les assistances respiratoires en pédiatrie

y. Durandy - MASSY

Les assistances respiratoires ont pour but de remplacer plus ou moins complètement et transitoirement les poumons naturels. Elles sont utilisées lorsque la ventilation artificielle ne permet plus d’assurer l’hématose ou ne peut l’assurer qu’en aggravant notablement le pronostic vital immédiat. Les pathologies traitées sont les pneumopathies :

Le but de cette présentation est de décrire la technique et ses applications.

MATERIEL

Les circuits d’assistances respiratoires comprennent :

Il existe deux types de canules uniques, soit à double courant, soit a simple courant (Jostra). Pour les centres qui ne disposent pas de ces canules une double canulation est utilisée. Nous privilégions les canules à faibles épaisseurs de paroi qui permettent à diamètre externe équivalant un meilleur drainage. Les lignes sont soit en PVC soit en silicone. Notre préférence va au silicone qui permet des connections et déconnections faciles à l’occasion des changements de membrane ou de corps de pompe.
Il existe deux oxygénateurs commercialisés en France pour la longue durée :

1- L’oxygénateur à membrane de silicone (type Kolobow) actuellement commercialisé par Medtronic
2- L’oxygénateur à fibre commercialisé par Meados.

Ce dernier à notre préférence. Il est plus pratique d’utilisation avec un échangeur thermique incorporé et un porte membrane facilitant sa fixation. Pour le réchauffement du sang un générateur d’eau chaude thermostaté est utilisable. Les générateurs pour matelas chauffants sont suffisants en néonatalogie. Nous avons développé un système de tuyaux chauffants commercialisé par Sofracob qui permet de réchauffer le circuit lors de l’utilisation de membranes sans échangeur thermique. Le principe est d’inclure le circuit sanguin dans un circuit de diamètre supérieur permettant de faire circuler de l’eau chaude autour des tuyaux d’assistances.
Toutes les pompes sont utilisables. Les plus employées aux Etats-Unis sont les pompes occlusives, en France les pompes centrifuges sont souvent préférées, sans raison médicale objective. La meilleure reste pour nous la pompe à tuyau étiré (Pompe A-100 Sofracob) dérivée de la RP06. L’autorégulation du débit permet aussi sans risque de rupture ou de collapsus des lignes, un clampage des lignes de drainage ou d’injection. C’est la seule qui permette d’utiliser une canule unique à simple lumière couplée à un clamp alternatif en profitant de l’effet réservoir du corps de pompe. Cette technique que nous avons développée dans les années 80 reste d’actualité dans plusieurs centres. Le rotor à double étage permet d’utiliser deux corps de pompe en parallèle et dans ce cas de changer les corps de pompe sans arrêter l’assistance. Enfin dans sa position verticale elle à un effet piège à bulle efficace. Une déconnexion du circuit de drainage ne permet pas de créer une embolie gazeuse. La présence massive d’air dans le corps de pompe annule le débit de celle ci.

 

Assistance circulatoire : Les trois éléments Membrane, Pompe et Générateur d’eau chaude sont regroupés en tête de lit.

METHODE

Les sites de canulation

Pour l’utilisation de canule unique, le site de choix est la jugulaire interne droite en plaçant l’extrémité de la canule dans l’oreillette droite. Pour la double canulation veino veineuse Le drainage se fait usuellement par une canule jugulaire interne dont l’extrémité est dans l’oreillette droite et la réinjection par une canule veineuse fémorale. Très rarement le choix d’une canulation veino-artérielle est justifié la réinjection artérielle se fait alors en carotide ou fémorale. Les canules artérielles en Téflon sont alors tout à fait adaptées.

Le priming

Le débullage de la membrane est facilité par un rinçage au CO2 du compartiment sanguin (2 à 3 l/mn pendant 5 minutes). Le circuit est débullé avec un cristalloïde puis celui-ci est remplacé par du sang (culot et plasma). Ce priming est hépariné 1 à 2 UI par ml et recalcifié 10 mEq de CaCl2 par litre de priming.

Assistance circulatoire : Les trois éléments Membrane, Pompe et Générateur d’eau chaude sont regroupés en tête de lit.

Mise en route et surveillance

Le démarrage de l’assistance doit être très progressif et très doux. Un démarrage rapide s’accompagne volontiers d’une chute voir d’un effondrement tensionnel. Dés que le débit d’assistance est stable il faut diminuer la ventilation pour utiliser une FIO2 et des pressions intrapulmonaires non délétères. Les techniques de ventilations sont variables. L’oxygénation apnéïque à été décrite par Garttinoni . C’est une ventilation à très basse fréquence, avec une injection d’oxygène continu au niveau de la trachée. Elle est couplée à une pression positive permanente qui maintient les alvéoles perméables.
La surveillance de l’assistance se fait en appréciant l’efficacité (Sa02, C02 sur les gaz efférents de la membrane et les gaz du sang).
La surveillance de la saturation veineuse « on line » est un bon témoin de la qualité de  l’assistance. Elle est très sensible aux variations de débit sanguin ou gazeux et aux variations de l’hémoglobine. Toute chute de saturation trouve, habituellement, une explication dans ces mécanismes :

Les tests de coagulation permettent de vérifier la qualité de l’anticoagulation. Nous réalisons une hémostase (Temps de Céphaline Kaolin, Temps de Thrombine, Plaquettes et Fibrine) par jour et très rarement plus. L’anticoagulation doit être au moins trois fois supérieure au témoin (Temps de Céphaline Kaolin, Temps de thrombine). Toute modification à la baisse de la fibrine et des plaquettes évoque une consommation de facteur dont la cause la plus fréquente est une anticoagulation insuffisante. Dans de tels cas, le risque hémorragique provient de la consommation des facteurs et non de l’anticoagulation. Cette consommation se fait dans le circuit et conduit à une diminution de l’efficacité de l’oxygénateur et à la formation de caillot dans les zones de stase ou de turbulence.
La température du patient est surveillée en continu pour adapter celle du générateur d’eau thermostatée.
La mesure précise du débit d’assistance n’est pas indispensable. Les deux techniques disponibles sont le flux mètre électromagnétique habituellement couplé aux pompes centrifuges et le Doppler dont la technologie la plus fiable est celle développée par Transonic system inc.
Les débits estimés sur les pompes occlusives ou non-occlusives sont dérivés du nombre de tour par minute. Pour les pompes occlusives, la précision dépend de la précision du diamètre interne du corps de pompe et surtout du degré d’occlusivité. Des erreurs de l’ordre de 20 à 30 % sont possibles. Les mêmes remarques sont valables pour la pompe A 100.
De même qu’il n’est (heureusement) pas indispensable de connaître le débit d’un opéré pour assurer sa réanimation, de même la mesure précise du débit d’assistance n’est pas indispensable. Son efficacité est jugée sur l’hématose. L’amélioration ou la détérioration de l’hématose renseigne sur l’évolution de la pathologie sous-jacente.

Sevrage et arrêt de l’assistance :

Les signes d’amélioration sous assistances sont :

Il est possible initialement de diminuer le débit sanguin extra corporel en diminuant le nombre de tour de pompe. Lorsque le débit extra corporel est faible, le risque de coagulation dans le circuit et l’oxygénateur augmente. Il est possible de réaliser un sevrage par diminution des gaz sur l’oxygénateur. Ceci permet de maintenir un débit sanguin au maximum sans débit gazeux. A ce stade, le sang veineux drainé est réinjecté dans les veines sans modification. Bien évidemment cette technique n’est pas utilisable dans les assistances veino-artérielles. Parallèlement à la baisse du niveau d’assistance il faut adapter le niveau de la ventilation.

INDICATIONS

De nombreux critères ont été décrits pour décider de l’utilité d’une assistance respiratoire. Le défaut de la plupart de ces critères est d’e ne pas tenir compte de l’évolution. La PaO2, Le gradient alvéolo-capillaire, Le rapport PaO2/FIO2, L’index d’oxygénation (Pression moyenne de ventilation multipliée par FIO2 multipliée par 100 divisé par PaO2) sont utilisés par différents groupes. Il semble plus pragmatique de considérer l’évolution du malade et le jugement clinique de médecins formés à ces techniques reste probablement le plus performant. Il semble aussi illusoire d’avoir des critères d’inclusion pour les assistances circulatoires que d’avoir des critères d’intubation.

COMPLICATIONS

Les complications liées au matériel sont devenus rares du fait :

Les changements de corps de pompe toute les 48 heures on pratiquement fait disparaître les accidents de rupture. La qualité des membranes permet souvent de n’utiliser qu’une membrane par traitement. Il n’est pas rare que ces oxygénateurs fonctionnent une voire plusieurs semaines. Trois complications sont associées aux assistances respiratoires, les hémorragies, les infections, les troubles neurologiques.

  1. Les hémorragies sont les plus typiques et les plus fréquentes. Elles peuvent êtres schématiquement classés en deux.

    • Les défauts d’hémostase « chirurgicaux ». Il s’agit d’hémorragies localisées à un ou plusieurs sites (canulation, drain pleural, site opératoire si la complication survient après chirurgie). Ces hémorragies nécessitent obligatoirement un traitement chirurgical.
    • Les défauts biologiques de la coagulation. Ils sont responsables d’hémorragies diffuses au niveau de tous les sites (cicatrices, points de ponction des cathéters) leur traitement est médical.
    • Les deux causes peuvent être associées rendant le tableau difficilement interprétable.

    La meilleure façon de prévenir les hémorragies chirurgicales est de faire une hémostase chirurgicale longue et méticuleuse lors de tous les gestes et/ou une compression lors des mises en places de cathéters drains etc...
    La meilleure façon de prévenir les complications biologiques est, contrairement à une opinion trop souvent répandue, de faire une héparinisation forte. Toutes les autres médications à visée anti ou pro coagulante devraient être exceptionnelles. Il n’existe aujourd’hui aucune preuve que les transfusions de plaquettes, de plasma frais, d’antithrombine III, d’antifibrinolytiques améliore de façon significative les complications hémorragiques des assistances. A l’inverse une anticoagulation trop faible peut entraîner une coagulation dans le circuit au niveau des zones de stase ou de turbulence. Cette coagulation plus ou moins équivalente d’une coagulation intra-vasculaire disséminée consomme les facteurs de coagulation. Elle majore le risque hémorragique et fait en règle diminuer l’héparine ce qui aggrave le phénomène. Ce cercle vicieux ne peut être interrompu que par une héparinisation plus forte et souvent un changement de membrane. Il faut avoir une attitude assez agressive sur les hémorragies abondantes. Elles sont difficiles à traiter car il faut éviter deux écueils :
    • La transfusion de globules pour compenser l’anémie sans apports de plasma risque de diluer les facteurs de coagulation et de favoriser la poursuite de l’hémorragie.
    • L’apport excessif de facteurs de coagulation : plaquettes, plasma frais, éléments du complexe prothrombique, antifibrinolytiques… risque de favoriser les thromboses dans le circuit extra corporel. Ces thromboses sont alors consommatrices de facteurs de coagulation et favorisent la poursuite de l’hémorragie.
    Devant une hémorragie abondante, il faut agir rapidement sur l’hémostase chirurgicale et sur l’hémostase médicale. Il faut corriger les désordres biologiques majeurs, maintenir une héparinothérapie efficace et ne pas hésiter à changer l’oxygénateur. Nous considérons que toute chute des plaquettes (non expliquée par un médicament ou une infection) associée à une chute de la fibrine est une indication à changer la membrane, même si les échanges gazeux sont encore corrects.

     

  2. Les infections sont favorisées par le caractère invasif de la technique. Ce risque est celui de tout malade de réanimation nécessitant une ventilation et des cathéters de façon prolongée.

  3. Les complications neurologiques sont très rares au cours des assistances veino veineuses. Au cours des assistances veino artérielles , les plus fréquentes sont les convulsions, les embolies ne sont pas exceptionnelles et les plus graves sont les hémorragies cérébrales du fait de la nécessité du maintient des anticoagulants.

RESULTATS

Les résultats sont difficiles à évaluer dans notre pays du fait de l’absence d’un registre regroupant toutes les assistances respiratoires pédiatriques. On peut citer l’exemple du registre d’Amérique du Nord qui regroupe plus de 24 000 cas avec des pourcentages de réussite, chez le nouveau-né, de 80 % et même de 90 % dans les centres les plus performants.
Il faut pondérer ces résultats en sachant que le succès est évalué à court terme (malade vivant plus de deux jours après l’arrêt de l’assistance). Il faut aussi savoir que les plus mauvais résultats sont associés à certaines pathologies (hernies diaphragmatiques et cardiopathies congénitales). Enfin les résultats sont moins bons chez l’enfant avec un pourcentage de réussite vers 50%. Quoi qu’il en soit il est indéniable que la mortalité des nouveau-nés a notablement
diminuée depuis les traitements par assistances respiratoires.Dans l’état du Michigan un travail publié en 2003 confirme chez le nouveau-né 82,5% de succés. Ce même travail estime que pour 100 nouveau-nés traités par l’ECMO 38 vies sont sauvées. Les résultats moins spectaculaires restent bons chez le nourrisson et l’enfant. Globalement les traitements par le NO, l’oscillation et le surfactant sont responsables d’une diminution du nombre des assistances.

CONCLUSIONS

Les assistances respiratoires restent des traitements difficiles avec des risques importants. Toutefois ces traitements sont efficaces et irremplaçables. Les efforts doivent s’orienter vers une organisation des centres aptes à les pratiquer de façon à regrouper au mieux les malades nécessitant ces techniques et les compétences.

REFERENCES

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JY Chevalier, Y Durandy, A Batisse, JC Mathe, J Costil Preliminary report : Extracorporeal lung support for neonatal respiratory failure Lancet 1990 ; 335 : 1364-1366

L Gattinoni, A Agostini, A Pesanti et al Treatment of acute respiratory failure with low frequency pressure ventilation and extracorporeal removal of CO2 Lancet 1980 ; ii : 292-294

J Costil, Y Durandy, JY Chevalier Assistance respiratoire extra corporelle chez l’enfant. Cahiers du CECEC 1989 ; 32 115-118

Y Durandy, G Nico, J Kittel, D Castaing Description d’un système de réchauffement pour les circulations extra corporelles utilisable en transplantation hépatique. R B M 1990 ; 12 : 261-262

BT Campbell, TM Braun, RE Schumacher, RH Bartlett, RB Hirschl Impact of ECMO on neonatal mortality in Michigan. J Pediatr Surg 2003 ; 38 : 290-295

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