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

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

Définition et principes

Définition Comment protéger un poumon?  Ne pas le ventiler ECMO 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 gazeux 1  Flux convectif 2  Dispersion longitudinale 3  Mécanisme diffusif 4  Effet venturi 5  Mécanique cardiaque

Présentation des différents types de VHF

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.

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 E I

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.

Le modèle animal

Froese 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 lésions épithéliales dans le groupe VC.

Imai et al Am 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.

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 l’homme

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

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

Ventilation Percussive

Patients « chirurgicaux à risque de ARDS » 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

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

Velmahos et al .Chest .1999. Étude rétrospective sur 32 patients avec SDRA (critères modernes) Échec de la Ventilation Conventionnelle pendant 4 jours Comparaison 48 h avant et après introduction HFPV Pas de différence sur mortalité, durée de séjour, barotraumatisme

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

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.

Inconvénients immédiats Gestion du (..des) Vt imprécis Régime de Paw supérieur 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)

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.

Randomisés pour HFOV ou PC après 2j de CV Derdak S et al, High-Frequency Oscillatory Ventilation for Acute Respiratory 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

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

Objectifs secondaires 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

Conclusions des auteurs 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

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

Pas plus de patients sous VM ou O2 à J30 Pas plus de cross over 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

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

2007 2 RCT (dont 1 pédiatrique)

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.

HFO et thérapeutique adjuvante… NO Mehta et al. Crit Care Med 2003; 31:383 : Inclusion de 23 patients en SDRA. VC puis HFO puis HFO avec NO (titration). GDS en VC juste avant HFO,en mode HFO juste avant NO, HFO après 30 min de NO et après 8 heures. Diminution de Pa02/FiO2 de 38% sous NO.

HFO et thérapeutique adjuvante… Le DV Papazian, L, Gainnier, M, Marin, V, et al. Crit Care Med 2005; 33:2162. Inclusion de 39 patients. 12 heures de VC puis 3 groupes : * VC en DV pendant 12 h * HFO en DD pendant 12 h * HFO en DV pendant 12 Pas d’amélioration de PiO2/FiO2 dans le groupe HFO en DD