Humidification pendant mécanique …

Humidification pendant mécanique ...

Humidification pendant la ventilation mécanique chez le patient adulte

Division 1 de Médecine Interne, Département de médecine, Creighton University Medical Center, Omaha, NE 68131, États-Unis
2 Respiratory Care et le laboratoire de la fonction pulmonaire, Division de l’pulmonaire et Critical Care Medicine, Baylor University Medical Center, 3600 Gaston Avenue, Wadley Tour 1155, Dallas, TX 75246, USA

Reçu 25 Février 2014; Révisé 19 mai 2014; Accepté le 27 mai 2014; Publication 25 Juin 2014

Sous la direction académique: Isabel Neuringer

droits d’auteur &# XA9; 2014 Haitham S. Al Ashry et Ariel M. Modrykamien. Ceci est un article en accès libre distribué sous la licence Creative Commons Paternité. ce qui permet une utilisation sans restriction, la distribution et la reproduction sur tout support, à condition que le travail original est correctement cité.

Abstrait

Humidification des gaz inhalés a été norme de soins dans la ventilation mécanique pour une longue période de temps. Il y a plus d’un siècle, une variété de rapports décrit les dommages des voies respiratoires importantes en appliquant des gaz secs pendant la ventilation artificielle. Par conséquent, les fournisseurs de soins respiratoires ont été en utilisant des humidificateurs externes pour compenser l’absence de mécanismes d’humidification naturels lorsque les voies aériennes supérieures est contournée. En particulier, les dispositifs d’humidification actifs et passifs ont rapidement évolué. systèmes sophistiqués composés de réservoirs, les fils, les appareils de chauffage et d’autres éléments sont devenus une partie de notre arsenal habituel dans l’unité de soins intensifs. Par conséquent, les connaissances de base des mécanismes d’action de chacun de ces dispositifs, ainsi que leurs avantages et leurs inconvénients, devient une nécessité pour les soins respiratoires et intensifs praticien de soins. Dans cet article, nous passons en revue les méthodes actuelles de voies respiratoires humidification pendant la ventilation mécanique invasive des patients adultes. Nous décrivons une variété de dispositifs et de décrire les applications éventuelles en fonction des conditions cliniques spécifiques.

1. Introduction

En 1871, Friedrich Trendelenburg décrit la première intubation endotrachéale pour l’administration de l’anesthésie générale [1]. Depuis lors, il y a eu un nombre croissant d’études portant sur l’effet des gaz secs sur les voies respiratoires des patients intubés. En fait, une étude sur les dix-huit patients subissant une anesthésie générale a montré qu’au bout de trois heures d’exposition à sécher le gaz anesthésique, les cellules épithéliales respiratoires ont 39&# X25; dommages ciliar, 39&# X25; changements cytoplasmiques, et 48&# X25; changements nucléaires [2]. Plus tard, d’autres auteurs ont examiné l’effet de gaz sec sur l’écoulement de mucus chez les chiens anesthésiés pour les opérations de coeur-poumon artificiel. Dans le groupe exposé au gaz sec, l’écoulement de mucus avait réduit la vitesse de dégagement par rapport au groupe que l’inhalation de gaz complètement humidifié [3]. Au cours des années, un grand corps de la littérature a révélé les effets défavorables de l’humidification insuffisante sur les voies respiratoires [4 &# X2013; 10]. Par conséquent, l’humidification pendant la ventilation mécanique invasive est actuellement une norme de soins acceptée [11].

Dans cette revue, nous nous efforçons de décrire les principes de base des voies respiratoires humidification sur les patients ventilés mécaniquement, les dispositifs de l’humidificateur les plus couramment utilisés, et la bonne sélection des humidificateurs selon l’état clinique.

2. Physiological Airway Contrôle de la chaleur et de l’humidité

L’humidité est la quantité d’eau à l’état vaporeux contenu dans un gaz. L’humidité est généralement caractérisée en termes d’humidité relative ou absolue. humidité absolue (AH) est le poids de l’eau présente dans un volume donné de gaz et elle est généralement exprimée en mg / L. L’humidité relative (HR) est le rapport entre le poids réel de la vapeur d’eau (AH) par rapport à la capacité de gaz pour maintenir l’eau à une température spécifique. Chaque fois que la quantité de gaz contenue dans un échantillon est égale à la capacité de la vapeur d’eau, l’humidité relative est de 100&# X25; et le gaz est complètement saturé. Il est important de comprendre que la capacité de la vapeur d’eau d’un échantillon augmentera de façon exponentielle à la température [3]. Par conséquent, si l’humidité absolue reste constante, RH diminue lorsque la température augmente (parce que le dénominateur augmente), et l’humidité relative augmente lorsque la température diminue (parce que la capacité de contenir de la vapeur d’eau diminue). Dans le cas plus tard, la teneur en eau dans le gaz est supérieure à sa capacité de rétention, l’eau va se condenser en gouttelettes liquides. Cette situation devient particulièrement important pour les patients ventilés mécaniquement, comme de l’eau liquide a tendance à s’accumuler dans le point de la tubulure inférieure, ce qui augmente la résistance à la fourniture de gaz. Au niveau de la mer, la capacité de gaz pour maintenir l’eau à la température du corps et de la pression saturée (BTPS) est de 43,9&# X2009; mg d’eau par litre d’essence. Le tableau 1 présente les exigences d’humidité pour la livraison de gaz à différents sites anatomiques dans les voies respiratoires [12].

Tableau 1: exigences d’humidité pour la livraison de gaz à différents sites anatomiques dans les voies respiratoires.

Échange de chaleur et d’humidité est l’une des fonctions les plus importantes du système respiratoire. Le tissu conjonctif du nez se caractérise par un système vasculaire riche de nombreuses et fines veines à paroi. Ce système est responsable du réchauffement de l’air inspiré d’augmenter sa capacité d’humidité comptable. Comme l’air inspiré descend les voies respiratoires, il atteint un point où sa température est de 37&# XB0; C et son humidité relative est de 100&# X25 ;. Ce point est connu comme la limite de saturation isothermique (ISB), et il est généralement situé à 5&# X2009; cm en dessous de la carina [13]. La muqueuse respiratoire est bordée par pseudostratifié épithélium cilié et avec de nombreuses cellules caliciformes. Ces cellules, ainsi que des glandes sous-muqueuses en dessous de l’épithélium, sont responsables du maintien de la couche de mucus, qui sert de piège pour les pathogènes et comme interface pour l’échange d’humidité. Au niveau des bronchioles terminales, l’épithélium se transforme en un type cubique simple avec des cellules caliciformes minimales et les glandes sous-muqueux rares. Par conséquent, la capacité de ces voies pour exercer le même niveau d’humidification maintenu par des voies respiratoires supérieures est limitée [14]. Après intubation endotrachéale, comme les voies respiratoires supérieures perd sa capacité à la chaleur et l’humidité par inhalation de gaz, l’ISB est décalée vers le bas des voies respiratoires. Cela impose un fardeau pour les voies respiratoires inférieures, comme il est pas bien préparé pour le processus d’humidification. En conséquence, la livraison des gaz médicaux partiellement froids et secs entraîne des dommages potentiels à l’épithélium respiratoire, qui se manifeste par une augmentation du travail respiratoire, l’atélectasie, sécrétions épaisses et déshydratées, et de la toux et / ou bronchospasme [15]. Notamment, il y a d’autres facteurs qui peuvent décaler l’ISB produisant distalement les mêmes effets, tels que la respiration par la bouche, la respiration de l’air froid et sec, et / ou la ventilation à haute minute. En fait, l’inhalation de grands volumes d’air froid pendant l’exercice est considéré comme l’événement déclencheur de l’asthme induit par l’exercice [16].

Pendant le processus d’exhalation, les transferts de gaz expirés chaleur retour à la muqueuse des voies respiratoires supérieures. Lorsque la température des voies respiratoires diminue, la capacité de rétention d’eau diminue également. Par conséquent, l’eau condensée est réabsorbé par la muqueuse, la récupération de son hydratation. Il est important, dans les périodes de temps froid, la quantité de condensation de l’eau peut dépasser la capacité d’accepter la muqueuse de l’eau. Par conséquent, l’eau restante accumule dans les voies respiratoires supérieures avec rhinorrhée conséquente.

Afin d’éviter les conséquences susmentionnées liées au manque d’humidification chez les patients ventilés mécaniquement, une variété de dispositifs (humidificateurs) ont été introduites dans la pratique clinique. Dans les paragraphes qui suivent, nous décrivons les types actuels de humidificateurs utilisés dans la ventilation mécanique.

3. Types d’humidificateurs

Les humidificateurs sont des dispositifs qui ajoutent des molécules d’eau à gaz. Ils sont classés comme actif ou passif en fonction de la présence de sources externes de chaleur et d’eau (humidificateurs actifs), ou l’utilisation des patients&# X2019; propre température et l’hydratation pour atteindre humidification en respirations successives (humidificateurs passives).

3.1. humidificateurs actifs

Les humidificateurs actifs agissent en permettant le passage d’air à l’intérieur d’un réservoir d’eau chauffée. Ces dispositifs sont placés dans la branche inspiratoire du circuit de ventilation, proximale au ventilateur. Après que l’air chargé de vapeur d’eau dans le réservoir, il se déplace le long de la branche inspiratoire du patient&les voies aériennes; # x2019. Comme la condensation de la vapeur d’eau peut accumuler la température ambiante des inspiratoire diminue des membres, ces systèmes sont utilisés avec l’ajout de pièges à eau, qui nécessitent une évacuation fréquente pour éviter les risques de contamination du circuit. La figure 1 représente un schéma d’un humidificateur d’air chauffé qui fonctionne à 50&# XB0; C pour atteindre un AH de 84&# X2009; mg / L sur le côté de l’humidificateur, mais atteint seulement une AH de 44&# X2009; mg / L en raison de condensat important dans le tube [17]. En raison de l’inconvénient mentionné ci-dessus, les humidificateurs chauffants sont généralement fournis avec des fils chauffants (HWH) le long de la branche inspiratoire afin de minimiser ce problème. Ces humidificateurs sont équipés de capteurs à la sortie de l’humidificateur et à la pièce en Y, à proximité du patient. Ces capteurs fonctionnent d’une manière en boucle fermée, en fournissant une rétroaction continue à un régulateur central pour maintenir la température souhaitée au niveau distal (pièce en Y). Lorsque la température réelle dépasse ou diminue au-delà de certain niveau extrême, le système d’alarme est déclenché. Même si le système idéal devrait permettre autocorrections en fonction des niveaux d’humidité, capteurs disponibles dans le commerce fournissent une rétroaction sur la base des variations de température [18]. La figure 2 montre un humidificateur actif avec un fil métallique chauffé dans la branche inspiratoire; les deux capteurs de température, l’une du côté du patient et l’autre à la sortie du réservoir chauffant, sont représentés [17]. réglage de la température habituelle pour les humidificateurs actuelles chauffées est 37&# XB0; C. La performance des humidificateurs peut être affectée par la température ambiante, ainsi que des patients ventilation minute. Dans le dernier cas, une augmentation de la ventilation minute en conservant la même température du réservoir chauffé peut ne pas être suffisant pour fournir AH appropriée au patient. Par conséquent, certains humidificateurs sont complétés par des systèmes de compensation automatique, qui calculent la quantité d’énergie thermique nécessaire pour humidifier certain volume de gaz et de modifier la température du réservoir d’eau en conséquence. Lellouche et al. a étudié la performance de deux HWHs et HH dépourvu de fils chauffés sous différentes températures ambiantes (haute, 28&# X2013; 30&# XB0; C; normal, 22&# X2013; 24&# XB0; C). Les auteurs ont également étudié les performances du dispositif en changeant la température du gaz dans les ventilateurs et sous deux niveaux de ventilation-minute (Ve) (faible

10&# X2009; L / min et élevé de 21&# X2009; L / min). La présence de la ventilation à haute minute et à température ambiante conduit à une réduction du rendement d’humidification, avec une humidité absolue inférieure à 20&# X2009; mg&# X2009; H2O / L. Un des humidificateurs testés avaient un système de compensation automatique des changements de la ventilation minute. Ce modèle a atteint des niveaux AH plus élevés que ceux qui ne repose que sur des capteurs de température [19]. En outre, d’autres études ont également renforcé l’effet de la température ambiante, la variance de la ventilation minute et la température des gaz de ventilation sur les niveaux d’humidité absolue délivrées aux patients [20 &# X2013; 22]. Notamment, certaines études indiquent que les humidificateurs chauffés sans fils chauffés à atteindre des niveaux plus élevés d’humidification que HWHs. Néanmoins, il est clair qu’ils sont associés à plus de condensation et les sécrétions respiratoires [23]. Par conséquent, ces types d’humidificateurs sont de plus en plus impopulaire parmi les fournisseurs de soins respiratoires. Comme mentionné précédemment, les fils inspiratoire chauffés peuvent minimiser la condensation. Cependant, l’air expiré peut former rainout dans la branche expiratoire. Cela a conduit à l’utilisation de fil à double chauffée (eau chaude sanitaire) circuits. Cette pratique a remplacé l’utilisation de fils simples chauffées (SHW) circuits dans certains pays [24]. Une autre technique décrite pour limiter le condensat dans la branche expiratoire est d’utiliser des circuits expiratoires poreux [25].

Figure 1: humidificateur chauffant et de condensation, adapté de Egan&Fundamentals s de soins respiratoires,; # x2019 10ème édition, St. Louis: Mosby-Elsevier; 2012:&# X2009; 1424 [17].

Figure 2: Humidificateur avec fil chauffé dans la branche inspiratoire, adapté de Egan&Fundamentals s de soins respiratoires,; # x2019 10ème édition, St. Louis: Mosby-Elsevier; 2012:&# X2009; 1424 [17].

humidificateurs chauffants ont des conceptions différentes et des techniques différentes pour l’humidification. Par conséquent, ces dispositifs sont classés en (1) bulle; (2) pâque; (3) à contre-courant; et (4) en ligne vaporisateur.

(1) Bulle. Dans humidificateurs à bulles, le gaz est forcé vers le bas un tube dans le fond d’un récipient d’eau (Figure 3). Le gaz échappe à l’extrémité distale du tube sous la surface de l’eau, la formation de bulles qui gagnent l’humidité lors de leur remontée à la surface de l’eau. Certains de ces humidificateurs ont un diffuseur à l’extrémité distale du tube qui décompose le gaz en bulles plus petites. Plus les bulles, plus l’interface gaz-eau permettant une plus forte teneur en vapeur d’eau. D’autres facteurs qui influent sur la teneur en vapeur d’eau du gaz produit sont la quantité d’eau dans le récipient et le débit. Simplement, la colonne d’eau plus élevée dans le récipient, l’interface plus de gaz à l’eau résultera, donc les niveaux d’eau doit être vérifié sur une base fréquente. En termes de débit, lorsque les flux lents sont livrés, il n’y a plus de temps pour l’humidification de gaz. humidificateurs à bulles peuvent être non chauffé ou chauffé. En règle générale, les humidificateurs à bulles non chauffés sont utilisés avec les systèmes d’administration d’oxygène par voie orale-nasale à faible débit. humidificateurs à bulles chauffants fournissent une humidité plus élevée absolue. Ils sont conçus pour fonctionner avec des taux aussi élevés que 100 L / min de débit. Ces humidificateurs utilisent généralement des diffuseurs pour augmenter l’interface liquide-air. Un problème avec les humidificateurs à bulles chauffées est qu’ils présentent une résistance élevée à l’écoulement d’air imposant travail plus élevé de respiration que ceux de pâque [26. 27]. En outre, ils peuvent générer microaerosol [28. 29]. Néanmoins, les lignes directrices des CDC pour la prévention de la pneumonie associée aux soins de santé ont indiqué que la quantité d’aérosol produit par ces types d’humidificateurs peut ne pas être cliniquement significative [30]. En dépit de cette déclaration, l’utilisation des humidificateurs à bulles pendant la ventilation mécanique a diminué au profit de ceux de pâque.

Figure 3: Bubble et pâque humidificateurs, adapté de Egan&Fundamentals s de soins respiratoires,; # x2019 10ème édition, St. Louis: Mosby-Elsevier; 2012: 1424 [17].

(2) Pâque. Dans humidificateurs pascales (figure 3), le gaz passe au-dessus d’un réservoir d’eau chauffée transportant la vapeur d’eau pour le patient. Ceux-ci sont généralement utilisés à des fins de ventilation mécanique invasifs et non invasifs. Une autre variante de humidificateurs pascales est la mèche d’un (Figure 3). Dans ce type de dispositif, le gaz pénètre dans un réservoir et passe au-dessus d’une mèche qui agit comme une éponge qui a son extrémité distale immergée dans l’eau. Les pores de la mèche fournissent plus interface gaz-eau permettant une plus grande humidification par rapport à humidificateurs pascales simples. Le réservoir d’eau est alimenté à travers un système fermé. Ce système peut être alimenté en eau soit manuellement grâce à un système d’alimentation port ou flotteur qui assure le niveau de l’eau reste constante tout le temps. Comme gaz sec pénètre dans la chambre et se déplace à travers l’augmentation de la mèche, la chaleur et l’humidité. En raison du fait que le gaz ne ressort pas en dessous de la surface de l’eau, pas de bulles sont générées. Un troisième type de pâque humidificateur implique une membrane hydrophobe (figure 3). Comme dans le cas du dispositif de la mèche, le gaz sec passe à travers une membrane. Néanmoins, sa caractéristique hydrophobe ne permet que le passage de la vapeur d’eau, ce qui empêche l’eau liquide de se déplacer à travers elle. De la même façon à l’humidificateur de la mèche, des bulles et des aérosols ne sont pas générés. Comme mentionné précédemment, ces humidificateurs sont plus couramment utilisés pendant la ventilation mécanique que celles de bulles en raison de leur faible résistance à l’écoulement et l’absence de microaerosols. Dans tous les cas, une sonde de température est placée à proximité de la pièce en Y du circuit de ventilateur afin d’assurer la livraison du gaz avec la température optimale. Comme il a été indiqué plus haut, la présence de condensât dans le tube peut augmenter la résistance, ce qui peut diminuer le volume délivré à pression contrôlée, ou augmenter la pression de pointe dans les modes de volume contrôlé. Malgré la nécessité des fils chauffants mentionnés ci-dessus pour éviter la condensation indésirable, il est également intéressant de mentionner que l’utilisation de ces fils ne vient pas sans risques thermiques [31]. En conséquence, l’Association américaine des soins respiratoires (AARC) lignes directrices de pratique clinique recommandent la livraison de gaz avec une température maximale de 37&# XB0; C et 100&# X25; RH (44&# X2009; mg&# X2009; H2O / L) [11].

En termes de systèmes de chauffage de l’humidificateur, il y a actuellement 6 types d’appareils. L’élément de plaque chauffante, qui se trouve au fond de l’humidificateur, est l’un des plus couramment utilisés. D’autres dispositifs comprennent l’élément enveloppant, qui entoure la chambre d’humidification; un élément de collier, qui se trouve entre le réservoir et la sortie; le thermoplongeur, qui est placé directement à l’intérieur du réservoir d’eau; et le fil chauffant, qui est placé dans la branche inspiratoire du ventilateur.

(3) Débit compteur. Dans l’humidificateur à contre-courant décrit récemment, l’eau est chauffée à l’extérieur du vaporisateur. Après avoir été chauffé, l’eau est pompée vers le haut de l’humidificateur, pénètre à l’intérieur de l’humidificateur à travers les pores de petit diamètre, puis coule le long d’une grande surface spécifique. Le gaz circule dans le sens inverse. Lors de son passage à travers la chambre de l’humidificateur, l’air est humidifié et chauffé à la température du corps. Schumann et coll. comparé l’humidificateur à contre-courant, un pâque chauffé, et un échangeur de chaleur et d’humidité (HME) dans un modèle de poumon artificiel. Les auteurs ont démontré que le dispositif à contre-courant imposé moins de travail de la respiration par rapport aux autres. En outre, la performance d’humidification du modèle à contre-courant est indépendant du débit et de la fréquence respiratoire, contrairement à l’humidificateur de pâque chauffée dans laquelle la performance d’humidification diminue avec l’augmentation des taux de ventilation [32]. Cette technologie est prometteuse, mais des études plus sont nécessaires avant qu’il ne devienne largement adapté.

(4) Inline Vaporisateur. La nouvelle ligne vaporiseur utilise une petite capsule en plastique, où la vapeur d’eau est injectée dans le gaz dans la branche inspiratoire du circuit de ventilation immédiatement proximale au patient en étoile. En plus de la vapeur d’eau, de chauffage au gaz est complété par un petit radiateur de disque dans la capsule. L’eau est délivrée à la capsule par une pompe péristaltique logée dans un contrôleur. La quantité d’eau envoyée à la capsule est déterminée par le clinicien en fonction du volume minute à travers le circuit. La température et l’humidité sont réglables et affichées en permanence. La proximité de la connexion en étoile pallie la nécessité pour les fils chauffants et des sondes de température extérieure. Les rapports du fabricant de production très élevé de AH avec ce système. Cependant, ce système n’a été étudié au cours de ventilation à haute fréquence de percussion [33. 34].

3.2. humidificateurs passifs
3.2.1. La chaleur et l’humidité Echangeurs

Chaleur et d’humidité sont également appelés nez artificiels parce qu’ils imitent l’action de la cavité nasale de l’humidification de gaz. Ils fonctionnent sur le même principe physique, car ils contiennent un élément de condensateur, qui retient l’humidité de chaque souffle exhalé et le renvoie à la prochaine souffle inspiré. A la différence des humidificateurs de chaleur, qui sont placés dans la branche inspiratoire du circuit, ces dispositifs sont placés entre la pièce Y et le patient (figure 4). Cela peut augmenter la résistance au flux d’air non seulement pendant l’inspiration, mais aussi pendant la phase expiratoire. Dans les cas où l’administration de médicaments sous forme d’aérosol est nécessaire, ECH doivent être retirés du circuit afin d’éviter un dépôt d’aérosol dans les filtres de ECH. Sinon, ECH avec la capacité de changer de &# X201C; fonction HME&# X201d; à &# X201C; fonction d’aérosol&# X201d; Devrait être utilisé. conceptions initiales de ECH condenseurs en éléments métalliques qui ont une conductivité thermique élevée utilisés. Ainsi, ils ont pu retrouver que 50&# X25; du patient,&l’humidité exhalée s; # x2019. Par conséquent, ils ont fourni humidifier 10&# X2013; 14&# X2009; mg&# X2009; H2O / L, à des volumes de marée (VT) comprise entre 500&# X2009; mL and1000&# X2009; mL. Ces dispositifs ont été connus comme ECH simples. Ils ne sont pas l’élimination et ont créé une résistance importante au cours de la ventilation mécanique [35. 36]. Les nouveaux modèles de ECH comprennent hydrophobes, ECH hygroscopiques hydrophobes hygroscopique et pures combinées. Dans ECH hydrophobes, le condenseur est constitué d’un élément de répulsion de l’eau à faible conductivité thermique qui maintient des gradients de température plus élevées que dans le cas de ECH simples. Dans ECH hygroscopiques hydrophobes combinés, d’un sel hygroscopique (chlorure de calcium ou de lithium) est ajoutée à l’intérieur du ECH hydrophobe. Ces sels ont une affinité chimique pour attirer les particules d’eau et augmenter ainsi la capacité d’humidification de l’ECH. ECH hygroscopiques pures ont seulement le compartiment hygroscopique. Pendant l’exhalation, la vapeur se condense dans l’élément, ainsi que des sels hygroscopiques. Pendant l’inspiration, la vapeur d’eau est obtenu à partir des sels, l’obtention d’une humidité absolue comprise entre 22 et 34&# X2009; mg&# X2009; H2O / L. La figure 5 illustre la structure et le travail principe de base de ECH.

Figure 4: Position HME dans le circuit de ventilation.

ECH hydrophobes ont été trouvés pour causer plus de rétrécissement de diamètre ETT par rapport à ceux hygroscopiques [37]. Par conséquent, les ECH mentionnés ci-dessus ne sont pas fréquemment utilisés. Les filtres peuvent être ajoutés à ECH soit hydrophobes ou hygroscopiques résultant dans un filtre à échange de chaleur et d’humidité (FECH). Ces filtres fonctionnent en fonction de la filtration électrostatique ou mécanique. Plus précisément, sur la base du mécanisme prédominant appliqué, ces filtres peuvent être classés en filtres plissés ou électrostatiques. Les filtres plissés ont des fibres plus denses et moins de charges électrostatiques, tandis que les filtres électrostatiques ont des charges plus électrostatiques et des fibres moins denses. filtres plissés fonctionnent mieux que les obstacles à des agents pathogènes bactériens et viraux que les filtres électrostatiques. Cependant, ils confèrent une résistance plus élevée du flux d’air [38]. La nature de la membrane plissée provoque un écoulement d’air turbulent, ce qui augmente l’agent pathogène&# X2019; s le dépôt sur la partie intérieure du filtre. Les filtres électrostatiques sont soumis à un champ électrique. Etant donné que les bactéries et les virus portent des charges électriques, ils sont piégés dans le champ électrique de ces filtres. Ces filtres ont généralement des pores plus grands que les membranes plissées, et ils reposent principalement sur le mécanisme électrostatique. Le filtre décrit précédemment confère peu au processus d’humidification et augmente la résistance. Par conséquent, ils sont principalement utilisés comme des obstacles à des agents pathogènes [15]. les normes de conception et de performance ECH sont définies par l’Organisation internationale de normalisation (ISO). Selon ces normes, l’HME appropriée devrait avoir au moins 70&# X25; l’efficacité, la fourniture d’au moins 30&# X2009; mg / L de vapeur d’eau. Dans une étude récente, Lellouche et ses collègues ont évalué indépendamment la capacité d’humidification de 32 ECH. Il est frappant, 36&# X25; ECH des testés avaient un AH de 4&# X2009; mg&# X2009; H2O / L inférieur à ce qui a été inscrit par le fabricant. En fait, dans certains d’entre eux, la différence était supérieure à 8&# X2009; mg&# X2009; H2O / L [39].

Intuitivement, comme ECH éliminent le problème de la condensation d’un tube, il peut être considéré comme &# x201C; des éléments de choix&# X201d; pour prévenir la pneumonie associée à la ventilation (VAP). Néanmoins, si la présence d’un tube de condensation représente un facteur important pour le développement de VAP dans des circuits bien entretenus reste controversée. En outre, ECH présentent aussi quelques lacunes. Plus précisément, l’impaction des sécrétions ou du sang dans le dispositif peut augmenter la résistance des voies aériennes et le travail respiratoire. Dans des circonstances extrêmes, une obstruction complète des voies respiratoires a été rapporté [40]. Par conséquent, la sélection des patients devient un élément essentiel dans l’utilisation des ECH. Le tableau 2 montre les contre-indications pour l’utilisation des ECH [11].

Tableau 2: Contre-indications pour les échangeurs de chaleur et d’humidité selon les lignes directrices de pratique clinique AARC 2012 [11].

Dans certains dispositifs, une source chauffée actif de l’eau peut être ajouté à ECH les convertissant de passif à actif, augmentant leur capacité d’humidification. Si la source externe d’eau est épuisée, ces appareils continuent de fonctionner ECH passifs. Plusieurs modèles existent, y compris le Booster, le spectacle, la chaleur humide, et l’or Hygrovent.

Dans le modèle d’appoint, l’appareil de chauffage est incorporé entre le ECH et le patient. Pendant l’inspiration, le gaz passe à travers la vapeur d’eau portant ECH sur la base de l’exploitation passive de l’ECH, puis l’unité de chauffage ajoute à la teneur en humidité du gaz avant qu’il ne soit administré au patient. Comme l’eau pénètre dans le HME-Booster, il sature la membrane hydrophobe contenue. L’humidité contenue dans la membrane saturée est ensuite chauffé par l’élément de commande de température positive qui lui est connecté [41]. On pense que l’utilisation de cet appareil peut augmenter AH par 2-3&# X2009; mg / L de H2O plus ECH passive [42].

Le dispositif Performer est caractérisée par une plaque métallique dans le milieu de l’ECH, entre deux membranes hydrophobes et hygroscopiques (figure 6). Cette plaque métallique est chauffé par une source externe qui comporte trois ensembles de température pour fournir 40&# XB0: C, 50&# XB0; C et 60&# XB0; C. Une source d’eau fournit à une extrémité de l’humidificateur. L’eau atteint les deux membranes et la plaque métallique réchauffe. Ensuite, l’eau s’évapore augmenter le contenu de la vapeur dans le gaz inspiré. L’artiste est en mesure de livrer AH de 31,9 à 34,3 dans des conditions normothermique [42].

Figure 6: HME-Performer. Adapté de soins intensifs, avec la permission [42].

La chaleur humide est un ECH hygroscopique qui a une source de chaleur externe avec l’eau étant ajoutée au niveau du côté du patient [15]. Dans une étude de banc, il a été constaté pour fournir une humidité absolue de 34,5&# X2009; mg&# X2009; H2O / L [43]. Humide Heat a des valeurs prédéfinies pour la température et l’humidité. Le seul paramètre qui doit être réglé est la valeur du volume minute du ventilateur, ce qui rend son utilisation très simple.

Le Hygrovent Gold est une HME hydrophobe active qui a un adaptateur pour lequel un élément de chauffage peut être inséré et une ligne d’eau pour fournir de l’eau à l’intérieur du HME. Il y a un capteur thermique pour éviter overhumidification. Dans des conditions normothermique, il a été signalé à fournir un AH de 36,3&# X2009; mg&# X2009; H2O / L. résistance à l’écoulement accru peut être trouvé avec ces humidificateurs actifs, ce qui est probablement lié à l’accumulation de condensat d’eau dans le composant passif [44].

Enfin, un autre modèle de HME actif est basé sur des réactions chimiques. Dans ces ECH, le dioxyde de carbone dans le souffle exhalé est exploitée pour générer de la chaleur grâce à une réaction chimique lors de son passage à travers l’humidificateur. Broach et Durbin Jr. a mené un essai clinique contrôlé randomisé sur cinquante patients subissant pontage coronarien greffage et comparée entre HME chimiquement chauffé et les passives classiques. L’HME chimiquement chauffée a donné lieu à plus de réchauffement rapide des patients légèrement hypothermique, avec aucune différence dans les résultats cliniques [45]. En raison de l’expérience limitée avec ce dispositif, chimiquement ECH actifs ne sont pas utilisés actuellement dans la pratique clinique.

4. Suivi des systèmes d’humidification

Sur la définition des niveaux d’humidification chez les patients ventilés mécaniquement, les thérapeutes respiratoires suivent habituellement l’Institut national américain de normalisation (ANSI) des recommandations, qui impliquent un niveau de vapeur d’eau qui dépasse 30&# X2009; mg / L. En fait, les lignes directrices publiées récemment par l’Association américaine des soins respiratoires (AARC) recommandent une température de

&# XB0; C avec HR 100&# X25; et un niveau de 44 la vapeur d’eau&# X2009; mg / L. Malgré les directives susmentionnées, le clinicien souvent confronté à la question de compter sur différents humidificateurs sans être certain de la précision de l’appareil. Des évaluations indépendantes soulèvent des préoccupations quant à la validité des données fournies par le fabricant [39]. La moyenne la plus fiable pour mesurer l’humidité est à l’aide d’un système hygromètre-thermomètre. Cependant, ces dispositifs ne sont pas toujours disponibles au chevet pour chaque patient. Par conséquent, différents marqueurs de substitution ont été proposées pour contrôler les niveaux d’humidification. Les substituts les plus populaires sont les caractéristiques de sécrétion, l’observation visuelle du condensat dans le système de tubes, et exigence de solution saline instillation. En général, le volume des sécrétions est directement proportionnelle au degré d’humidification. humidification excessive augmentera le volume de sécrétion, et l’humidification suboptimale conduira à l’encroûtement, inspissation des sécrétions, et une diminution de leur volume [46]. Néanmoins, cette relation suppose que l’humidité est le seul facteur qui influence le volume de sécrétion. En effet, le volume de sécrétion peut être modifiée par des médicaments administrés sous forme d’aérosol, la fréquence de l’aspiration et du sérum physiologique instillation [47]. Fréquence de solution saline instillation a été proposé par certains comme un substitut de l’humidité du gaz. Cependant, cette pratique peut énormément varier d’un praticien à l’autre [48]. Ricard et ses collègues ont mené une étude clinique randomisée prospective sur 45 patients ventilés mécaniquement afin d’évaluer si l’observation visuelle de condensat dans le système de tuyauterie serait en corrélation avec les études hygrométriques de ECH et MM. Un observateur indépendant ignore les résultats hygrométriques notés condensat dans le système de tuyauterie de la manière suivante: l’humidité sec seulement, l’humidité ainsi que quelques gouttes d’eau, l’humidité ainsi que plusieurs gouttelettes d’eau, l’humidité ainsi que de nombreuses gouttelettes d’eau, et mouille. Fait intéressant, il y avait une corrélation significative entre la méthode d’observation visuelle et les mesures hygroscopiques [49]. Malgré les données décrites précédemment, il n’y a toujours pas de consensus clair sur un moyen universel pour évaluer l’adéquation de l’humidité au chevet.

5. Sélection de la Humidifier appropriée

5.1. Humidification Performance

Selon les lignes directrices AARC, le HHS devrait fournir un niveau d’humidité absolue entre 33 et 44&# X2009; mg&# X2009; H2O / L, alors que ECH doivent fournir un minimum de 30&# X2009; mg&# X2009; H2O / L [11]. Les premières études tests ECH adressées leur performance dans les paramètres de l’anesthésie, ce qui a entraîné les tester pour de courtes périodes de temps. Dans une étude de banc, six ECH différents ont été trouvés pour fournir un AH aussi bas que 14-26&# X2009; mg&# X2009; H2O / L [50]. Comme ECH ont commencé à être testé dans le cadre de l’unité de soins intensifs, les préoccupations concernant l’incidence accrue des occlusions ETT suscitaient. Dans une série de cas, Cohen et al. rapporté 15 cas de ETT occlusion quand un FECH hydrophobe a été utilisé, alors qu’un seul cas avec humidificateurs à bulles a été démontrée. Néanmoins, la plupart des patients atteints de minute ETT occlusion nécessaire ventilations supérieure à 10&# X2009; L / min, ce qui réduit la possibilité de généraliser ces résultats [51]. Dans un essai prospectif randomisé, un FECH a été comparée à MM. Le FECH a été échangé par jour. Les données ont été analysées à partir de 31 patients dans le FECH et 42 patients dans le groupe HH. Six patients du groupe FECH avaient occlus ETT, alors qu’aucune occlusion a été noté dans le groupe HH [38]. L’étude a été arrêtée prématurément après la mort d’un patient avec une obstruction complète de son tube trachéal. Aussi, Roustan et al. trouvé plus occlusions ETT avec un FECH, quand il a été comparé à un HH [52]. Cependant, il est intéressant de noter que ces études ont été réalisées avec ECH hydrophobes, et la plupart des occlusions ETT ont été signalés avec une grande ventilation minute. Sur la base de l’information mentionnée ci-dessus, ECH hygroscopiques hydrophobes combinés devrait être le premier choix si humidification passive est sélectionnée, car ils ont une meilleure capacité d’humidification que ceux hydrophobes [53 &# X2013; 55]. En fait, un essai contrôlé randomisé comparant hydrophobe hygroscopique HME contre HME hydrophobe par rapport HH et ventilations minute de 10,8&# X2009; L / min, 11,6&# X2009; L / min et 10,2&# X2009; L / min a montré que, au bout de 72 heures, le diamètre moyen de l’ETT a diminué de 6,5&# X2009; mm avec ECH hydrophobe, 2,5&# X2009; mm avec hygroscopique HME hydrophobe, et 1,5&# X2009; mm avec un HH [37]. Dans une étude prospective contrôlée randomisée multicentrique, les patients devraient nécessiter une ventilation mécanique pendant plus de 48 heures ont été assignés au hasard soit un FECH hygroscopique hydrophobe combinée ou un HWH. L’occlusion du tube endotracheal est survenue chez cinq patients en HWH et chez un seul patient dans le groupe de FECH. Cependant, cette différence n’a pas été statistiquement significative. À noter, les patients ayant des contre-indications pour HME ont été exclus de ce procès, principalement en raison de la présence de sécrétions épaisses [56].

En termes de longueur de HME d’utilisation, certaines préoccupations de diminution de la performance avec leur durée prolongée ont été exprimées. Par conséquent, la plupart des fabricants recommandent l’échange ECH toutes les 24 heures. Cette question a été un domaine de l’évolution de la recherche. Djedaini et al. a démontré qu’il n’y avait pas d’augmentation de la résistance de ECH hydrophobes hygroscopiques si elles ont été changées toutes les 48 heures par rapport à toutes les 24 heures [57]. Une autre étude a révélé que ECH hydrophobes hygroscopiques ont atteint des niveaux d’humidité absolue similaires lorsqu’il est utilisé pour 24 ou 48&# X2009; heures, sans augmentation de la pression des voies aériennes moyennes à 48 heures [58]. Des résultats similaires ont été démontrées dans des études ultérieures utilisant ECH 48&# X2009; heures au lieu de 24&# X2009; heures [59. 60]. En outre, une étude a montré que ECH pourraient être utilisés pour 96&# X2009; heures sans changement significatif dans leur production d’humidité absolue. Néanmoins, ces données ont été obtenues à partir d’un groupe de seulement 13 patients qui ont été ventilés mécaniquement pour des raisons neurologiques, sans antécédents de problèmes respiratoires chroniques [61]. Dans une étude prospective en ouvert randomisée et contrôlée, Thomachot et al. testé l’utilisation prolongée de ECH hydrophobes pendant 7 jours. Notamment, il n’y a eu aucun incident de occlusions ETT, et la résistance des ECH n’a pas augmenté par rapport à les échanger toutes les 24 heures [62]. Enfin, Kapadia et al. a mené une étude pour enregistrer les accidents des voies respiratoires chez plus de 7900 patients ventilés mécaniquement plus de 6 ans. Dans les 3 premières années de l’étude, FECH ont été changés tous les 24&# X2009; heures, et cette période a été associée à aucun épisode de tube trachéal occlusion. Au cours des 3 dernières années de l’étude, FECH ont été changés tous les 48&# X2009; heures, ce qui a été associée à 13 trachéales occlusions tube sur 2932 sujets [63]. Cette incidence des occlusions du tube trachéal serait encore très faible par rapport aux études faites sur les ECH hydrophobes peu performants [51 &# X2013; 53].

Il est à noter que, comme ECH sont des dispositifs passifs qui exigent la rétention de chaleur pour assurer une fonction efficace, ils sont considérés comme contre-indiqués pour les patients hypothermiques avec des températures inférieures à 32&# XB0; C [11]. En fait, Lellouche et ses collègues ont mené un essai croisé randomisé prospectif pour examiner l’effet de ECH chez neuf patients souffrant d’hypothermie modérée après un arrêt cardiaque. ECH conduisent à underhumidification par rapport à humidificateurs chauffés [64]. Afin de compenser ce désavantage potentiel, ECH actifs ont été intégrés à la pratique clinique. Malgré les avantages éventuels en humidification, ils ont l’inconvénient de placer une source de chaleur à proximité du patient, et leur utilisation implique un espace mort plus élevé que ECH passifs [65]. Aussi, ECH sont associés à un risque accru de ETT occlusion par rapport à humidificateurs chauffés. Ainsi, il est conseillé de ne pas être utilisé chez les patients avec des sécrétions visqueuses [66].

5.2. Effet sur la mécanique ventilatoire

ECH ont des effets défavorables sur les paramètres de ventilation. Ils augmentent l’espace mort, ce qui diminue à son tour la ventilation alvéolaire et conduit à une augmentation de la tension artérielle de dioxyde de carbone. Par conséquent, afin de maintenir le même niveau de ventilation alvéolaire, le volume courant doit être augmentée en exposant les patients à des lésions pulmonaires induites par le volume. Chez les patients respirant spontanément, l’ajout d’espace de décès associé à ECH peut augmenter le travail de la respiration libération excluant de la ventilation mécanique [67]. Prat et ses collègues ont montré une moyenne de 17&# X2009; mm&# X2009; diminution de Hg dans les niveaux PaCO2 chez les patients atteints de SDRA, lorsque humidificateurs chauffés ont été utilisés au lieu de HME. Cela a été considéré comme lié à une différence dans l’espace mort de 95&# X2009; mL entre les appareils [68]. Optimisation de la PaCO2 chez les patients SDRA au moyen de remplacement pour ECH HHs a également été démontré dans d’autres études [69 &# X2013; 71]. Le Bourdell&# XE8; s et al. mené un essai croisé randomisé comparant HME à HH pendant le sevrage de quinze patients. Ils ont suggéré que, bien que l’espace ajouté par ECH morts peut être trivial, il peut affecter négativement processus de sevrage chez les patients ayant une réserve respiratoire limitée [72]. Cette constatation a ensuite été renforcée par une étude ultérieure prospective randomisée effectuée par Girault et ses collègues sur onze patients ventilés mécaniquement avec une insuffisance respiratoire chronique [73]. En outre, Iotti et ses collègues ont comparé les effets d’un HH, HME sans filtre, et FECH sur dix patients ventilés en mode PSV. L’augmentation la plus élevée dans l’espace mort et l’hyperinflation dynamique ont été observés avec le FECH. Cela a été révélé par une augmentation de l’appui de la pression requise, ce qui allait de moyen de 12,8&# X2009; cm&# X2009; H2O HHS, 14.8&# X2009; cm&# X2009; H2O avec ECH sans filtre, et 17,6&# X2009; cm&# X2009; H2O avec FECH [74]. En plus de l’effet de l’espace mort, ECH une résistance accrue inspiratoire et expiratoire, ce qui a contribué au développement de la PEP intrinsèque [75].

5.3. Association avec Ventilation pneumonie associée VAP

En 1998, Cook et al. a mené une méta-analyse qui comprenait cinq études randomisées contrôlées effectuées entre 1990 et 1997. Les auteurs ont trouvé des taux de PAV inférieurs avec l’utilisation de ECH par rapport aux humidificateurs chauffés [76]. Cependant, ces taux inférieurs de VAP étaient surtout présents dans une seule des cinq études incluses [77]. Dans une méta-analyse ultérieure, aucune différence n’a été observée dans les taux de VAP entre HH et ECH [78]. La méta-analyse plus récente publiée comprenait treize études contrôlées randomisées. Il n’a trouvé aucune différence dans l’incidence de PAV [79]. La différence entre les résultats de ces méta-analyses peut être attribuée à la diversité des études incluses. En outre, ces études comprenaient différents types et modèles de ECH et MM. Cette hétérogénéité se reflète sur les lignes directrices proposées par les différentes sociétés. Dans les lignes directrices publiées en 2008 par la British Society for Antimicrobial Chemotherapy, il a recommandé l’utilisation de ECH sur HHs pour réduire l’incidence de PAV [80]. Néanmoins, cette directive n’a pas inclus les résultats de la méta-analyse effectuée par Siempos et ses collègues en 2007, qui comprenait le plus grand nombre d’essais parmi les quatre méta-analyses réalisées à ce jour. Cette méta-analyse n’a trouvé aucune différence dans l’incidence de PAV entre ECH et MM. Les recommandations du CDC ne sont pas favorables à ECH sur MM [81], et l’American Thoracic Society a déclaré que ECH ne peut pas être considéré comme un outil de prévention de la VAP [82]. En 2009, la European Respiratory Society (ERS), la Société européenne de microbiologie clinique et des maladies infectieuses (ESCMID), et la Société européenne de médecine de soins intensifs (ESICM) ont publié une déclaration conjointe préférant ECH sur MM pour la prévention de la PAV. Cependant, cela a été uniquement basée sur les travaux de Torres et al. sans inclure les études ultérieures et méta-analyses [83]. Dans la même année, le Comité des lignes directrices VAP et les essais de soins intensifs canadiens Groupe a déclaré qu’il n’y avait aucune différence dans l’incidence de la VAP entre ECH et MM [84]. L’inclinaison des lignes directrices européennes vers ECH coïncide avec la tendance dans la pratique clinique. Une enquête transversale notée que ECH étaient plus couramment utilisés en France qu’au Canada [85].

En bref, sur la base des données décrites précédemment, la sélection de l’humidificateur doit être faite en fonction du contexte clinique spécifique. En général, ECH sont faciles à utiliser et plus léger que les humidificateurs chauffants. Par conséquent, ils facilitent le transport des patients ventilés mécaniquement, et ils ne portent pas les mêmes risques thermiques. Théoriquement, les humidificateurs chauffants confèrent une meilleure humidité que ECH. Ils sont généralement préférés dans les patients avec les sécrétions visqueuses ou lorsque la ventilation à long terme est demandée. Cependant, dans une revue systématique Cochrane récente, il n’y avait aucune différence dans les résultats cliniques. Pourtant, dans la même revue, Paco2 et ventilation minute ont été trouvés à être plus élevé avec ECH suggérant que les humidificateurs chauffants pourraient être meilleures options chez les patients ayant une réserve respiratoire limitée [86]. Un inconvénient caractéristique des humidificateurs chauffants est la formation de condensat dans le circuit, qui a été associée à des études antérieures avec un risque accru d’infections nosocomiales [77]. Malgré la constatation décrite précédemment, aucune différence n’a été observée dans les taux de pneumonie entre humidificateurs chauffés et passifs [86].

6. Résumé

Airway humidification représente une intervention clé chez les patients ventilés mécaniquement. paramètres de l’humidificateur inappropriés ou la sélection de dispositifs peuvent avoir un impact négatif sur les résultats cliniques en endommageant les voies respiratoires muqueuse, ce qui prolonge la ventilation mécanique, ou l’augmentation du travail respiratoire. dispositifs de Humidifier peuvent fonctionner passivement ou activement, en fonction de la source de chaleur et d’humidité. Selon le scénario clinique, la sélection de l’humidificateur peut changer au fil du temps. Par conséquent, la connaissance des avantages et des inconvénients de chacun de ces dispositifs est essentiel pour les praticiens des soins respiratoires.

Conflit d’interêts

Les auteurs déclarent qu’il n’y a pas de conflit d’intérêts en ce qui concerne la publication du présent document.

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