with acute respiratory distress syndrome. Crit Care Med. 2001 July.2001 July.

24 patients ARDS sévères (LIS=3.6)24 patients ARDS sévères (LIS=3.6) HFOV après CV de durée variable. Mesures 3 j suivants.HFOV après CV de durée variable. Mesures 3 j suivants. P/F, PaCO2 améliorés après passage en HFOV.P/F, PaCO2 améliorés après passage en HFOV. DC abaissé et PVC, PAPO (et Paw) augmentées en HFOV.DC abaissé et PVC, PAPO (et Paw) augmentées en HFOV. Pneumothorax chez 2 patients.Pneumothorax chez 2 patients. Les patients décédés (67%) ont reçu la HFOV plus Les patients décédés (67%) ont reçu la HFOV plus

tardivement.tardivement.

Derdak S et al, High-Frequency Oscillatory Ventilation for Derdak S et al, High-Frequency Oscillatory Ventilation for AcuteAcuteRespiratory Distress Syndrome in Adults. A Randomized, Respiratory Distress Syndrome in Adults. A Randomized, Controlled Trial. AJRCCM 2002.Controlled Trial. AJRCCM 2002.

RCT 1997-2000. 13 centres USRCT 1997-2000. 13 centres US 148 patients ARDS sauf FiO2>0.8 pendant 2j148 patients ARDS sauf FiO2>0.8 pendant 2j Randomisés pour HFOV ou PC après 2j Randomisés pour HFOV ou PC après 2j

de CVde CV

Objectif I : survie sans VM à J30

Objectifs II :Survie à 6 moisObstruction de sondeComplic. barotraumatique

Derdak S et al, High-Frequency Oscillatory Ventilation for Acute Respiratory Derdak S et al, High-Frequency Oscillatory Ventilation for Acute Respiratory Distress Syndrome in Adults. A Randomized, Controlled Trial. AJRCCM 2002.Distress Syndrome in Adults. A Randomized, Controlled Trial. AJRCCM 2002.

Derdak S et al, High-Frequency Oscillatory Ventilation for Acute Respiratory Derdak S et al, High-Frequency Oscillatory Ventilation for Acute Respiratory Distress Syndrome in Adults. A Randomized, Controlled Trial. AJRCCM Distress Syndrome in Adults. A Randomized, Controlled Trial. AJRCCM 2002.2002.

P=0.057 P=0.078

Objectif primaire et Survie Cumulée

Objectifs secondaires

Derdak S et al, High-Frequency Oscillatory Ventilation for Acute Respiratory Derdak S et al, High-Frequency Oscillatory Ventilation for Acute Respiratory Distress Syndrome in Adults. A Randomized, Controlled Trial. AJRCCM Distress Syndrome in Adults. A Randomized, Controlled Trial. AJRCCM 2002.2002.

Conclusions des auteursConclusions des auteurs Efficacité et fiabilité démontrées en faveur de la Efficacité et fiabilité démontrées en faveur de la

HFOV dans le SDRA sans bénéfice significatif vs HFOV dans le SDRA sans bénéfice significatif vs CVCV

Pas d’impact péjoratif sur la fonction Pas d’impact péjoratif sur la fonction cardiovasculaire et le barotraumatismecardiovasculaire et le barotraumatisme

Index d’Oxygénation à H16 : fort prédicteur de Index d’Oxygénation à H16 : fort prédicteur de mortalité ? (quelque soit le mode de VM)mortalité ? (quelque soit le mode de VM)

CritiquesCritiques: :

protocole CV d’avant l’essai ARDSnetwork protocole CV d’avant l’essai ARDSnetwork (IBW,Pplat)(IBW,Pplat)

Analyse post hoc de FdR de mortalitéAnalyse post hoc de FdR de mortalité

Bollen CW et al, High frequency ventilation in adult Bollen CW et al, High frequency ventilation in adult respiratory distress syndrome: a randomized controlled respiratory distress syndrome: a randomized controlled oscillatory ventilation compared with conventional oscillatory ventilation compared with conventional mechanical trial. Crit Care Med. 2005mechanical trial. Crit Care Med. 2005

RCT multicentrique 1997-2001 (arrêt RCT multicentrique 1997-2001 (arrêt prématuré)prématuré)

Groupes hétérogènesGroupes hétérogènes

CV : n=24 CV : n=24

HFOV : n=37 HFOV : n=37

suivi 30j incomplet pour 7 patientssuivi 30j incomplet pour 7 patients

Cross over an cas d’aggravation (n=11)Cross over an cas d’aggravation (n=11)

Bollen CW et al, High frequency ventilation in adult Bollen CW et al, High frequency ventilation in adult respiratory distress syndrome: a randomized controlled respiratory distress syndrome: a randomized controlled

oscillatory ventilation compared with conventional oscillatory ventilation compared with conventional mechanical trial. Crit Care Med. 2005mechanical trial. Crit Care Med. 2005

Avec HFOV : Pas plus de patients sous VM ou O2 à J30Pas plus de cross over Pas de différence de PaO2/FiO2, OI.Paw supérieure versus CV (p=0.03)

P=0.59

Résultats limités par la faible P statistique

Bollen CW et al, High frequency ventilation in adult Bollen CW et al, High frequency ventilation in adult respiratory distress syndrome: a randomized controlled respiratory distress syndrome: a randomized controlled

oscillatory ventilation compared with conventional oscillatory ventilation compared with conventional mechanical trial. Crit Care Med. 2005mechanical trial. Crit Care Med. 2005

Analyse post hoc : patients plus sévères bénéficieraient plus de l’HFOV

2007

2 RCT (dont 1 pédiatrique)

HFOV : Conclusions HFOV : Conclusions Procédé promu par la description affinée du VILIProcédé promu par la description affinée du VILI Rationnel séduisantRationnel séduisant Mécanismes de prévention du Mécanismes de prévention du

volotrauma/atelectrauma et SIRS induits à préciservolotrauma/atelectrauma et SIRS induits à préciser Études observationnelles et RCT démontrent la Études observationnelles et RCT démontrent la

fiabilité et la non infériorité de HFOV dans le SDRAfiabilité et la non infériorité de HFOV dans le SDRA RCT : Peu de certitudes, des hypothèsesRCT : Peu de certitudes, des hypothèses Bénéfice clinique réel de ces techniques à préciser Bénéfice clinique réel de ces techniques à préciser Pour quels patients ? ..les plus sévères.Pour quels patients ? ..les plus sévères. Nécessiter de standardiser les protocoles de HFOVNécessiter de standardiser les protocoles de HFOV Fessler HE et al, A protocol for high-frequency oscillatory ventilation in Fessler HE et al, A protocol for high-frequency oscillatory ventilation in

adults: results from a roundtable discussion. Crit Care Med 2007 adults: results from a roundtable discussion. Crit Care Med 2007 Jul ;35(7):1649-54.Jul ;35(7):1649-54.

Associations thérapeutiques : DV et HFOV..Associations thérapeutiques : DV et HFOV.. Demory D et al, High-frequency oscillatory ventilation following prone Demory D et al, High-frequency oscillatory ventilation following prone

positioning prevents a further impairment in oxygenation.Crit Care Med. positioning prevents a further impairment in oxygenation.Crit Care Med. 2007 Jan;35(1):106-11.2007 Jan;35(1):106-11.