Ventilation à haute fréquence

1. Ventilation à haute fréquence T. Baudry E.Cassar Desc de Réanimation Médical Session Février 2008

2. Plan • Définition et principes. • Types de ventilation à haute fréquence (VHF). • Le modèle animal… un modèle prometteur. • Applications chez l’homme. • Conclusion.

3. Définition et principes

4. Définition • 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.

5. 1  Flux convectif 2  Dispersion longitudinale 3  Mécanisme diffusif 4  Effet venturi 5  Mécanique cardiaque Mécanisme des échanges gazeux

6. Présentation des différents types de VHF

7. Jet ventilation trans-trachéale • Générateur de pression 70 à 350 KPa. • Délivré par un petit KT (14 à 18 G) dans la lumière du tube endo-trachéal. • Fréquence respiratoire > 150/min. • Expiration passive.

8. Ventilation percussive à haute fréquence • Générateur de débit. • Débits d’air pulsé à fréquence très élevée (200 à 900/min). • Associée à une ventilation conventionnelle à pression contrôlée (10 à 15/min). • Expiration passive. PIP PEEP 0 E I

9. Ventilation oscillatoire • Oscillation engendrée par un piston déplaçant une membrane à fréquence élevée (15 Hz). • Inspiration et expiration active. • Fréquence supérieure à 300 / min. • Pression moyenne conditionnant VT et PEEP.

10. Le modèle animal

11. Froese et alAm 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 lésions épithéliales dans le groupe VC.

12. Imai et alAm J Respir Crit Care Med 1994; 150:1550–1554  Modèle expérimental de lapins déficients en surfactant.  HFO vs VC (PEEP élevée).  Moins de PNN, PAF et TxA2 dans le LBA du groupe HFO.

13. 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.

14. Application à l’homme

15. Jet ventilation trans-trachéale • Utilisée préférentiellement en Europe dans le SDRA dans les années 80 (Etudes observationnelles). • Indication classique dans le cadre de fistules broncho-pleurales. • Une seule étude randomisée dans le SDRA. GC Carlon et al, High-frequency jet ventilation. A prospective randomized evaluation

16. 307 patients répartis en 2 groupes : JV (n=152) vs VC (n=157). • Inclusion de pathologies pulmonaires ventilées avec infiltrat pulmonaire bilatéral. • 2 objectifs différents en fonction du type de ventilation :  JV : Sat>90% avec FiO2<0,45 PaCO2 entre 35 et 40 mmHG.  VC :Fi02<0,4 ; PaO2>70mmHg

17. Ventilation Percussive

18. Hurst JM et al, Comparison of conventional mechanical ventilation and high-frequency ventilation. A prospective, randomized trial in patients with respiratory failure.Ann Surg 1990 Apr. • RCT 1985-87 monocentrique • Patients « chirurgicaux à risque de ARDS » • 113 patients inclus – Analyse per protocole sur 100 patients N=48 Conventional Ventilation (CV) Vt=12-15mL/kg PEP=5 à 20 cmH2O Evaluation À 24h N=52 High Frequency Percussive Ventilation (HFPV) PC + générateur de débit à f (200-600/mn) PEP idem

19. Hurst JM et al, Comparison of conventional mechanical ventilation and high-frequency ventilation. A prospective, randomized trial in patients with respiratory failure.Ann Surg 1990 Apr. ARDS (P/F<150) 60% cas (groupes homogènes) Objectifs de gains de P/F atteints sans différence significative entre groupes Mortalité comparable : 20% Mêmes durées de séjour hospitalier et en USI Pas moins de barotraumatisme clinique avec HFPV

20. Ventilation Oscillatoire à Hautes fréquences HFOV • 1915 : Hématose correcte constatée chez chiens haletant avec Vt < espace mort Henderson Y et al, The Respiratory Dead Space. Am J Physiol. • Premiers ventilateurs élaborés dans les années 70 • Débit (faible) 20-40 L/mn Paw 25-40 cmH2O ajustée entre débit généré et évacuation (valve) Piston générant oscillations (« membrane de Haut Parleur ») et donc un ΔP dans les voies aériennes ( Vt de 1-3 mL/kg)) inspirations et expirations actives alternant sans plateau F de 3-10 Hz (180-600/mn) I/E

22. HFOV : Avantages (théoriques ?) • Favorise le recrutement alvéolaire • Prévention du volotrauma, atelectrauma, biotrauma. • HFOV vs autres modes HFV : Indépendance des paramètres d’oxygénation et de ventilation.

23. Inconvénients immédiats • Gestion du (..des) Vt imprécis • Régime de Pawsupérieur à CV (barotrauma ?) • Impact défavorable sur les pressions cardiovasculaires ? • Transport impossible avec le système HFOV • Intolérance chez le patient conscient… • L’examen clinique ou la HFOV ? • Gestion du sevrage impossible avec ce mode (Débit généré faible) • Gestion des déconnections du circuit (aspiration, fibroscopies)

24. Essais prospectifs non contrôlés • Fort P et al, High-frequency oscillatory ventilation for adult respiratory distress syndrome--a pilot study. Crit Care Med. 1997 Jun. 17 patients ARDS sévères (LIS=3.8) HFOV après CV ( 5j en moyenne) Amélioration P/F 13/17 patients Augmentation de Paw sans diminution du DC Durée de CV plus longue associée à mortalité p<0.009 • Mehta S et al, Prospective trial of high-frequency oscillation in adults with acute respiratory distress syndrome. Crit Care Med. 2001 July. 24 patients ARDS sévères (LIS=3.6) HFOV après CV de durée variable. Mesures 3 j suivants. P/F, PaCO2 améliorés après passage en HFOV. DC abaissé et PVC, PAPO (et Paw) augmentées en HFOV. Pneumothorax chez 2 patients. Les patients décédés (67%) ont reçu la HFOV plus tardivement.

25. Derdak S et al, High-Frequency Oscillatory Ventilation for AcuteRespiratory Distress Syndrome in Adults. A Randomized, Controlled Trial. AJRCCM 2002. • RCT 1997-2000. 13 centres US • 148 patients ARDS sauf FiO2>0.8 pendant 2j • Randomisés pour HFOV ou PC après 2j de CV Objectif I : survie sans VM à J30 Objectifs II : Survie à 6 mois Obstruction de sonde Complic. barotraumatique

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

27. Derdak S et al, High-Frequency Oscillatory Ventilation for Acute Respiratory Distress Syndrome in Adults. A Randomized, Controlled Trial. AJRCCM 2002. Objectif primaire et Survie Cumulée Objectifs secondaires P=0.057 P=0.078

28. Derdak S et al, High-Frequency Oscillatory Ventilation for Acute Respiratory Distress Syndrome in Adults. A Randomized, Controlled Trial. AJRCCM 2002. Conclusions des auteurs • Efficacité et fiabilité démontrées en faveur de la HFOV dans le SDRA sans bénéfice significatif vs CV • Pas d’impact péjoratif sur la fonction cardiovasculaire et le barotraumatisme • Index d’Oxygénation à H16 : fort prédicteur de mortalité ? (quelque soit le mode de VM) Critiques: protocole CV d’avant l’essai ARDSnetwork (IBW,Pplat) Analyse post hoc de FdR de mortalité

29. Bollen CW et al, High frequency ventilation in adult respiratory distress syndrome: a randomized controlled oscillatory ventilation compared with conventional mechanical trial. Crit Care Med. 2005 • RCT multicentrique 1997-2001 (arrêt prématuré) • Groupes hétérogènes CV : n=24 HFOV : n=37 suivi 30j incomplet pour 7 patients Cross over an cas d’aggravation (n=11)

30. Bollen CW et al, High frequency ventilation in adult respiratory distress syndrome: a randomized controlled oscillatory ventilation compared with conventional mechanical trial. Crit Care Med. 2005 Avec HFOV : Pas plus de patients sous VM ou O2 à J30 Pas 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

31. Bollen CW et al, High frequency ventilation in adult respiratory distress syndrome: a randomized controlled oscillatory ventilation compared with conventional mechanical trial. Crit Care Med. 2005 Analyse post hoc : patients plus sévères bénéficieraient plus de l’HFOV

32. 2007 2 RCT (dont 1 pédiatrique)

33. HFOV : Conclusions • Procédé promu par la description affinée du VILI Rationnel séduisant • Mécanismes de prévention du volotrauma/atelectrauma et SIRS induits à préciser • Études observationnelles et RCT démontrent la fiabilité et la non infériorité de HFOV dans le SDRA • RCT : Peu de certitudes, des hypothèses • Bénéfice clinique réel de ces techniques à préciser • Pour quels patients ? ..les plus sévères. • Nécessiter de standardiser les protocoles de HFOV Fessler HE et al, A protocol for high-frequency oscillatory ventilation in adults: results from a roundtable discussion. Crit Care Med 2007 Jul ;35(7):1649-54. • Associations thérapeutiques : DV et HFOV.. Demory D et al, High-frequency oscillatory ventilation following prone positioning prevents a further impairment in oxygenation.Crit Care Med. 2007 Jan;35(1):106-11.