HFO – Ventilation par Oscillations à Haute Fréquence – Cours simplifié

Objectifs de la ventilation par OHF[1] :

  • Recruter l’espace alvéolaire
  • Améliorer la capacité résiduelle fonctionnelle (CRF) et les échanges gazeux
  • Limiter les altérations structurelles et fonctionnelles liées au manque de surfactant
  • Protéger le poumon des lésions induites par la ventilation conventionnelle (force de cisaillement)
  • Diminuer les risques de lésions emphysémateuses, d’œdème et d’inflammation

Indications :

La ventilation par HFO est particulièrement efficace pour les maladies pulmonaires avec une mauvaise compliance ou lors d’augmentation des résistances !

  • Mauvaise compliance
    • Immaturité pulmonaire
    • Maladie des membrane hyalines
    • Hypoplasie pulmonaire
  • Augmentation des résistances
    • Syndrome obstructif grave : emphysème pulmonaire, asthme
    • Œdèmes pulmonaires lésionnels : ARDS, noyade, post CEC, inhalation méconiale

Principes de la ventilation par OHF :

  • Maintien d’une pression positive constante : le débit continue de gaz génère une pression de distension permanente (pression moyenne) dans les poumons.
  • Insufflation à haute fréquence (hertz) de petits volumes courants (1 à 2ml/kg) inférieur à l’espace mort anatomique (voies aériennes supérieures, bronches, trachées) créés et mobilisés par les oscillations de pression
  • L’inspiration et l’expiration sont actives
  • …Mais elle ne nécessite pas de respiration spontanée chez l’enfant (mais il peut respirer spontanément au besoin)

Paramètre :

  • Débit continu : litres/min (il dépend du ventilateur, ou du réglage sur certaines machines). C’est ce qui permet de créer les amplitudes (plus les amplitudes sont élevée, plus le débit doit l’être aussi). Le débit sert également à maintenir une pression moyenne.
  • Fréquence des oscillations : réglée en hertz. 1hz = 60 oscillations/min. La fréquence optimale dépend de la compliance pulmonaire et de la résistance dans les voies aériennes
  • Pression moyenne des voies aériennes : en cmH2O ou mbar. C’est la principale déterminante du volume pulmonaire. Elle permet l’insufflation des poumons avec une volume pulmonaire constant et optimal. Ça équivaut à une CPAP car elle procure une distension constante. Elle maximise les zones d’échanges gazeux et prévient l’atélectasie
  • Temps inspiratoire : pourcentage ou rapport de la période du cycle d’oscillation en direction du circuit patient sur le cycle total. On peut le définir comme 1/3 et 2/3, ou 1 :2, ou 33%.
  • Amplitude de pression des oscillations : en cmH2O ou mbar, elle correspond au DeltaP (ΔP). Elle varie autour de la pression moyenne. Elle constitue l’oscillation. Elle permet l’élimination du CO2. L’oscillation est atténuée tout au long de son trajet à travers les voies respiratoires (effet damping).

Description de l’onde de ventilation :

Echanges gazeux sous OHF :

  • Diffusion de l’O2 et du CO2 selon le gradient de pression partielle au niveau des alvéoles.
  • Les oscillations permettent d’accélérer la diffusion des molécules de l’oxygène vers le patient, du CO2 vers l’extérieur
  • Diffusion accélérée par la convection : création de turbulences des gaz dans les voies aériennes : flux inspiratoires et expiratoires rapides et asymétriques, zones de bifurcation.

Selon ces principes, on sait que :

  • L’oxygénation/recrutement dépendent de :
    • La pression moyenne
    • La FiO2
  • L’élimination du CO2 dépend de :
    • L’amplitude ΔP en priorité
    • Fréquence des oscillations
    • Les amplitudes de pression sont transmises de manière inégale dans les alvéoles selon leur situation (proximale ou distale), leur compliance (atélectasie) et les résistances dans les voies aériennes

DCO2 :

La DCO2 correspond à la diffusion du CO2, c’est le coefficient du transport de gaz :

Volume minute en HFO = Volume courant2*fréquence doscillation en Hz

Les variations de DCO2 sont corrélées avec la PCO2

  • Si la DCO2 baisse :
    • Augmentation des résistances (tube bouché et/ou sélectif, sécrétions)
    • Et/ou diminution de la compliance (œdème, pneumothorax…)
    • Et/ou l’enfant ne respire plus spontanéement
  • Si la DCO2 augmente :
    • Diminution des résistances (ex : suite à l’aspiration des sécrétions)
    • Et/ou augmentation de la compliance (après le Curosurf ou un recrutement par exemple)

Transport des gaz en HFO :

Le transport des gaz en HFO fait appel à plusieurs mécanismes :

  1. Ventilation alvéolaire directe par convection au niveau des alvéoles proximales
  2. Dispersion de Taylor résultant de l’interaction entre la convection axiale et la diffusion latérale
  3. Convection par effet « Pendelluft » entre unités pulmonaires parallèles à constantes de temps inégales : lorsqu’on a une grappe d’alvéole, si une alvéole est bien recrutée, elle transmet les vibrations à ses voisines (comme le pendule avec les boules qui se tapent l’une contre l’autre).
  4. Asymétrie des profils de vitesse entre l’inspiration (profil parabolique) et l’expiration (profil rectiligne)
  5. Oscillations cardiogéniques qui favorisent l’homogénéisation des gaz dans les zones pulmonaires adjacentes
  6. Diffusion moléculaire de l’O2 et du CO2 selon le gradient de pression partielle au niveau des alvéoles distales

Complications de la HFO :

  • Surdistension alvéolaire :
    • Augmentation de la PCO2
    • Diminution de la DCO2
    • Diminution de la SpO2
    • Diminution de la tension artérielle : diminution du retour veineux et du débit cardiaque (risque d’hémorragie cérébrale !)
    • Coupoles aplaties à la radio du thorax
  • Pneumothorax sous tension :
    • Diminution de la SpO2 et de la PaO2 malgré une augmentation de la FiO2
    • Cyanose profonde
    • Augmentation de la PCO2
    • Vibrations thoraciques asymétriques
    • Hypotension
    • Baisse de la perfusion périphérique
    • Bradycardie
    • Drainer en urgence en utilisant le kit d’exsufflation !
  • Apnée :
    • Induite par une hyperventilation inapparente
    • Inhibition de la commande respiratoire par la modification de la sensibilité des récepteurs pulmonaires à la distension pulmonaires ou de l’hypocapnie
    • Pas de PCO2 < 5kPa
  • Problèmes de ventilation :
↑CO2

↓DCO2

(Sans modification des paramètres de ventilation)

↓SpO2 aigüe Actions
Déplacement du tube (sélectif, extubation potentielle) Evaluer les vibrations thoraciques

Position du tube

Obstruction du tube Aspiration trachéale
Pneumothorax Lampe froide
Equipement
HTAP Saturométrie pré et post ductale

La ventilation par HFO en pratique :

Avant le démarrage de la HFO :

  • Calibrer le respirateur (et parfois l’oxymètre)
  • Réglage des paramètres et des alarmes

Circuit patient :

  • Absence de coude et de siphon : ainsi les oscillations sont mieux transmises au patient
  • Circuit dans le prolongement (piston centré)
  • Absence d’eau dans les tuyaux (vider le piège à eau)
  • Vérifier le réglage de l’humidificateur et présence d’eau
    • Température de l’humidificateur à 40°c-3°c

Perméabilité des voies aériennes :

  • Vibrations symétriques du thorax
  • Les bruits pulmonaires et cardiaques sont peu ou pas perceptibles
  • Contrôle de la fixation du tube endotrachéal
  • Aspirations endotrachéales argumentées, sans reprise au ballon
  • Déconnexion non recommandée : dérecrutement pulmonaire

Confort du patient :

  • Echelle de comfort Behaviour

Respiration spontanée :

  • A évaluer
  • Alarme du moniteur activée avec un minimum à 5, pour autant que l’enfant ne soit pas dans un processus d’extubation.
  • On souhaite un CO2 légèrement haut pour maintenir la commande respiratoire

Critères d’extubation néonatale :

  • Paramètres :
    • Pression moyenne <10cmH2O
    • Amplitudes basses
  • Ventilation spontanée
  • Stabilité respiratoire (si déconnection)
  • Absence de signe de détresse respiratoire
  • Absence de syndrome apnée-brady-désat
  • Besoin en FiO2 < 30-40%
  1. Oscillation haute fréquence

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