OSCILLATION À HAUTE FRÉQUENCE: L’ÉTAT DES LIEUX François Lamontagne, MD, FRCPC, MSc Intensiviste Programme de soins critiques et de traumatologie Centre hospitalier universitaire de Sherbrooke Professeur adjoint et directeur adjoint à la recherche Service facultaire interdépartemental en soins intensifs Faculté de médecine et des sciences de la santé Université de Sherbrooke Chercheur Centre de recherche clinique Étienne-Le Bel

Divulgations Étude OSCILLATE IRSC – Essai clinique CareFusion, USA (prêt d’équipement) Cardinal Health, Canada (service) F. Lamontagne - bourses FRQS – Clinicien chercheur IRSC – “RCT Mentoring award” F. Lamontagne – subventions IRSC – Programme OVATION FRQS – Programme OVATION

Objectifs Pathophysiologie sous-jacente aux études VOHF +/- fonctionnement VOHF? Protocole OSCILLATE Résultats OSCILLATE Comparaison protocole OSCAR Résultats OSCAR Impacts sur la pratique

Slutsky & Tremblay AJRCCM 1998

ARDS Network High Stretch Mortality 40% Low Stretch Mortality 31%* VT: 11.8 PPLAT: 32-34 RR: 18 VMIN: 13 PEEP: 8 Mortality 40% Low Stretch VT: 6.2 ml/kg PPLAT: 25 cm H2O RR: 29 VMIN: 13 L/min PEEP: 9 cm H2O Mortality 31%* *p=0.005 N Engl J Med 2000 342:1301-8

Protected tidal inflation = volume of the normally aerated lung at endinspiration - the volume of the normally aerated at endexpiration tidal hyperinflation = volume of the hyperinflated compartment at endinspiration – the volume of hyperinflated compartment at endexpiration

Ventilation “protectrice” Volume Point d’inflection supérieur Point d’inflection inférieur Pression

Est-il possible de réduire d’avantage le dommage tissulaire induit par le respirateur?

Ventilation “protectrice” Volume HFO Point d’inflection supérieur Point d’inflection inférieur Pression

Courbe pression-temps Presssion VOHF Conventionnelle Temps

1. Bias Flow: continuous flow through circuit. Helps “flush out” CO2 1. Bias Flow: continuous flow through circuit. Helps “flush out” CO2. Adjustment affects Amplitude and mPAW. 2. Mean Airway Pressure Adjust (mPAW – value displayed at 2a): affects oxygenation (PaO2). Important determinant of lung expansion. Large fluctuations may indicate patient is not well sedated. 3. Power: adjust to a target Amplitude (∆P) = 90 cmH20. ∆P < 90 acceptable if Power is maximized. Amplitude = displacement of piston, affecting tidal volume (Vt) and PaCO2. 4. Inspiratory Time %: 33% (I:E = 1:2). I Time % always left at this value. 5. Frequency: Rate at which piston moves back and forth. Controls PaCO2. Adjust f depending on pH. Works opposite to conventional ventilation…increase f, increase PaCO2. Higher f = Smaller Vt (lung protective). Maximize f to minimize Vt. 1 Hz = 60 cycles/minute (eg. 6 Hz = 360 bpm). 6. Alarms – mPAW alarm set in relation to oscillating mPAW. Other alarms are not set, just visual indicators.

Y avait-il une chance que ça marche?

VOHF vs. VC “délétère” (études animales)

VOHF vs. VC “protectrice” (études animales)

Outcomes Mortalité à 30 jours VOHF: 37% VC: 52% Réduction du risque absolu: 15% Réduction du risque relatif: 29% p=0.102 148 patients (HFO 2.7 jours de CV avant étude; CV 4.4 jours avant étude, 22% vs 36% avaient eu CV 5 jours ou plus) Chez les adultes, la VOHF semble sécuritaire et pourrait être bénéfique – besoin de données additionnelles

VOHF

Étude

Karine Grondin, Mélanie Fauteux, Cynthia Boily, Geneviève Lépine, Claudelle Hébert, Louise Guertin, Sandra Proulx

Question de recherche Est-ce que le recours à la VOHF précocément chez des patients souffrant de SDRA réduit la mortalité hospitalière lorsque comparé à la ventilation conventionnelle à petit volume / pression de fin d’expiration élevée (VOHF permise en dernier recours)?

Devis de l’étude Essai clinique randomisé contrôlé multicentrique (5 pays) Étude pilote 2007-2008 N = 94 Acceptabilité, faisabilité Étude ultérieure 2009-2012 patients

Population Échantillon ciblé: 1200 patients, SDRA modéré à sévère Insuffisance respiratoire aiguë PaO2/FiO2 < 200 Opacités alvéolaires bilatérales à la radiographie Surcharge pulmonaire écartée comme cause principale Paramètres ventilatoires standardisés Vc 6 mL/kg poids prédit PEEP > 10 cm H2O FiO2 > 0.60 Éligibles depuis moins de 72 heures

Recrutement échelonné en plusieurs étapes Dépister tous les patients recevant ventilation mécanique Évaluer présence des critères d’inclusion Évaluer la présence des critères d’exclusion Éligible enrôler Évaluer les patients enrôlés par test d’hypoxémie standardisé Si PaO2 / FiO2 demeure inférieure à 200 randomiser

Groupe contrôle “High PEEP, low VT Ventilation” Basé sur l’étude Lung Open Ventilation Study (JAMA ’08) Manoeuvre de recrutement: 40 cm H2O x 40 secondes Paramètres initiaux FiO2 1.0 PEEP 20 cm H2O Mode en pression contrôlée Vc 6 ml/kg poids prédit PPLAT ≤ 35 cm H2O All-cause hospital mortality rates were36.4%and 40.4%, respectively (relative risk [RR], 0.90;95% confidence interval [CI], 0.77-1.05; P=.19)

Groupe VOHF

Courbe Volume-Pression VOHF Volume Pression Point d’inflection inférieur Point d’inflection supérieur

Ventilation par oscillation à haute fréquence Manoeuvre de recrutement: 40 cm H2O x 40 secondes Paramètres initiaux FiO2 1.0 mPAW 30 cm H2O Bias flow 40 L/min P = 90 cm H2O f en fonction du pH… pH 7.10 = 3.5 Hz pH 7.10-7.19 = 4 Hz pH 7.20-7.35 = 5 Hz pH >7.35 = 6 Hz

Protocoles d’oxygénothérapie Contrôle FiO2 0.3 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.5 0.5 0.6 0.7 0.8 0.8 0.9 1.0 PEEP 5-10 10 12 14 16 18 18 20 20 20 20 22 22 22-24 VOHF FiO2 0.4 0.4 0.4 0.4 0.5 0.6 0.6 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.0 mPAW 20-24 26 28 30 30 30 32 34 34 34 34 34 36-38 88% < SpO2 < 93% 55 mm Hg < PaO2 < 80 mmHg

Sécurité des patients Remplissage vasculaire évalué et corrigé au besoin avant le démarrage Tx hypotension Prescription de réduire PEEP/mPAW Prescription d’évaluer / restaurer remplissage vasculaire Prescription d’administrer inotropes/vasopresseurs Tx hyper-inflation Prescription d’omettre les manoeuvres de recrutement Contre-indications aux manoeuvres de recrutement Critères pour thérapie de sauvetage (“rescue”) Soutien téléphonique 24 h / 24 h Contraindications to a RM: Mean arterial pressure < 60 mm Hg, Active air leak (bubbling) through a thoracostomy tube, Pneumothorax, or subcutaneous or mediastinal emphysema, where a chest tube has not been inserted

Analyses intérimaires Analyse suivant l’étude pilote N = 94 Il n’était pas envisagé d’interrompre l’étude à ce stade Analyse intérimaire conventionnelle N = 800 Méthode O’Brien-Fleming; “2-sided test”, p = 0.01 Analyse de la sécurité des patients N = 300, 500, 700 Ciblant changements physiologiques lors du démarrage L’utilisation de vasopresseurs, curares, barotraumas Critères contraignant pour obtenir données sur mortalité Méthode O’Brien-Fleming “1-sided tests”; p = 0.00001, 0.0001, 0.0064

Résultats

Patients De juillet 2007 à août 2012 (avec interruption d’un an) Étude menée d’abord dans les 12 centres pilotes puis dans 39 centres au total Canada; États Unis; Arabie Saoudite; Chili; Inde (Mexique; Angleterre; Australie; France) Le comité de direction interrompt l’étude suite à une recommandation du comité de surveillance le 29 août 2012 Faisant suite à l’analyse de sécurité des 500 premiers patients 548 / 1200 patients avaient été randomisés

Caractéristiques de base

Caractéristiques de base

Démarrage du protocole -The use of vasopressors was similar in the HFOV and control groups before the initiation of ventilation (66% and 61%, respectively; P = 0.24) but increased in the HFOV group as compared with the control group within 4 hours after initiation (73% vs. 62%, P = 0.01) and increased even more in the HFOV group by the following day (78% vs. 58%, P<0.001) -The use of neuromuscular blockers followed a similar pattern: 27% of patients in the HFOV group and 29% of those in the control group received neuromuscular blockers before the initiation of ventilation (P = 0.66), 46% as compared with 31% received them within 4 hours after initiation (P<0.001), and 46% as compared with 26% received them the next day (P<0.001). -The mean Fio2 at these time points decreased to a similar extent in both groups: the Fio2 was 0.75 in the HFOV group and 0.73 in the control group before initiation (P = 0.93); 0.62 and 0.64 in the two groups, respectively, 4 hours after initiation (P = 0.94); and 0.51 and 0.50, respectively, the next day (P = 0.97). -Set PEEP CV 18 initiation, 14 next day

Observance et ventilation par groupe Groupe VOHF 270/275 (98%) des patients ont reçu VOHF Durée médiane 3 (2-8) jours 222 (81%) ont reçu VC par la suite Durée médiane 5 (2-7) jours de VC Groupe contrôle Tous les patients ont reçu VC à l’intérieur du protocole 34 (12.5%) ont reçu VOHF après 2 (1-4) jours Durée médiane 7 (5-15) jours de VOHF 34 VC vers VOHF n’étaient pas des déviations du protocole dans la plupart des cas (31 according to protocol and 3 in violation of protocol

Issues cliniques Refractory hypoxaemia PaO2 of < 60mmHg while breathing FiO2 of 1.0 for at least 1hour, after a trial of pharmacologic paralysis and adequate intravascular volume

Survival Curve

Sous-groupes

Co-interventions

Doses de midazolam durant la semaine 1 VOHF 199 (100-382) vs. Contrôle 141 (68-240) mg/jour; P<0.001

Doses de narcotiques durant la semaine 1 VOHF 2980 (1258-4800) vs. Contrôle 2400 (1140-4430) μg/jour; P=0.06

Discussion Le recours précoce à la VOHF est associé à une hausse de la mortalité lorsque comparée la une stratégie de VC “high PEEP, low VT” où la VOHF était permise en présence d’hypoxie réfractaire L’absence de bénéfice de la VOHF est potentiellement attribuable à l’efficacité de la stratégie de ventilation dans le groupe contrôle L’effet délétère de la VOHF peut être dû À la mPaw élevée + compromis hémodynamique (cardiaque) secondaire (vasopresseurs) À la mPaw élevée + risque accru de barotrauma et de VILI Aux effets délétères de la sédation / curares Les analyses des sous-groupes suggèrent que ces résultats s’appliquent nonobstant la sévérité de la maladie et l’expérience de l’équipe traitante avec le protocole de recherche Les études interrompues précocément ont tendance à surestimer les effets

Discussion Notre stratégie de VOHF était basée sur des données préliminaires précliniques et cliniques D’autres stratégies de VOHF utilisant des mPaw moins élevées pourraient avoir un effet différent Implications dans la vie de tous les jours Les résultats contredisent l’utilisation de la VOHF précocément pour traiter les patients avec SDRA modéré-sévère Même chez les patients avec hypoxémie réfractaire, les résultats soulèvent de sérieux doutes quant au ratio risques:bénéfices de la VOHF

Conclusions La VOHF telle qu’utilisée dans l’étude OSCILLATE n’améliore pas la survie et est probablement délétère lorsque comparée à une stratégie de VC avec pression en fin d’expiration élevée et petits volumes courants permettant le recours à la VOHF lors d’hypoxémie réfractaire

-Randomized control trial of HFOV vs conventional MV in ARDS in UK and Scotland -29 centers participated in the trial -20 centers had no experience with HFOV

Population SDRA PaO2/FiO2 <200 avec PEEP >= 5 cmH2O Exclusions Ventilation mécanique depuis plus de 6 jours Âge <16 Pds <35 kg Autre étude Résection pulmonaire Maladie pulmonaire obstructive Vs. Même ratio P/F mais avec FiO2 60% et PEEP 10

Interventions Fréquence 10 Hz mPAW 5 cmH2O de plus que PPLAT VOHF VC Fréquence 10 Hz mPAW 5 cmH2O de plus que PPLAT Bias flow 20 L/min FiO2: 100% Delta P ?: Vc 100mL Pratiques usuelles Équipes traitantes encouragées à avoir recours à Vc 6-8 mL/kg et PEEP de la charte ARDS Net

APACHE 21 vs 29 (mortalité prédite 67 APACHE 21 vs 29 (mortalité prédite 67.2%) donc population nettement moins malade

La Pplat dans OSCILLATE au démarrage était de 32 cmH2O donc semblable Le PEEP au démarrage était de 18 cmH2O

Mortalité hospitalière: Mortalité à 30 jours: VOHF 41.7% vs. 41.1% (40% vs. 29% dans OSCILLATE) Mortalité hospitalière: VOHF 50.1% vs. 48.4% (47% vs. 35% dans OSCILLATE) 47 Mortalité hospitalière 47 vs. 35%dans OSCILLATE

Résumé des différences Maladie plus grave dans OSCILLATE VOHF à pressions de ventilation plus élevées dans OSCILLATE VC protocolisée dans OSCILLATE (Vc plus petits, PEEP plus élevée) Plus de vasopresseurs, curares, sédation en VOHF dans OSCILLATE mais pas dans OSCAR Mortalité VOHF > VC dans OSCILLATE Mortalité VOHF OSCILLATE comparable à mortalité des 2 groupes OSCAR (malgré sévérité moindre) Mortalité la plus faible = VC OSCILLATE

www.CCCTG.ca Merci francois.lamontagne@usherbrooke.ca

Paramètres ventilatoires Jour 1 Jour 3 VOHF Contrôle Delta P 87 (7.8) 85 (9.5) Fréquence 5.5 (1) 6.8 (2) mPaw 31 (2.6) 24 (4) 26 (6.8) 20 (6.4) Vc 6.1 (1.3) 6.6 (1.8) PEEP 18 (3.2) 13 (4.5) PPLAT 32 (5.7) 27 (8.1) FIO2 0.62 (0.19) 0.64 (0.20) 0.50 (0.16) 0.45 (0.14) PaO2 84 (38) 94 (52) 78 (21) 73 (18) PaCO2 46 (15) 52 (17) 51 (15) 46 (11) Balance liquidienne 2897 2410 1519 1147 Jour 1 Jour 3 Jour 7 VOHF Contrôle Delta P 87 (7.8) 85 (9.5) 87 (7.3) Fréquence 5.5 (1) 6.8 (2) mPaw 31 (2.6) 24 (4) 26 (6.8) 20 (6.4) 21 (8.9) 18 (7.1) Vc 6.1 (1.3) 6.6 (1.8) 7.0 (1.8) PEEP 18 (3.2) 13 (4.5) 12 (4.6) PPLAT 32 (5.7) 27 (8.1) 24 (8.7) FIO2 0.62 (0.19) 0.64 (0.20) 0.50 (0.16) 0.45 (0.14) 0.45 (0.16) 0.42 (0.16) PaO2 84 (38) 94 (52) 78 (21) 73 (18) 76 (26) 75 (23) PaCO2 46 (15) 52 (17) 51 (15) 46 (11) 50 (17) 47 (15) Balance liquidienne 2897 2410 1519 1147 -87 -215 Jour 1 VOHF Contrôle Delta P 87 (7.8) Fréquence 5.5 (1) mPaw 31 (2.6) 24 (4) Vc 6.1 (1.3) PEEP 18 (3.2) PPLAT 32 (5.7) FIO2 0.62 (0.19) 0.64 (0.20) PaO2 84 (38) 94 (52) PaCO2 46 (15) 52 (17) Balance liquidienne 2897 2410 -The mean Fio2 in the control group was similar to or lower than that in the HFOV group, despite lower mean airway pressures. The net fluid balance was higher in the HFOV group than in the control group, but the difference was not significant

Design / Setting Hôpitaux 27 centres - Canada, États-Unis, Arabie Saoudite, Chili, Inde 29 centres - Angleterre, Écosse Expérience avec VOHF Oui 3 centres avaient une expérience avec VOHF (SensorMedics 3100B), 6 avaient une expérience limitée et 20 aucune expérience

Patients Inclusion PaO2/FiO2 ≤200, avec FiO2 ≥0.5 PaO2/FiO2 ≤200, avec FiO2 ≥0.5 et PEEP ≥ 5 cmH2O Évaluation standardisée de l’hypoxémie Oui. Mode PC, Vc 6 mL/kg, FiO2 de 0.60 avec PEEP ≥ 10 cmH2O. Après 30 minutes, randomisation permise si PaO2:FiO2 ≤200 No

Intervention Appareil SensorMedics 3100B (CareFusion) Novalung R100 ventilator (Metran) Paramètres VOHF FiO2 1.0 mPAW 30 cm H2O Bias flow 40 L/min P = 90 cm H2O Fréquence en fonction du pH… mPAW 5 cmH2O plus que PPLAT Bias flow 20 L/min P ?: Vc 100mL Fréquence 10 Hz

Intervention Protocole PaCO2 Fréquence maximale pour capable de maintenir pH ≥ 7.25 Maintenir pH ≥ 7.25 en augmentant le Vc au maximum pour la fréquence; si insuffisant, réduire la fréquence de 1Hz; si fréquence minimale de 5 Hz atteinte, appeler médecin responsable Protocole PaO2 Ajuster mPAW et FiO2 selon protocole visant PaO2 de 55 to 80 mm Hg Ajuster d’abord mPAW puis FiO2 pour une PaO2 entre 60 mm Hg and 75 mm Hg

Intervention Transition à la VC Après minimum de 24 h de VOHF si mPAW de 24 cm H2O ou moins pour 12 h consécutives. Transition obligatoire si mPAW de 20 cm H2O Si mPAW de 24 cm H2O pour 12 h sous FiO2 de 0.4 avec PaO2 de 60 mmHg ou plus Manoeuvres de recrutement Oui Non

Intervention Protocole pour ventilation conventionnelle Oui. Mode PC, PEEP 20 cm H2O puis ajusté selon charte LOVS Non Volume courant Protocole contraigant - 6 mL/kg, variation possible 4-8 ml/kg Non protocolisé. Les centres participants étaient encouragés à utiliser mode PC et des volumes courants de 6 to 8 mL/kg ainsi que PEEP et FiO2 en fonction de la charte ARDS Net

Caractéristiques de base APACHE II - VOHF 29±8 21.8±6.0 APACHE II - VC 29±7 21.7±6.1 PaO2 / FiO2 - VOHF 121±46 113±37 PaO2 / FiO2 - VC 114±38 113±38 Volume courant avant rando - VOHF 7.2±1.9 8.7±3.5 Volume courant avant rando - VC 7.1±1.8 8.3±3.5 PEEP avant rando - VOHF 13±3 11.4±3.5 PEEP avant rando - VC 13±4 11.3±3.3 Vasopresseurs ou inotropes avant rando - VOHF 184 (67) NR Vasopresseurs ou inotropes avant rando - VC 171 (63)

Paramètre ventilatoires jour 1 mPAW - VOHF 28± 4.2 26.9±6.2 mPAW - VC 21 ± 4.8 NR PPLAT - VC 29 ±6.6 30.9±11.0 PEEP 15 ±4.0 11.4±3.6 Fréquence en Hz - VOHF 5.5 ±0.97 7.8±1.8 Fréquence - VC 28 ±6.0 21.7±8.4 Volume courant - VC 6.4 ±1.2 8.3±2.9

Échanges gazeux jour 1 PaO2 / FiO2 - VOHF 135 192±77 PaO2 / FiO2 - VC 147 154±61 PaCO2 - VOHF 48 (13) 55±17 PaCO2 - VC 46 (14) 50±19 pH - VOHF 7.31 (0.09) 7.30±0.10 pH - VC 7.33 (0.09) 7.35±0.10

Co-interventions Curares - VOHF 120 (46%) 209 (52.5) Curares - VC 72 (26%) 165 (41.6) Vasopresseurs/inotropes - VOHF 202 (78%) 173 (44%) Vasopresseurs/inotropes - VC 157 (58%) 177 (45%) Sédatifs - VOHF 390 (98.0) Sédatifs - VC 388 (97.7) Doses de sédatifs Plus élevées VOHF

Issues cliniques Mortalité à 30 jours - VOHF 41.7% Mortalité à 30 jours - VC 41.1% Mortalité à 28 jours - VOHF 40% Mortalité à 28 jours - VC 29% Mortalité hospitalière - VOHF 47% 50.1% Mortalité hospitalière - VC 35% 48.4% Mortalité aux USI - VOHF 45% 44.1% Mortalité aux USI - VC 31% 42.1%

FINIR EN ANNONÇANT ÉTUDE À VENIR -IMPACT DE WLST? -HÉMODYNAMIQUE …