Hypoxémie grave après chirurgie cardiaque : évaluation d'un système d'oxygénothérapie nasale à haut débit

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1 Hypoxémie grave après chirurgie cardiaque : évaluation d'un système d'oxygénothérapie nasale à haut débit Acute hypoxemia after cardiac surgery: Evaluation of a high-flow nasal cannula oxygen device a Service de kinésithérapie, hôpital Laënnec, CHU de Nantes, BP 1005, boulevard Jacques-Monod, 44093, Nantes cedex 1, France b IFMK Nantes (IFM3R), 54, rue de la Baugerie, Saint-Sébastien-sur-Loire, France c IFMK Rennes (association IFPEK), 12, rue Jean-louis-Bertrand, Rennes, France d Service d'anesthésie-réanimation chirurgicale, hôpital Laennec, CHU de Nantes, BP 1005, boulevard Jacques-Monod, 44093, Nantes cedex 1, France Serge Baneton a Michel Cabillic b,c Johanna Nicolet d Jean-Christophe Rigal d Bertrand Rozec d Reçu le 16 novembre 2012 ; accepté le 5 février 2014 RÉSUMÉ Objectif. Évaluer un système d'oxygénothérapie à haut débit, par lunettes nasales avec réchauffeur-humidificateur (Optiflow TM ). Méthode. Quarante patients présentant une hypoxémie après chirurgie cardiaque ont été inclus dans cette étude réalisée sur 6 mois. Dès l'apparition d'une SpO 2 < 96 % au masque Venturi à 50 %, les patients étaient placés soit sous le système Optiflow TM lorsqu'il était disponible (groupe O, n = 19), soit au masque facial à haute concentration d'oxygène (groupe NRM, n = 21). Un bilan gazeux artériel a été réalisé après 1 h, 6 h, au premier jour et au deuxième jour, ainsi qu'une évaluation du confort du système avec une échelle verbale (0 à 5), et une évaluation de la sécheresse des muqueuses. Résultats. Il a été observé dans le groupe O une augmentation significative du rapport PaO 2 / FiO 2 aux différents temps de l'étude, une diminution de la PaCO 2 jusqu'au premier jour, un meilleur confort (p < 0,001), une moindre sécheresse des muqueuses. Conclusion. L'Optiflow TM améliorait l'oxygénation des patients et était mieux toléré. Il reste à confirmer ces résultats encourageants au travers d'une étude avec des effectifs plus importants. Niveau de preuve Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés. Mots clés Chirurgie cardiaque Complications Hypoxémie Kinésithérapie respiratoire Oxygénothérapie Keywords Cardiac surgery Complications Hypoxemia Chest Physiotherapy Oxygen therapy SUMMARY Objectives. Evaluation of a high-flow nasal cannula oxygen device with heated-humidifier (Optiflow TM ). Method. Forty patients with an hypoxemia after cardiac surgery were included in this study, over 6 months period. When the SpO 2 was < 96% under Venturi mask with FiO 2 50%, patients were placed under the Optiflow TM device when it was available (O group, n = 19) or placed under the classical high-flow oxygen face mask (NRM group, n = 21). In each group, gas exchange were measured after 1 h, 6 h, on the first and second day, also the comfort was evaluated with a verbal scale (from 1 to 5), and drying of mouth Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés. Auteur correspondant: S. Baneton, Service de kinésithérapie, hôpital Laënnec, CHU de Nantes, BP 1005, boulevard Jacques-Monod, Nantes cedex 1, France. Adresse serge.baneton@chu-nantes. fr (S. Baneton) 43

2 S. Baneton et al. Results. In the O group, a significant increase in the PaO 2 /FiO 2 ratio each time of the measure, a decrease of PaCO 2 was observed, a better comfort, and mouth dryness (P < 0.001). Conclusion. The Optiflow TM device improved patients' oxygenation, with better comfort. These good results remain to be confirmed by a prospective randomized study with a more important number of patients. Level of evidence Elsevier Masson SAS. All rights reserved. INTRODUCTION L'incidence des complications respiratoires après chirurgie cardiaque avec circulation extracorporelle (CEC) peut atteindre 30 %, se traduisant notamment très souvent par une hypoxémie nécessitant une prise en charge thérapeutique intensive [1]. Ces complications, principalement représentées par l'apparition d'un syndrome restrictif lié à la dysfonction diaphragmatique et aux douleurs postopératoires, sont responsables d'une diminution des volumes pulmonaires avec risque d'atélectasie [2]. Des facteurs de risque peuvent accentuer ces troubles respiratoire parmi lesquels, l'obésité, la durée de CEC, les effets de l'anesthésie, la présence de drains. Ces différentes contraintes conduisent à une altération de la mécanique ventilatoire avec une toux peu efficace en période postopératoire immédiate. Les séances de kinésithérapie respiratoire doivent tenir compte de ces éléments pour le drainage bronchique et la recherche d'une meilleure ventilation alvéolaire [3]. Le traitement de l'hypoxémie grave en post-chirurgie cardiaque comprend en général en première intention une oxygénothérapie à haute concentration avec l'utilisation d'un masque facial muni d'un réservoir (Non Rebreathing Mask [NRM]). Un nouveau système d'oxygénothérapie à haut débit avec réchauffeurhumidificateur et des lunettes nasales comme interface, l'optiflow TM, pourrait être une alternative au NRM. L'objectif de ce travail est d'évaluer ces deux systèmes à haut débit d'oxygène chez des patients hypoxémiques en période postopératoire de chirurgie cardiaque (système NRM versus système Optiflow TM ). MATÉRIEL ET MÉTHODE Quarante patients en postopératoire de chirurgie cardiaque avec CEC, présentant une hypoxémie définie par une SpO 2 < 96 % sous masque Venturi à 50 % (MV 50 %) ont été inclus dans cette étude observationnelle ouverte et prospective, de pratique clinique. Les patients ont tous accepté de participer au protocole. Cette étude a été réalisée sur une période de 6 mois, sans modification des pratiques cliniques du service. Les patients ayant nécessité une réintubation ou une nouvelle intervention chirurgicale ont été exclus de cette étude. Les paramètres n'étaient plus colligés dès que le patient pouvait être mis à nouveau sous MV 50 % avec une SpO 2 98 % pour les sujets du groupe NRM et pour les sujets du groupe Optiflow TM (groupe O) dès qu'ils présentaient d'une façon durable une SpO 2 98 % avec une FiO 2 de 50 %. Matériel Le NRM (Hudson RCI ) appelé aussi masque à haute concentration (Fig. 1) est muni d'un réservoir et de deux évents latéraux évitant la réinhalation de CO 2. Ce réservoir, relié à un humidificateur Aquapack, doit être alimenté par un haut débit d'o 2 (de 8 à 15 L/min normes constructeur). Le masque est muni d'un pince-nez ajustable permettant un placement hermétique sur le visage du patient [4,5]. L'Optiflow TM (Fisher-Paykel Healthcare, New Zealand) (Fig. 2) est un système à haut débit d'oxygène (réglable jusqu'à 70 litres par minute) muni d'un réchauffeur-humidificateur et d'un mélangeur air/oxygène précis. L'oxygène est délivré au patient au moyen de lunettes nasales de taille L (grand diamètre). Figure 1. Non Rebreathing Mask (NRM). 44

3 Figure 2. Optiflow TM : a : Réchauffeur-humidificateur ; b : lunettes (taille L) ; c : débilitre et mélangeur air-o. Méthode Après l'extubation tous les patients étaient placés sous MV 50 %. Dès l'apparition d'une hypoxémie, un masque à haute concentration (débit 15 L/min d'oxygène) était mis en place. Une heure après (h0) les patients étaient inclus dans l'étude, lorsque l'appareillage était disponible le patient était alors traité avec le système Optiflow TM (groupe O), sinon le masque facial avec réservoir était maintenu (groupe NRM) (Fig. 3). Les patients du groupe O disposaient de lunettes nasales, à un débit constant de 45 L/min et le réchauffeur/ humidificateur ajusté à une température de 37 8C. Pour obtenir une SpO 2 98 %, l'adaptation de la FiO 2 a été réalisée avec une variation par palier de 5 %, en plus ou en moins, toutes les dix minutes (indépendant du débit fixé à 45 L/min). Pour les patients du groupe NRM, le masque était placé hermétiquement, avec un débit d'oxygène de 15 L/min. (FiO 2 de 100 % pour le masque NRM d'après les normes constructeur) [6]. Des bilans gazeux artériels (BGa) étaient réalisés lorsque les patients étaient placés sous masque à haute concentration puis dans chaque groupe après une heure de traitement (h +1), 6 h (h +6), au premier jour (j +1) et au deuxième jour (j +2), ces bilans étant effectués au même moment pour les deux groupes (Fig. 3). Les autres paramètres évalués étaient : le rapport PaO 2 /FiO 2, le recours à la ventilation non invasive (VNI), la réintubation, les surinfections respiratoires postopératoires, l'intensité de la douleur (échelle visuelle analogique (EVA) de 0 à 10) et la tolérance aux systèmes estimée à partir de deux critères : a) la satisfaction du patient cotée sur une échelle numérique verbale de 0 à 5 (5 : très satisfait), b) la survenue d'une sécheresse muqueuse en répondant oui ou non à la question : «Avez-vous ressenti une impression de sécheresse des muqueuses?». Chaque patient a bénéficié d'une séance quotidienne de kinésithérapie respiratoire comprenant des exercices ventilatoires, des techniques de modulation du flux expiratoire, des changements de position et un contrôle de la toux. Ces techniques étaient adaptées aux possibilités physiques du patient ainsi qu'au seuil de douleur [7,8]. Analyse Les résultats ont été exprimés sous forme de moyenne et d'écart-type. La normalité de la distribution des variables à été réalisée avec le test de Golmogorov-Smirnov. La comparaison des moyennes entre les deux groupes à été réalisée avec le test t de Student pour séries non appariées, avec utilisation des tests non paramétriques (Wilcoxon, Mann-Whitney) en absence de distribution normale des variables. Le test du Chi 2 était utilisé pour comparer la sécheresse des muqueuses. Le seuil de significativité retenu était p < 0,05. Le logiciel SigmaStats 2.03 a été utilisé pour l'exploitation des données statistiques. RÉSULTATS Le groupe était constitué de 40 patients dont 30 hommes, d'âge moyen 62,7 10,6 ans avec un indice de masse corporelle (IMC) de 29,5 5,5 kg/m 2. Avant l'inclusion, il n'y avait pas de différence significative entre les deux groupes concernant l'âge, l'imc, la Figure 3. Protocole chronologie. 45

4 S. Baneton et al. Tableau I. Comparaison des patients du groupe O (Optiflow TM ) et du groupe NRM (masque facial avec réservoir). Groupe NRM Groupe O (n = 21) (n = 19) Âge (ans) 62 10, Ratio H/F 17/4 13/6 IMC (kg/m 2 ) 29,2 4,9 29,8 6,3 SpO 2 préopératoire (%) 96 1, Extubation (h) 7,8 4,7 10,7 9,6 Douleur postopératoire (EVA) 4,1 1,6 4,1 2 Apparition hypoxémie (h) 9,5 10,7 11,2 14,9 Durée de CEC (min) BGa sous NRM (H0) PaO 2 (mmhg) 95,1 36,3 76,2 13,7 PaCO 2 (mmhg) 41,5 3,6 40,1 3,5 ph 7,37 0,03 7,39 0,05 CO 2 T (mmol/l) 22,6 5,5 24,4 2,7 SaO 2 (%) ,4 IMC : indice de masse corporelle ; EVA : échelle visuelle analogique ; CEC : circulation extracorporelle ; Comparaison des variables entre les deux groupes statistiquement non significative (p > 0,05). SpO 2 préopératoire, la douleur postopératoire ainsi que le BGa avant la répartition en deux bras (Tableau I). Le rapport PaO 2 /FiO 2 était significativement plus élevé dans le groupe O aux différents temps de l'évaluation par rapport au groupe NRM. La PaCO 2 était significativement plus basse de h +1 à j +1 dans le groupe O ainsi que le ph plus élevé à h +1 dans ce même groupe (Tableau II). L'évaluation de la tolérance au système d'oxygénation, révélait des différences Tableau II. Évolution du bilan gazeux artériel durant l'étude. Comparaison entre les deux groupes. Groupe NRM Groupe O (n = 21) (n = 19) PaCO 2 (mmhg) h ,75 38,25 4,5 a h ,5 2,25 37,5 5,25 a j1 41,25 3,75 37,5 3,75 a j2 39 4,5 37,5 5,25 ph h + 1 7,37 0,045 7,41 0,046 a h + 6 7,40 0,04 7,43 0,05 j1 7,41 0,05 7,43 0,04 j2 7,44 0,04 7,44 0,02 PaO 2 /FiO 2 (mmhg) h , ,3 b h , b j , b j , b a p < 0,05. p < 0,01. significatives en faveur de l'optiflow TM avec une meilleure satisfaction (p < 0,001), et une sensation de moindre sécheresse des muqueuses (p < 0,001). Il n'y avait pas de différence statistiquement significative entre les deux groupes concernant la durée de l'hypoxémie, le recours à la VNI, le nombre de surinfections pulmonaires, les réintubations, le niveau de douleur postopératoire ainsi que la durée de séjour en réanimation. DISCUSSION Une amélioration significative du rapport PaO 2 /FiO 2 aux différents temps de l'étude a été observée en faveur du système Optiflow TM. Dans une étude portant sur 20 patients présentant une insuffisance respiratoire aiguë, les auteurs ont constaté une augmentation significative du rapport PaO 2 /FiO 2 après 30 minutes d'oxygénothérapie à haut débit en faveur de l'optiflow TM versus le MV 50 % [9]. Un des éléments participant sans doute à cette amélioration est la possibilité d'ajuster d'une façon précise la FiO 2 avec l'optiflow TM sans les inconvénients d'une oxygénothérapie mal maîtrisée. La FiO 2 sous masque NRM, dépend de l'étanchéité de l'interface qui peut s'avérer insuffisante et plus aléatoire avec ce système, surtout en cas d'hyperventilation [10]. L'amélioration du rapport PaO 2 /FiO 2 avec l'optiflow TM pouvant être liée à la FiO 2 réellement délivrée au niveau de l'oropharynx, cette mesure n'ayant pas été réalisée dans cette étude. Il a été constaté une diminution significative de la PaCO 2 dans le groupe Optiflow TM de h + 1 à j + 1. Celle-ci semble liée aux effets mécaniques des systèmes à haut débit nasal permettant de diminuer le travail lors de la phase inspiratoire ainsi que les résistances au niveau de l'oropharynx. Il se surajoute à ce débit inspiratoire un effet de pression expiratoire positive (PEP) qui va favoriser le recrutement alvéolaire et une diminution du travail ventilatoire [11]. Ce haut débit inspiratoire et l'effet PEP ont été rapportés dans une étude portant sur 10 sujets sains, soulignant le lien entre le niveau de PEP et le débit délivré par le système [12]. Dans cette même étude, les auteurs ont constaté l'augmentation significative de ce niveau de PEP lorsque la bouche du sujet était fermée, passant d'une moyenne de 2,2 cmh20 bouche ouverte à une moyenne de 5,5 cmh20 bouche fermée, pour un débit délivré par le système à haut débit nasal de 40 L/min. Dans une autre étude, R. Parke et al. ont utilisé le système à haut débit nasal chez 15 patients en postopératoire de chirurgie cardiaque et mesuré le niveau de la PEP par le biais d'un cathéter placé au niveau du pharynx [13]. Avec la bouche fermée, une PEP moyenne de 2,7 cmh20 était mesurée avec un débit de 35 L/min. délivré par le système Optiflow TM, tandis que la PEP obtenue avec le masque facial Venturi est en moyenne de 0,2 cmh20 dans les mêmes conditions. Dans notre étude, le critère de fermeture de la bouche a fait partie des consignes données aux patients. Le meilleur confort et la moindre sécheresse des muqueuses dans le groupe Optiflow TM pourraient s'expliquer par une humidification des gaz à haut débit plus efficace, grâce au réchauffeur/ humidificateur (RH). 46

5 Comparativement au système barboteur, l'humidité relative moyenne d'un système RH est améliorée (30 mg/l versus 16 mg/l) [14]. Par ailleurs un meilleur ressenti a été rapporté avec le système RH versus le système barboteur [14]. Un plus grand confort avec le système Optiflow TM, ainsi qu'une moindre sécheresse buccale avaient été retrouvés dans une étude précédente [9]. L'inconfort en rapport avec le masque facial est fréquemment décrit avec une augmentation de l'anxiété et des risques d'épisodes de désaturation lors des actes de la vie quotidienne [15]. Le système Optiflow TM semble présenter plusieurs avantages : une diminution de l'espace mort anatomique avec un lavage du nasopharynx grâce au fort débit délivré par le système avec diminution du travail inspiratoire [11]. Une humidification améliorée des voies aériennes avec le système RH, un meilleur confort et une diminution de la PaCO 2 semblant favoriser la ventilation alvéolaire. Un effet PEP majoré bouche fermée permet un meilleur recrutement alvéolaire chez des patients présentant des troubles ventilatoires en postopératoire de chirurgie cardiaque [13]. Limites de la méthodologie Cette étude observationnelle a été réalisée dans le but d'optimaliser un nouveau système d'oxygénothérapie utilisé dans notre service, sans modification des pratiques cliniques. L'inclusion dans le groupe Optiflow TM a été réalisée en fonction de la disponibilité de l'appareillage, constituant un biais dans cette étude. Durant cette étude, il n'y a pas eu de mesures de la FiO 2 au niveau pharyngé pour les deux systèmes. Les références utilisées pour la FiO 2, lors de cette étude, étaient les normes constructeur. CONCLUSION Cette étude montre une amélioration précoce des échanges gazeux, ainsi qu'une meilleure tolérance et confort avec le système Optiflow TM pour les patients hypoxémiques en période postopératoire de chirurgie cardiaque. Il est toutefois nécessaire de confirmer ces premiers résultats avec une nouvelle étude, et d'apprécier l'éventuel impact sur la réalisation des séances de kinésithérapie. Déclaration d'intérêts Les auteurs déclarent ne pas avoir de conflits d'intérêts en relation avec cet article. RÉFÉRENCES [1] Wyne R, Botti M. Postoperative pulmonary dysfunction in adults after cardiac surgery. Anesth Analg 1999;88: [2] Al-Rawi S, Nolan K. Respiratory complications in the postoperative period. Anesth Intensive Care Med 2003;4: [3] Urell C, Emtner M, Hedenström H, Tenling A, Breidenskog M, Westerdahl E. Deep breathing exercises with positive expiratory pressure at a higher rate improve oxygenation in the early period after cardiac surgery a randomized controlled trial. Eur J Cardiothorac Surg 2010;40: [4] Chatila W. The effects of high-flow vs. low-flow oxygen on exercise in advanced obstructive airways disease. Chest 2004; 126: [5] Agarwal R. The low-flow or high-flow oxygen delivery system and a low-flow or high-flow non rebreather mask. Am J Respir Crit Care Med 2006;174:1055a. [6] Boumphrey A, Morris B, Kinsella C. 100% inspired oxygen from a Hudson mask/a realistic goal? Resuscitation 2003;57: [7] Gouilly P, Conil P, Dubreuil C, Guénard H, Palomba B, Hayot M. Modalités pratiques de réalisation de la ventilation dirigée abdomino-diaphragmatique en 2009 : propositions pour un consensus. Rev Mal Respir 2009;26: [8] Aubreton S, Bridon F, Delaere S, Matte P. Kinésithérapie et chirurgie thoraco-abdominale. In: Reychler G, Roeseler J, Delguste P, editors. Kinésithérapie respiratoire, 17. Elsevier Masson; 2008, p [9] Roca O, Riera J, Torres F, Masclans JR. High-flow oxygen therapy in acute respiratory failure. Respir Care 2010;55(4): [10] Wagstaff TAJ, Soni N. Performance of six types of oxygen delivery devices at varying respiratory rates. Anaesthesia 2007;62: [11] Dysart K, Miller TL, Wolfson MR, Shaffer TH. Research in highflow therapy: mechanisms of action. Respir Med 2009;103 (10): [12] Groves N, Tobin A. High-flow nasal oxygen generates positive airway pressure in adult volunteers. Aust Crit Care 2007;20: [13] Parke R, Eccleston M, McGuinness S, Gerard C. High-flow nasal oxygen therapy delivers low-level positive pressure in a study of 15 postoperative cardiac patients. Br J Anaesth 2009;103 (6): [14] Chanques G, Constantin JM, Sauter M, Jung B, Sebbane M, Verszilli D, et al. Discomfort associated with underhumified highflow oxygen therapy in critically ill patients. Intensive Care Med 2009;35: [15] Sasaki H, Yamakage M, Iwasaki S, Mizuuchi M, Namiki A. Design of oxygen delivery systems influences both effectiveness and comfort in adult volunteers. Can J Anaesth 2003;50: