Comparaison de l'apport d'oxygène pharyngé par différents masques à oxygène

L'oxygénothérapie fait référence à l'administration d'oxygène à des concentrations plus élevées que l'air ambiant. Selon les directives de pratique clinique les plus récentes de l'American Association for Respiratory Care, les indications d'oxygène supplémentaire comprennent l'hypoxémie, les traumatismes graves, l'infarctus aigu du myocarde, la thérapie à court terme et la récupération postopératoire. Bien qu'il existe peu de contre-indications à l'oxygénothérapie, des complications potentielles existent, notamment une dépression ventilatoire chez les patients hypercarbiques, une atélectasie d'absorption et une toxicité de l'oxygène (en particulier chez certains patients recevant des agents chimiothérapeutiques spécifiques). Chez le patient hypoxémique respirant spontanément sans tube endotrachéal, il est important de pouvoir délivrer des concentrations élevées d'oxygène afin d'éviter soit l'intubation, soit le pont vers l'intubation. Un certain nombre de dispositifs de distribution d'oxygène sont disponibles qui ont des propriétés différentes qui les rendent utiles pour différentes situations.

Systèmes à performances variables (faible débit) : les dispositifs à faible débit ont des performances variables car les débits délivrés sont inférieurs au débit inspiratoire de pointe (PIFR) du patient et l'oxygène est dilué par l'air ambiant entraîné autour des dispositifs. PIFR plus élevé (par ex. détresse respiratoire) se traduit par une diminution de la FiO2 délivrée par un appareil à performances variables. La réinhalation du dioxyde de carbone est également possible avec des masques à faible débit à des débits d'oxygène inférieurs. Les systèmes à performances variables comprennent la canule nasale, le masque simple, le masque à réinspiration partielle et le masque sans réinspiration.

Les canules nasales sont couramment utilisées pour les patients stables car elles sont plus confortables, moins irritantes pour la peau et moins anxiogènes que les masques ; ils permettent également au patient de manger, de parler et d'utiliser la spirométrie incitative. La canule nasale peut fournir 24 à 40 % de FiO2 avec des débits allant jusqu'à 6 L/min. Le masque simple est couramment utilisé dans le cadre postopératoire immédiat pour l'oxygène supplémentaire. Plusieurs petits trous de chaque côté du masque ainsi que l'étanchéité imparfaite permettent à l'air ambiant d'être entraîné et à l'air expiré de s'échapper du masque. Les masques simples peuvent fournir 35 à 50 % de FiO2 à des débits de 5 à 10 L/min.1 L'utilisation à long terme des masques peut entraîner des irritations cutanées et des escarres. Le recycleur partiel se compose d'un simple masque avec un sac réservoir, et fournit 40 à 70 % de FiO2 à des débits de 6 à 10 L/min.1 Le recycleur partiel n'est plus utilisé dans de nombreux hôpitaux car la plage d'administration d'oxygène peut être englobée par le simple masque et le non recycleur. Le masque sans réinspiration est similaire au recycleur partiel mais comprend des valves unidirectionnelles qui empêchent l'air expiré de retourner dans le sac réservoir. Le non-recycleur peut délivrer 60 à 80 % de FiO2 à 10-15 L/min.1

Systèmes à performances fixes (haut débit) : En délivrant de l'oxygène à un débit supérieur au PIFR, les systèmes à performances fixes permettent de fournir une FiO2 spécifiée tout au long du cycle respiratoire. Les deux dispositifs couramment utilisés sont le masque Venturi et l'OxyMaskTM. Les masques Venturi utilisent le principe de Bernoulli pour fournir de l'oxygène à des débits élevés à travers une valve Venturi qui a une constriction étroite suivie d'une zone plus large avec des évents qui entraînent l'air ambiant. En raison de la relative facilité d'utilisation et de l'apport constant d'oxygène, ils sont utiles pour les patients atteints de MPOC ou d'autres personnes souffrant d'hypoxémie chronique. Le masque Venturi est capable de délivrer une FiO2 de 24 à 50 %.1 Les masques Venturi ne seront pas testés dans cette étude.

L'OxyMaskTM est un appareil relativement nouveau qui utilise le diffuseur Venturi avec une conception de masque ouvert à cinq volets, qui permet au patient de parler et peut provoquer moins de claustrophobie que les masques plus fermés. OxyMaskTM est capable de fournir 25 à 80 % de FiO2 à des débits de 1,5 à 15 L/min. Un masque fermé avec une étanchéité parfaite pourrait théoriquement délivrer 100% de FiO2. Aux fins de cette étude, un circuit Jackson Rees sera utilisé pour fournir de l'oxygène à un masque d'anesthésie. Le circuit Jackson Rees (également appelé circuit Mapleson F) est couramment utilisé pendant le transport pour fournir de l'oxygène du réservoir d'oxygène aux patients intubés. Ce circuit se compose d'un tube relié à un sac de ventilation manuelle qui peut être pressé pour fournir un flux de gaz sous pression au patient. Le sac est équipé d'une valve de limitation de pression réglable, qui permet au prestataire de contrôler la pression délivrée en serrant le sac.

Mesure de la FiO2 : Il a été établi que la FiO2 obtenue avec une canule nasale ne diffère pas significativement selon que le sujet respire par la bouche ou par le nez. Cette propriété n'a pas été établie pour les masques. Avec un masque fermé, la FiO2 obtenue serait également la même quelle que soit la respiration par la bouche ou par le nez. Avec un masque ouvert, il faut faire l'hypothèse que la concentration en oxygène est égale au niveau du nez et de la bouche afin d'assurer l'équivalence de la respiration buccale et nasale. En outre, des études antérieures sur les systèmes de distribution d'oxygène ont utilisé une variété de méthodes pour mesurer la FiO2. D'après une revue de la littérature des dispositifs d'apport d'oxygène évoqués ci-dessus, seule la canule nasale a été étudiée par mesure d'oxygène au niveau du pharynx, alors que les autres masques ont été étudiés par mesure d'oxygène au niveau des lèvres.

Justification de l'étude : les études sur OxyMaskTM ont déterminé la FiO2 en fonction du gaz prélevé au niveau des lèvres. Cependant, en raison de la possibilité de mélange de gaz et/ou de respiration nasale avec la conception du masque ouvert, il n'est pas clair si le gaz prélevé au niveau des lèvres est le même gaz qui arrive à la trachée, qui est l'emplacement le plus cliniquement pertinent. Le gaz inspiré de la trachée est ce qui est réellement vu par les alvéoles et participe à l'oxygénation du sang. Le mélange de gaz semblerait plus probable avec une conception de masque ouvert comme l'OxyMask. Une étude comparant la FiO2 pharyngée entre les masques démontrerait plus précisément la FiO2 efficace que les données actuellement disponibles. Cela, à son tour, informera mieux les cliniciens périopératoires de la meilleure approche pour maximiser l'apport d'oxygène à nos patients postopératoires gravement malades qui ont besoin d'oxygène supplémentaire pour traiter ou prévenir l'hypoxie systémique.

Conception de l'étude : les enquêteurs mesureront la FiO2 à l'état d'équilibre dans le pharynx et au niveau des lèvres simultanément sur chaque sujet alors qu'ils subissent séquentiellement chacune des conditions d'apport d'oxygène suivantes : 1) air ambiant ; 2) oxygène à haut débit et masque simple ; 3) masque à oxygène à haut débit et sans recycleur ; 4) oxygène à haut débit et OxyMask ; et 5) masque d'oxygène et d'anesthésie à haut débit avec serre-tête et circuit Jackson Rees.

Population à l'étude : L'étude comprendra jusqu'à 20 sujets. Une différence moyenne de 10 % de FiO2 pharyngée entre l'un des masques sera considérée comme cliniquement importante. L'écart type attendu de la FiO2 intra-sujet est de 3,5 %. Avec un critère de signification de 0,05, 10 sujets fourniraient plus de 90 % de puissance pour détecter une différence moyenne de 10 %.

Cadre : L'étude se déroulera dans une salle d'opération entièrement équipée avec un appareil d'anesthésie dont l'utilisation par les patients a été approuvée par le contrôle des infections et le génie biomédical. Il est situé dans la zone sud du bloc opératoire du pavillon Kohler à l'OHSU et est équipé de l'appareil d'anesthésie Datex Ohmeda et de l'analyseur de gaz Poet qui seront utilisés pour l'étude. L'étude sera menée après les heures d'ouverture pour éviter tout conflit avec les soins chirurgicaux aux patients. Les capteurs d'oxygène seront calibrés avant que chaque sujet ne soit testé.

Recrutement : les sujets seront recrutés dans le service périopératoire de l'OHSU. Des dépliants publicitaires seront distribués dans chaque bloc opératoire.

Consentement : Le processus de consentement sera entrepris par des personnes ayant une protection appropriée des sujets humains et une formation HIPPA, et effectué en personne sur le campus de l'OHSU ou par téléphone. Les sujets peuvent se retirer de l'étude à tout moment.

Procédures : Les sujets participeront chacun à une journée d'étude et nécessiteront une heure par sujet. Les sujets resteront NPO pendant au moins 6 heures avant leur période d'étude. Les caractéristiques du sujet seront enregistrées. L'appareil d'anesthésie sera allumé et le capteur d'oxygène de l'analyseur de gaz sera calibré. Les signes vitaux de base (HR, BP, SpO2) seront mesurés. Le VEMS et la CVF seront mesurés avec l'appareil d'anesthésie et un circuit standard, en utilisant la pièce en Y comme embout buccal. Le protocole suivant pour l'échantillonnage de gaz sera utilisé : une ligne d'échantillonnage de gaz sera fixée à une extrémité à l'analyseur de gaz et à l'autre extrémité à un cathéter d'aspiration de 8 French, qui sera lubrifié avec de la gelée de lidocaïne à 2 %. Ce cathéter nasal sera inséré à travers une narine, avec la position de la pointe immédiatement derrière la luette. Le placement sera confirmé en visualisant l'extrémité du cathéter à l'aide d'une lampe-stylo et en demandant au sujet d'ouvrir largement la bouche et de dire "Ah". Si nécessaire, un abaisse-langue sera utilisé. Si le cathéter ne peut pas être visualisé, il sera inséré à une profondeur standard de 9 à 10 cm. Le cathéter nasal sera fixé au visage du sujet. Une deuxième ligne d'échantillonnage de gaz sera collée sur le visage du sujet et positionnée de manière à ce que l'échantillonnage se produise au niveau des lèvres du patient. Une fois le placement des deux cathéters d'échantillonnage confirmé, le sujet respirera l'air ambiant normalement pendant 90 secondes et la FiO2 sera mesurée sur une période de 30 secondes. Le sujet ne recevra pas d'instructions sur l'utilisation de son nez ou de sa bouche pour respirer, car les patients à l'hôpital ne sont généralement pas informés de la manière de respirer. Par la suite, les tests des différents masques à oxygène seront effectués avec de l'oxygène réglé à haut débit (15L/min) à travers un masque simple, un masque sans recycleur, un OxyMask et un masque d'anesthésie avec serre-tête et circuit Jackson Rees. Étant donné que le cadran d'oxygène auxiliaire sur l'appareil d'anesthésie ne monte que jusqu'à 10 L/min, une vanne d'oxygène réglable de 15 L/min sera fixée directement à la ligne principale d'alimentation en oxygène dans la salle d'opération. Après la mise en place de chaque masque et le démarrage du débit élevé d'oxygène, le sujet respirera normalement pendant 90 secondes, puis la FiO2 sera mesurée au cours des 30 secondes suivantes, de la même manière que pour le contrôle de l'air ambiant. À la fin de chaque période d'essai, chaque sujet sera invité à prendre une seule respiration de capacité vitale (en commençant par une expiration maximale et suivie d'une inspiration maximale). Entre les tests de chaque masque, il y aura une période de respiration d'air ambiant de cinq minutes comme période de lavage et pour confirmer la stabilité de l'état hémodynamique (mesure de la TA et de la FC). Les données démographiques à obtenir comprennent la taille (cm), le poids (kg), l'âge, le sexe et l'origine ethnique autodéclarée. La pression artérielle, la fréquence cardiaque et la saturation en oxygène seront enregistrées au départ et avant et après chaque essai de masque. La mesure initiale du VEMS/CVF sera effectuée sur tous les patients avant le début de l'étude et enregistrée. Les données FiO2 seront téléchargées numériquement de l'analyseur de gaz vers une feuille de calcul Excel. Si cela n'est pas possible, le pourcentage d'oxygène sera enregistré manuellement lors de chaque respiration pour déterminer la plage des pourcentages d'oxygène (minimal et maximal) pendant les deux phases de ventilation, pendant la période de mesure de 30 secondes. La fréquence respiratoire pendant le temps de mesure sera également enregistrée. À la fin de la période d'échantillonnage de 30 secondes, une mesure finale sera prise pendant une respiration forcée de capacité vitale.

Analyse des données : la phase de ventilation sera définie à l'aide du tracé de capnographie, qui s'affiche en même temps que la mesure de l'oxygène inspiré. La concentration maximale et minimale en oxygène sera moyennée pour l'inspiration, pendant l'essai de respiration au masque de 30 secondes, pour chaque sujet. Ces valeurs seront moyennées dans le groupe pour chaque intervention afin de définir des statistiques pour l'ensemble du groupe. Les valeurs enregistrées lors de la ventilation à volume courant normal seront analysées séparément des valeurs enregistrées lors de chaque ventilation de capacité vitale forcée. Le test d'analyse de la variance et l'analyse post-hoc appropriée seront utilisés pour déterminer la différence entre la FiO2 administrée par chaque masque testé.