L’inhalation de fumées d’incendie Point actuel sur L’inhalation de fumées d’incendie F. BAUD Réanimation Médicale et Toxicologique Hôpital Lariboisière, Inserm U26 Université Paris VII - Paris

Introduction Les feux exposent à trois risques: le risque thermique le risque traumatique le risque chimique. Les incendies : environ de 5000 morts par an aux USA 80% des décès sont en relation avec l'inhalation de fumées toxiques. L’intoxication par les fumées associe : une atteinte irritative de l’appareil respiratoire et de l’oeil une atteinte systémique anoxique, neurologique et cardiaque.

L’Inhalation de fumées Le signe fondamental est la présence de suies dans les voies aériennes supérieures : nez bouche expectoration

Valeur diagnostique de la présence de suies vis-à-vis d’une intoxication oxycarbonée et d’une intoxication cyanhydrique

L’intoxication par les fumées L’intoxication par les fumées est à l’origine de deux syndromes d’intoxication : Le syndrome de déprivation en oxygène et d’intoxication par les gaz asphyxiants. Le syndrome d’intoxication par les gaz irritants. Ces deux syndromes s’associent à des degrés divers.

Le syndrome de déprivation en oxygène et intoxication par gaz asphyxiants Les toxiques en cause :  FiO2 CO CO2 HCN Autres gaz ?

Effet d’une acidose et d’une alcalose respiratoire sur la distribution cérébrale du cyanure DJERAD et Coll. Tox Sciences,2001;61:273-282

Effet d’une acidose-alcalose respiratoire sur la distribution cérébrale du cyanure DJERAD et Coll. Tox Sciences,2001;61:273-282

neurologiques métaboliques cardio-vasculaires Le syndrome de déprivation en oxygène et d’intoxication par les gaz asphyxiants. L’anoxie s’exprime par des manifestations neurologiques métaboliques cardio-vasculaires

Intoxication cyanhydrique Le syndrome de déprivation en oxygène et d’intoxication par les gaz asphyxiants. Intoxication cyanhydrique La valeur prédictive d ’un trouble neurologique chez des sujets présentant des suies Lenteur d’idéation, agitation, Confusion mentale, Perte de connaissance, coma Trouble neurologique Sensibilité : 98 % Spécificité : 49 % VPP : 44 % VPN : 98 % CN sanguin ≥ 40 µmol/l < 40 µmol/l Présent Absent 39 1 50 48

Déprivation en oxygène et intoxication par les gaz asphyxiants. Signes neurologiques Ils prédisposent aux complications respiratoires HANTSON et coll. Chest, 1997;111:671-675

Déprivation en oxygène et intoxication par les gaz asphyxiants. Signes cardio-circulatoires Collapsus, arrêt cardio-circulatoire compliquent exceptionnellement les intoxications par le CO pur. L’association d’une hypotension artérielle < 100 mm Hg et d’un trouble neurologique permet d’évoquer une intoxication cyanhydrique avec une spécificité de 85%

Déprivation en oxygène et intoxication par les gaz asphyxiants. Manifestations biologiques Hyperlactacidémie

Relation entre la pression artérielle, la fréquence cardiaque, la fréquence respiratoire, les lactates et la sévérité clinique de l'intoxication oxycarbonée aiguë.

Relation entre la pression artérielle, la fréquence cardiaque, la fréquence respiratoire, les lactates et la sévérité clinique de l'intoxication oxycarbonée aiguë.

Correlations between blood cyanide and plasma lactate concentrations prior to antidotal treatment. BAUD et Coll. Crit Care Med 2002;30(9):2044-2050

D’intoxication cyanhydrique définie par une Lactacidémie Chez une victime d’incendie, une Est un signe sensible : 87 % VPP : 95 % Spécifique : 94 % D’intoxication cyanhydrique définie par une concentration de lactacidémie > 10 mmol/l cyanure sanguin > 40 µmol/l BAUD et coll. NEJM 1991;325:1761-1766

Syndrome d’intoxication par les gaz irritants Les manifestations cliniques de cette atteinte sont : respiratoires oculaires

Syndrome d’intoxication par les gaz irritants Signes oculaires : conjonctivite La persistance de la conjonctivite à l’admission : signe devant faire craindre une atteinte respiratoire associée.

Syndrome d’intoxication par les gaz irritants Signes respiratoires Dysphonie + dyspnée inspiratoire = laryngite obstructive Dyspnée expiratoire + wheezing = bronchospasme Polypnée + crépitants = bronchopneumonie chimique Signes cliniques associées à une augmentation de la durée d’hospitalisation dysphonie Ronchi

Syndrome d’intoxication par les gaz irritants Signes respiratoires Oxymétrie pulsée : Il faut souligner les dangers de l’oxymétrie pulsée Les oxymètres de pouls ne sont pas capables de distinguer la carboxyhémoglobine de l'oxyhémoglobine, le résultat rendu est faussement rassurant. RUTTIMANN et Coll. JEUR,1991;4:112-115 Gaz du sang : L’hypoxie quasi constante Acidose métabolique de type lactique Acidose gazeuse

Management of Fire Victims and Smoke inhalation RUTTIMANN et coll. JEUR 1991;4:112-115

Smoke Toxicity Predictive Factors of respiratory injury 1- Fire in a closed space 2- Soot deposits 3- Neurological disturbances : 4- Dysphonia 5- Dyspnea 6- Ronchi in a previously healthy fire victim 7- Persistent conjonctivitis 8- Blood CO concentration Coma Transient loss of consciousness Encephalopathy : mental confusion HANTSON et Coll. Chest 1997;111:671-75

Predictive factors of respiratory injury in fire victims without burns Prolonged duration of ICU stay : Soot deposits Dysphonia Ronchi Positive bacteriologic analysis of sputum Parenteral bronchodilator agents Blood CO concentration HANTSON et coll. Chest 1997;111:671-675

Predictive factors of respiratory injury in fire victims without burns Prolonged duration of mechanical ventilation : Loss of consciousness Ronchi Intubation at the scene of fire Inflammatory changes during bronchoscopy Positive bacteriologic analysis of spectrum Blood CO concentration HANTSON et coll. Chest 1997;111:671-675

Syndrome d’intoxication par les gaz irritants Fibroscopie bronchique Confirmer l’exposition aux fumées ; chez des brûlés, la sensibilité de la méthode serait de 79% avec une spécificité de 94% Masanes et al. 1994 Sujets brûlés : corrélation entre la sévérité de l’aspect endoscopique, la survenue d’un syndrome de détresse respiratoire aigu et la mortalité Masanes et al. 1994 Chez des patients non brûlés pas de corrélation avec rapport PaO2/FiO2, infection, aspect radiologique, durée de séjour HANTSON et coll. Chest 1997;111:671-675 L’intérêt thérapeutique de la fibroscopie bronchique chez les victimes d’incendie n’a pas été évalué.

Syndrome d’intoxication par les gaz irritants Prélèvements bactériologiques bronchiques Présence de germes communautaires (Staphylocoques, streptocoques,...) durant les premiers jours. Ces données bactériologiques suggèrent qu’à côté de la bronchopneumopathie chimique existe un nombre non négligeable de pneumopathies d’inhalation HANTSON et coll. Chest 1997;111:671-675 Bactériologie positive dans les cinq premiers jours de l’hospitalisation = durée de ventilation mécanique et durée de séjour en réanimation prolongées HANTSON et coll. Chest 1997;111:671-675

Point actuel sur Autres gaz toxiques ?

P. HOUETO, Pr LEVILLAIN, Dr S.W. BORRON, Pr F. BAUD Role of volatile organic compounds in early death due to smoke inhalation P. HOUETO, Pr LEVILLAIN, Dr S.W. BORRON, Pr F. BAUD *Laboratoire de Toxicologie **Réanimation Médicale et Toxicologique Hôpital Fernand Widal - 75010 Paris - France

VOCs and early death of fire victims Introduction The aim of this prospective study was to determine the frequency and the quantity of 33 VOCs in the blood of fire victims. To study the correlation of blood VOC concentrations and the occurrence of early death of fire victims.

Materials and methods (1) VOCs and early death of fire victims Materials and methods (1) I - Patients A- Study group B- Control group Blood was sampled at the scene of the fire Fire fatalities Non-fatal fire victims Non-fire related deaths : Blood was sampled at the scene of discovery Non-fatal acute drug poisoned patients : Blood was sampled after admission to our hospital

Materials and methods (2) VOCs and early death of fire victims Materials and methods (2) II - Toxicological analyses A- Blood carbon monoxide concentrations : B- Blood cyanide concentrations : C- Volatile organic compounds : Infra-red method (Moureu et al. Arch Mal Prof. 1957;18:113-124.) Colorimetric method (Laforge et al. J Anal Toxicol. 1994;18:173-175) Purge and trap gas chromatography : Carbowax + Poraplot columns With a stepwise increase in temperature (Houeto et al. J Anal Toxicol. 1994;18:154-158)

Results (1) October 1992 April 1995 Fire-victims = 54 VOCs and early death of fire victims Results (1) October 1992 April 1995 Fire-victims = 54 Early fire deaths = 26 Non-fatal fire victims = 28 Control group = 116 Non-fire related deaths = 55 Non-fatal acute poisoned patients = 61

CO < 1 mmol/l and/or CN < 40 µmol/l VOCs and early death of fire victims CO < 1 mmol/l and/or CN < 40 µmol/l n = 42 Mortality rate = 7 % 5,8 > CO > 1 and/or 100 > CN > 40 n = 40 Mortality rate = 60 % CO > 5,8 and/or CN > 100 n = 6 Mortality rate = 67 %

Correlation Carbon monoxide - cyanide VOCs and early death of fire victims Correlation Carbon monoxide - cyanide 40 80 120 160 200 DCD VV CN (µmol/l) 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 CO (mmol/l)

Results (3) Volatile organic compounds 33 VOCs VOCs and early death of fire victims Results (3) Volatile organic compounds 33 VOCs These VOCs were choosen as having been previously detected in the blood of non-fatal andfatal fire victims. ethyl acetate, acetone, acetonitrile, acroleine, acrylonitrile, benzene, 2,3 butanedione, 2 butanone, chloroform, cyclohexanone, ether, ethanol, acetaldehyde, ethylbenzene, furan, indene, isoprene, methanol, 2 methyl 1,3 dioxolan, nitromethane, o- m- and p-xylene, 2,3 pentanedione, 2 pentanone, 2 propanol, propionitrile, styrene, carbon tetrachloride, tetrahydrofuran, toluene, trichloroethylene, trichlorofluoromethane.

Volatile organic compounds Results (4) VOCs and early death of fire victims Volatile organic compounds Blood concentrations of nine VOCs were not significantly different in fire victims and control patients : 2 Butanone 2,3 Butanedione 2,3 Pentanedione Cyclohexanone Ethanol Ether Furan Isoprene m-xylene

Results (5) acetone chloroform methanol styrene acroleine VOCs and early death of fire victims Results (5) Nine products were found to be characteristically augmented in fire victims but not associated with a fatal outcome, namely : acetone methanol acroleine 2 propanol acetonitrile chloroform styrene carbon tetrachloride 2 methyl 1,3 dioxolan

VOCs and early death of fire victims Results (6) Only one VOC, namely acroleine, was found to be characteristically increased in deaths related or not to fire

Results (7) ethyl acetate acrylonitrile propionitrile tetrahydrofuran VOCs and early death of fire victims Results (7) Fifteen VOCs were associated with death in fire victims. These included : ethyl acetate acrylonitrile propionitrile tetrahydrofuran toluene benzene o-xylene p-xylene ethylbenzene nitromethane trichlorofluoromethane indene trichloroethylene 2 pentanone acetaldehyde

This study underscored the role of aromatic hydrocarbons in fire death VOCs and early death of fire victims This study underscored the role of aromatic hydrocarbons in fire death µg/L

VOCs and early death of fire victims Significant correlations between blood carbon monoxide and VOC concentrations in the blood of non-fatal and fatal fire victims

VOCs and early death of fire victims Results (8) Among these 15 VOCs, three products including benzene, nitromethane, and ethyl acetate are distinguished by their frequency of appearance, their blood concentrations, and their correlation with blood carbon monoxide concentrations.

VOCs and early death of fire victims Conclusion These data illustrated that smoke inhalation leads to a potentially fatal intoxication, the cause of which is not limited to the actions of carbon monoxide and cyanide but also to volatile organic compounds.

Frequency of Detection of VOCs in Non-Fatal And Fatal Fire Victims and in Non-Fatal and Fatal Controls (1)

(2)

Blood concentrations of VOCs (1)

Blood concentrations of VOCs (2)

Conclusion Les fumées d'incendies possèdent une toxicité bipolaire, systémique et pulmonaire. Des gaz toxiques autres que le monoxyde de carbone, tel le cyanure, méritent d'être pris en compte. L'inhalation de fumée est à l'origine non seulement d'une maladie aiguë pouvant engager le pronostic mais également d'une maladie chronique capable d'engager le pronostic fonctionnel, neurologique ou respiratoire