VM + O2 = risque ++ pour le prématuré Dysplasie broncho-pulmonaire (Chronic Lung Disease) Rétinopathie du prématuré

ELEMENTS CONSTITUTIFS DU SYSTEME RESPIRATOIRE Eléments Actifs Diaphragme M intercostaux M ventilatoires accessoires M abdominaux Particularités néonatales Fatigue +++ Participation diminuée à la stabilisation de la cage Diminution de la force contractile

ELEMENTS CONSTITUTIFS DU SYSTEME RESPIRATOIRE Particularités néonatales Circulaire --> csq musc Compliante ++ défaut de surfactant --> tension de surface --> expansion pulmonaire Eléments Passifs Voies aériennes Paroi thoraco-Abdominale Tissu conjonctif pulmonaire interface air liquide : Tension de surface (surfactant)

Courbe P-V et mesures de la compliance VOLUME PRESSION Cinitiale Cinfl Cdefl point d'inflexion inférieur point d'inflexion supérieur 7

Capacité résiduelle fonctionnelle

RESISTANCE P1 P2 R = (P1-P2) / débit cmH2O P2 débit gazeux (ml/s) R = (P1-P2) / débit liée à : - géométrie des conduits - conditions d’écoulement - propriétés physiques du gaz

Chute de pression en fonction du rétrécissement du diamètre de la sonde (2.5mm) au cours d'un cycle inspiratoire 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 25 44 57 63 64 58 39 12 Débit (ml/sec) Chute de pression (cm H2O) Diam 2.5 mm Diam 2.4 mm Diam 2.3 mm Diam 2.2 mm

Travail respiratoire imposé par la sonde Patient Volume courant (ml) Débit max (ml/s) Travail total (mJ/ml) Travail dû à la SIT % du travail dû à la SIT #1 1.13 9.1 28.6 0.77 0.10 13.4 #2 1.92 11.5 39.9 0.81 0.16 19.4 Poids (Kg)

R Kt (sec) = R . C Il faut 3 Kt pour vider 95 % du poumon C CONSTANTE DE TEMPS DU SYSTEME RESPIRATOIRE système à 1 seul compartiment : 1 resistance +1 compliance R Kt (sec) = R . C Il faut 3 Kt pour vider 95 % du poumon C

Mécanique pulmonaire et constante de temps % variation de pression en fonction du temps Equilibre presque total : 3-5 Kt 98 99 95 100 86 80 63 in pressure (%) Change 60 40 20 1 2 3 4 5 Time constants 11

Kt : Applications pratiques Kt (sec) = R . C MMH : C , R N --> Kt --> Te et Ti courts ILM : C ou N , R --> Kt --> Te et Ti longs DBP : C , R --> Kt --> Te et Ti longs AUTO-PEP

Rétention gazeuse

Problème :ventilation du poumon hétérogène AUTO-PEP Te < 3 Kt --> persistance d'un volume téléexpiratoire alvéolaire situations à risque : C ; R stable (guérison MMH) R ; C stable Te trop court Problème :ventilation du poumon hétérogène

AUTO-PEP : Conséquences Nouvelles constantes du système : Kt ( C , R ) Nouvel équilibre aux dépens de : V Pulm P moy retour veineux et débit cardiaque Vt risque hypercapnie CAT : FR ; I/E ; P insufl

Espace (volume) mort EXPIRATION INSPIRATION VD VT VT VD

MMH et rapport VD/VT VD pros = 3-5 ml VD VD VT VD = 1.97 ml/kg ± 0.13 VT = 4.9 ml/kg ± 0.6 VT VA VD alv

Travail respiratoire Débit Pva Temps (ml/sec) (cm H2O) 4 8 -15 15 4.0 4 8 -15 15 4.0 4.5 5.0 12 (ml/sec) Débit Pva (cm H2O) (secondes) Temps

Pression des voies aériennes PEP Débit Volume

Volume contrôlé Volume P va PEP

Pression contrôlée Pression des voies aériennes Volume Cycle mécanique PEP Cycle mécanique (imposé) Cycle mécanique Cycle mécanique Volume

Respirateurs

Deux déterminants essentiels : OXYGENATION Deux déterminants essentiels : FiO2 Pression moyenne : Reflet du volume pulmonaire Fonction de : Pression d'insufflation PEP Ti Fréquence Débit

Comment faire varier la pression moyenne ? PIP, PEP, TI, rapport TI / TE, FR, débit (de balayage) PIP Pressure Flow Rate TI PIP PEP PEP Time TI TE 21

Echanges gazeux et pression moyenne ? Relation PM - PaO2 non linéaire ; “U” inversé: PM trop basse : Risque = Atelectasies   PaO2 PM trop haute: Distension  déséquilibre rapport V/Q, shunt intrapulmonaire, hypoventilation  débit cardiaque   transport O2 (malgré PaO2 correcte) 22

Epuration du CO2 VENTILATION MINUTE V = F x Vt Principal déterminant de la capnie Facteurs modifiant le Vt : Pins Débit Ti

VS-PEP VMC Intubation OHF NO Oxygénothérapie AREC ECMO Ventilation nasale

MODES VENTILATOIRES VOLUME CONTROLE ? PRESSION CONTROLEE ? VCI VAC Babylog 8000 VCI VAC VACI AI BPAP CPAP SIMV IMV ETC ........ VOLUME CONTROLE ? PRESSION CONTROLEE ?

Ventilation contrôlée intermittente (VCI) Pression des voies aériennes PEP Cycle mécanique (imposé) Cycle mécanique Cycle mécanique Débit Cycle spontané

Signaux de déclenchement Mouvements abdominaux Mouvements thoraciques Pression œsophagienne capsule impédance-métrie cathéter œsophagien + capteur de pression capteur de pression pneumotachographe, Pression des voies aériennes Débit (ou volume)

Systèmes disponibles Respirateur Système de déclenchement SLE 250 SLE 2000 Infant Star Bearcub (Bourns) Sechrist IV Dräger BBL 8000 Bird – VIP Stéphanie Pression (capsule , KT œso, pneumotach) Pression et débit Capsule abdominale Graseby Débit (moniteur indépendant) Impédance-métrie Débit (+volume) Débit

TEMPS DE REPONSE Pression des voies aériennes Débit seuil de PEP Te TR Ti Te Temps inspiratoire Débit seuil de déclenchement

MODE VACI Pression des voies aériennes Débit Apnée Ttot = Ti + Te PEP Ttot = Ti + Te Ttot = Ti + Te Ttot = Ti + Te Ttot = Ti + Te Cycle mécanique déclenché Cycle mécanique déclenché Cycle mécanique imposé Cycle Apnée spontané Débit Seuil de déclenchement

MODE VAC MODE VAC Pression des voies aériennes Débit Apnée Ti PR PEP Ti PR Fenêtre Ti PR Fenêtre de déclenchement Te réglé Cycle mécanique déclenché Cycle mécanique déclenché Cycle mécanique imposé Débit Apnée Seuil de déclenchement

Comparaison VAC - VACI Fréquence machine Assistance VACI fixée incomplète VAC variable (limite inférieure) complète auto -PEP expiration active Risques épuisement à fréquence lente expiration active

VAC = Risque auto-PEP Pression des voies aériennes Débit Ti PR Ti PR Ti PR Ti PR Ti PR Tinsp Te Tinsp Te Tinsp Te Tinsp Débit Seuil de déclenchement

VAC et PEP intrinsèque ? 1) Laurent Storme : retrouve une PEP intrinsèque avec le BBL 8000® et l ’Infant Star ® sur un modèle de poumon artificiel 2) Incidence des pneumothorax : Trigger VCI fréq rapide <32 SA 13,4 % 10,3 % <28 SA 18,8 % 11,8 % 924 enfants inclus dont 399 <28 SA Baumer et al., Arch Dis Child, 2000, 82, F5 Mais ! Peut-être VAC meilleur mode de sevrage (Grenough, Cochrane data base, 2000)

VAC (Ti fixé) Pression Débit Temps (cm H2O) 10 5 2 (ml/sec) 60 30 30 Débit (ml/sec) 60 30 30 60 2 4 6 8 (secondes) Temps

Prolongement de l'insufflation dans l'expiration Pression des voies aériennes PEP O Te TR Ti Te Temps inspiratoire Débit seuil de déclenchement O

Terminaison d'insufflation Pression des voies aériennes PEP Te TR Ti Te Temps inspiratoire Débit 5 à 25 % débit de pointe seuil de déclenchement

Aide inspiratoire Pression Débit Temps (cm H2O) 30 60 4 2 6 8 5 10 4 2 6 8 5 10 Débit (ml/sec) (secondes) Temps

VAC + Terminaison d’insufflation (Aide inspiratoire) Pression des voies aériennes PEP Débit Ti PR PR Fenêtre de déclenchement Fenêtre Ti Cycle mécanique imposé Cycle mécanique déclenché Cycle mécanique déclenché Te réglé Apnée seuil de déclenchement

Terminaison d'insufflation (aide inspiratoire) : limites 1) la prolongation du Ti est-elle toujours un problème ? Pression des voies aériennes Pression moyenne PEP O Te TR Ti Te Temps inspiratoire Débit seuil de déclenchement O Expiration active

Terminaison d'insufflation (aide inspiratoire) : limites Ti du patient

L ’enfant n ’est plus ventilé Arrêter la terminaison d ’insufflation Terminaison d'insufflation (aide inspiratoire) : limites 2) bronchospasme Brsp L ’enfant n ’est plus ventilé Arrêter la terminaison d ’insufflation

Terminaison d'insufflation (aide inspiratoire) : limites 3) fuites Ti max réglé =VAC à Ti fixe !!

MODE VACI+COMPENSATION DE LA RESISTANCE DE LA SONDE Pression des voies aériennes Chute de pression dans la SIT PEP Ttot = Ti + Te Ttot = Ti + Te Ttot = Ti + Te Cycle mécanique déclenché Cycle mécanique déclenché Cycle mécanique déclenché Cycle aidé pour DP ETT Débit Cycle spontané Seuil de déclenchement

Option Volume garanti Pression des voies aériennes PEP Débit Volume

Comparaison des différents modes ventilatoires synchronisés Synchroni-sation Assistance à Fréquence Ti PIP chaque cycle VC/VCI non non fixe fixe fixe VACI oui non fixe fixe fixe VAC oui oui variable fixe fixe AI oui oui variable variable fixe AI+VG oui oui variable variable variable

Modes ventilatoires : que retenir ? Nombreux, complexes parfois, mal évalués Se servir de ce que l'on connaît Rester dans les modes simples : VCI : rarement (sédation, curarisation) VACI : oui, mode sûr VAC : oui, peut-être, attention au risque d'auto-PEP "Aide inspiratoire" : fausse sécurité si fuites VT peut être insuffisant Utiliser les modes nouveaux en les évaluant !

REGLAGES et CIBLES Sensibilité : maximale en évitant l'auto-déclenchement PEP, PIP, FiO2 identiques à la VCI Ne pas utiliser de fréquence trop basse, pas de VS-PEP sur tube trachéal Ti : intégrer le temps de réponse i.e. diminuer de 50 à 80 msec par rapport au Ti souhaité Ne pas chercher à normaliser la capnie TOUJOURS PENSER QUE L'ON EST DELETERE EN VENTILANT - faire appel à la CPAP nasale dès que possible

Intérêt æ collapsus alvéolaire ä CRF ä échanges gazeux prévention du collapsus des voies aériennes supérieures æ du travail respiratoire

Indications Détresses respiratoires aiguës peu sévères Apnées (surtout mixtes et obstructives) Post-extubation MMH en association aux surfactants exogènes

4 8 -15 15 4.0 4.5 5.0 12 (ml/sec) Débit Pva (cm H2O) (secondes) Temps

Modalités d'application Enceintes céphaliques Masque facial Sondes pharyngées Sondes nasales uni ou bi-narinaires ?

Montage artisanal Peu précis PEP peu stable Pas de dispositif de sécurité (haute pression et débranchement) Pas de mélangeur Peu coûteux Réchauffement-humidification moins fiables

Respirateur néonatal Précis PEP peu stable Dispositifs de sécurité du respirateur Mélangeur Coûteux (sauf vieux respirateur) Passage facile en ventilation nasale

Infant Flow System® Précis PEP stable Dispositifs de sécurité Mélangeur Diminution du travail respiratoire Moins coûteux qu'un respirateur

Stabilité de la PEP Pièce binasale Vygon + BBL 8000 Infant-Flow System (cm H2O) 3.5 4.0 4.5 5.0 Pièce binasale Vygon + BBL 8000 Infant-Flow System 5 10 (secondes)

Inconvénients Echec Erosions muqueuse nasale Nez "écrasé" (IFS) Distension abdominale Bruit (IFS) Fixation

Conclusion Encore mal évalué physiologiquement Efficacité clinique probable Nécessité d'une surveillance intensive +++ Plus elle est efficace, plus elle est dangereuse Malaises graves en cas de débranchement En phase aiguë : surveillance encore plus "serrée" que pour une VMC

OHF

Historique 1967: SJÖSTRAND:Possibilité d'obtenir une ventilation adéquate en utilisant de petits volumes 1972 : LUKEINHEIMER: Normocapnie maintenue chez l'animal par oscillation à haute fréquence d'un petit volume d'air 1979-80 BRYAN: Premiers résultats de l'oscillation à haute fréquence chez le nouveau-né atteint de MMH

DEFINITION Ventilation associant un volume courant proche de l'espace mort et un fréquence respiratoire supérieure à 5 Hz

BUTS Limiter les risques de barotraumatismes et/ou de volotraumatisme grâce à l'utilisation de faibles volumes courants nécessitant de faibles pressions pour être mobilisées Diminuer la morbidité post-ventilatoire ( diminution de l'évolution vers la dysplasie bronchopulmonaire)

Principe de fonctionnement de l’OHF

Perte de charge en OHF

VENTILATION PAR INJECTION A HAUTE FREQUENCE injection d'un mélange gazeux à haute fréquence par une canule au niveau de la pièce en T ou par l'intermédiaire d'un cathéter injecteur inclus dans la paroi de la sonde d'intubation Entraîne un volume de gaz supérieur à celui injecté Fréquence d'injection de 150 à 400/minutes Expiration passive Technique non utilisée en néonatologie en France

VENTILATION PAR INTERRUPTION DE DEBIT A HAUTE FREQUENCE Dérivé de la ventilation à haute fréquence Interruption à très haute fréquence du débit de gaz du circuit patient d'un respirateur conventionnel Expiration principalement passive

VENTILATION PAR OSCILLATION A HAUTE FREQUENCE Mouvement actif de va-et-vient d'un volume fixe de gaz (volume courant) selon une fréquence désirée) Volume courant produit par le mouvement de va-et-vient d'une membrane ou d'un piston Inspiration et expiration actives

EQUATION DE VENTILATION EN VHF VA = f x VT EQUATION DE VENTILATION EN VHF VA = f x VT2

Pressions de ventilation Hauteur de l'oscillation ou "Pic à Pic" Pression moyenne Onde positive et onde négative de durée habituellement égales Atténuation de l'amplitude d'oscillation le long de l'arbre trachéo-bronchique

Perte de pression en OHF

Ventilation alvéolaire 1 2 Ventilation alvéolaire directe Convection par mouvement pendulaire Diffusion augmentée (Taylor) Asymétrie des profils d ’écoulement Diffusion moléculaire 4 5 3

Régulation de la PaCO2 Régulation de la capnie liée au Pic à Pic

Régulation de la PO2 P moy et FiO2

Rôle de la fréquence Pas de rôle identique à celui de la fréquence dans la ventilation conventionnelle Pour un même réglage d'amplitude le volume courant diminue lorsque la fréquence augmente

Trial n GA wks Steroids % IN b. Time of R min ES HFV Type High LV RESULTS P = pulmonary C = cerebral French 273 27 53 70 140 100 1 HFO + P : HFO = CV C : NS increase in IVH with HFO UK 797 26 91 < 60 98 2 HFO + 1 HFFI + ? C : HFO = CV US 500 80 160 P : HFO >> CV