Humidification des voies aériennes en anesthésie

REVUE

© Masson, Paris. Ann Fr Anesth R6anim, 7 : 393-400, 1988

Humidification des voies a

riennes en anesth

sie

Humidification of inhaled anaesthetic gases F. D'ATHIS, J.E. DE LA C O U S S A Y E

Dopartement d'Anesth6sie-R6animation, CHRU, 5, rue ~Hoche, BP 26, F 30006 Nimes Cedex

SOMMAIRE

1. Intdr6t de l'humidification des gaz inspirds 1.1. Effets de la ventilation avec des gaz secs sur l'appareil bronchopulmonaire 1.2. Effets de la ventilation avec des gaz secs sur le maintien de I'hydratation et de la tempdrature de l'organisme Mots cl6s: V E N T I L A T I O N T O I R E : bronches.

2. Rdalisation de l'humidification des gaz inspirds 2.1. Circuits fermds ou semi-fermds 2.2. Echangeurs de chaleur et d'humidit6 2.3. Humidificateurs 2.3.1. Humidificateurs chauffants 2.3.2. Ndbuliseurs 3. Conclusion

A R T 1 F 1 C I E L L E : respirateurs,

humidification ; S Y S T E M E

RESPIRA-

Le r61e des voies a6riennes sup6rieures, et en particulier des fosses nasales, est d'humidifier, de rdchauffer et de purifier l'air inspir6. Ce r61e e s t ddvolu g la muqueuse, dont les caract6ristiques (6paisseur, glandes, vascularisation, pr6sence ou non de cils vibratiles) varient d'une extrdmit6 l'autre du tractus respiratoire. Ces variations de structure sont li6es aux diffdrentes vitesses du flux gazeux et ~ son contenu en vapeur d ' e a u qui, s'ils sont l'objet d'un changement durable, comme dans le cas d'une trachdotomie par exemple, peuvent entrainer des modifications de la muqueuse. Lors d ' u n e anesth6sie gdndrale, les gaz d61ivr6s sont s e c s et les voies aeriennes supdrieures sont souvent court-circuit6es par une sonde d'intubation. La dur6e habituelle d'une anesthesie ne permet pas la muqueuse de s'adapter ~ ces nouvelles conditions. De plus, cette muqueuse ne remplit plus sa fonction en cas de choc, d'hypovol6mie ou de d6shydratation. Une humidification des gaz inspir6s, dont le ben6fice a 6t6 reconnu depuis longtemps en p6diatrie, est donc logique. Lorsqu'on parle d'humidit6 d'un gaz, il faut savoir s'il s'agit d'humidit6 absolue ou relative. L'humidit6 absolue est le poids d'eau contenue dans un certain volume de gaz, ind6pendamment

du degr6 de saturation. Elle est exprim6e le plus souvent en mg • 1 ~, plus rarement en g • m -3. La valeur de saturation, ~ une temp6rature donnde, est la quantit6 maximale d'eau pouvant exister sous forme gazeuse dans un certain volume d'air. L'humidit6 relative est le rapport, exprim6 en pourcentage, de l'humidit6 absolue h la valeur de saturation. Ainsi un litre d'air satur6 (100 % d'humidit6 relative) h 37 °C contient 44 mg de vapeur d'eau ; fi 20 °C, il n'en contient plus que 23,4 g. I1 existe donc une relation 6troite entre la temp6rature et le degr6 hygrom6trique d'un gaz. Le contenu en eau augmente exponentiellement avec la tempdrature (fig. 1). La portion verticale de cette courbe correspond ~ la temp6rature corporelle, permettant de larges variations d'hygromdtrie pour de faibles variations de temp6rature ; cela permet de comprendre la grande efficacit6 des voies respiratoires dans l'humidification des gaz inspirds. L'air ambiant est normalement satur6 /t 45 %, ce qui correspond ~ une teneur en eau de 8,8 m g . 1-I d air ~ une temp6rature de 2 2 ° C . Lors de sa p6n6tration dans les voies respiratoires, il est progressivement rdchauff6 et humidifi6 pour atteindre au niveau des bronches 100 % d'humidit6 relative, soit 44 m g • H20 • 1-I d'air fi 37 °C

Re£u le 10 novembre 1987 ; accept6 apres rdvision le 17 mai 1988.

TirOs ~ part: F. d'Athis.

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F. D'ATHIS, J.E. DE LA COUSSAYE

VAPEUR D'EAU

(m!

H20.l J)

50 "_ 45 40 35 30 25 20 15 10 5

TEMPERATURE ( ° C ) o

, ........

10

15

,

20

,

,

25

,

30

,.

35

40

F i g . . l. - - Variation du degr6 hygrom6trique d ' u n gaz en fonction de sa temp6rature.

[17]. La vaporisation de l'eau et le rEchauffement des gaz entrainent un refroidissement de la muqueuse, limit6 par la restitution d'eau et de calories par l'air expirE. 1. INT~RI~T DE L'HUMIDIFICATION DES GAZ INSPIRI=!:S

Lorsque les voies respiratoires supdrieures sont court-circuitdes par une sonde d'intubation, l'air froid et sec pEn~tre directement dans les bronches et, surtout en cas d'hyperventilation, provoque des consequences locales et gEnErales d'autant plus intenses que l'intubation trachEale est prolongde. L'humidification des gaz inspires a pour but de prEvenir l'altEration de l'6pithdlium trachEobronchique et de conserver l'eau et la chaleur expirEes. 1.1. Effets de la ventilation avec des gaz secs sur I'appareil bronchopulmonaire

L'ass6chement de la muqueuse trachEobronchique par de l'air froid et sec provoque une diminution prEcoce de la production de mucus dont la viscosit6 augmente, un arr~t progressif de l'activitE ciliaire, puis une destruction des ciis vibratiles en cas d'exposition prolongEe. Ces lesions ont 6tE 6tudiEes chez le chien [52]. LimitEes tout d'abord la trachEe et aux bronches proximales, elles s'Etendent ensuite aux bronches distales. L'Epaississement du mucus et le ralentissement de l'activitE ciliaire provoquent un encombrement qui augmente les resistances bronchiques et g~ne l'humidi-

fication du flux gazeux. Les anomalies du rapport "QA/0 ainsi crddes diminueraient la sEcrEtion de surfactant. Chez l'homme anesthEsi6, on a pu 6tablir une relation exponentielle entre le degr6 hygromdtrique des gaz inspires et le pourcentage de destruction cellulaire de la muqueuse trachEobronchique [9]. Ces lesions augmentent avec la durEe de l'anesthEsie et l'importance de la ventilation. Chez le chien, la temperature de Fair inspire modifie la compliance statique et la capacit6 rEsiduelle fonctionnelle. Une diminution de ces deux param6tres a ainsi 6t6 montrEe lots de ventilations avec de l'air froid, mais 6galement lorsque la temperature 6tait tr6s 61evde [38]. Lorsque la temperature atteint ou dEpasse 40 °C, une diminution de l'activit6 ciliaire [29], ainsi qu'une dilution et une inactivation du surfactant liEes ~ la condensation de l'eau dans les voies respiratoires surviennent [23, 52]. Cela a conduit la plupart des auteurs ~ proposer de maintenir les gaz inhales une temperature comprise entre 25 et 30 °C avec une saturation de 100 %, ce qui revient g apporter 23 fi 30 m g . H 2 0 • 1-I d'air [12, 52]. En l'absence de test precis, l'incidence clinique de la presence ou non d'une humidification est difficile /l apprdcier dans le cadre de l'anesthEsie [26]. Certains auteurs ont pu Etablir une relation entre l'humidification des gaz inspires et la survenue de complications pulmonaires postopEratoires [11]. Cette constatation n'a pas 6tE retrouvEe par d'autres auteurs, dont les rEsultats Etaient, il est vrai, bases sur des constatations uniquement radiologiques et portaient sur une sErie plus limitee [32]. Un autre argument est le fait que l'inhalation d'air ~ 23 °C et 30 % seulement d'humidit6 relative accentue le bronchospasme induit par l'exercice chez l'asthmatique [50]. 1.2. Effets de la ventilation avec des gaz secs sur le maintien de I'hydratation et de la temp6rature de I'organisme

La perte hydrique pulmonaire est dans les conditions habituelles d'environ 30 mg • 1-~ [18]. Pour un adulte respirant de l'air ~ la temperature ambiante satur6 ~ 50 %, cela correspond ~ un deficit horaire de 13 g H20, voire de 16 g en cas de circuit ouvert. Cette dEpense augmente en cas d'administration prEalable d'atropine, probablement par ElEvation de la temperature de la muqueuse. Dans les conditions habituelles, cette perte est facilement compensEe par les liquides perfusds durant l'intervention ; ce n'est pas toujours le cas chez le nourrisson [34]. L'Evaporation de l'eau utilisde pour l'humidification des gaz inspirEs consomme des calories. Par exemple, une ventilation de 8 1 - m i n -l avec des gaz secs ~t 20 °C absorbe fi chaque heure, pour amener ces gaz ~ 37 °C et 100 % d'humidit6 relative, environ 50 kJ (soit 12 kcal), dont 40 pour l'6vaporation et

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10 pour le rdchauffement. Cette consommation de calories contribue /a la constitution de l'hypothermie perop6ratoire, l'anesth6sie limitant l'augmentation de la thermogen6se. Les consdquences de cette hypothermie, qui interviennent surtout lors du r6veil, se manifestent par la survenue de frissons. La survenue de ces frissons serait davantage en rapport avec l'intensit6 de la remont6e thermique durant la premi6re heure postop6ratoire qu'avec le degr6 initial d'hypothermie de l'op6r6 [33]. Cependant il a 6t6 montr6 que l'humidification des gaz inhal6s permettait de diminuer la perte thermique et la frdquence d'apparition des frissons lors du r6veil [12, 40]. Dans cette optique, certains conseillent de porter la temp6rature des gaz inhal6s ~ 37 °C [49]. Le gain calorique important ainsi obtenu par voie respiratoire est cependant contest6, car mesur6 par capteur nasopharyng6 [27]. Dans une 6tude comparant deux s6ries de sujets, la dur6e du sdjour en salle de r6veil a pu 6tre r6duite de 58 min en moyenne chez les op6r6s dont la temp6rature avait 6t6 maintenue plus 61evde de 0,5 °C durant l'anesth6sie grfice un humidificateur chauffant [15]. Ces r6sultats doivent 6tre confirm6s.

sod6e et celle lib6r6e par la r6action de neutralisation du CO2. L'humidit6 des gaz inspir6s augmente en cours d'utilisation, passant dans un circuit-filtre de 30 % environ en d6but d'utilisation h 60 % apr6s 90 rain d'anesth6sie. Cela s'explique par la r6duction du d6bit des gaz frais, le passage obligatoire des gaz frais ~ travers l'absorbeur et l'humidification pr6alable du circuit. En effet, les facteurs augmentant i'humidit6 sont une temp6rature ambiante 61ev6e, un faible d6bit de gaz frais, une ventilation par minute (VE) importante (un fort d6bit traversant l'absorbeur r6cup6re davantage d'humidit6) et un m6tabolisme de base 61ev6. A l'inverse, les facteurs qui diminuent l'humidit6 sont une temp6rature ambiante basse, la condensation de l'eau darts des tuyaux froids, l'admission des gaz frais apr6s l'absorbeur et l'utilisation d'un d6bit de gaz frais important. Afin d'am61iorer les performances du circuit-filtre, plusieurs artifices ont 6t6 imagin6s. L'un d'eux consiste ~ 6viter le refroidissement du tuyau inspiratoire, et donc la condensation, en le faisant passer h l'int6rieur du tube expiratoire [10]. Le double passage des gaz dans l'absorbeur h chaux sod6e augmente la r6cup6ration de chaleur et d'humidit6 [12]. L'utilisation d'un ~
2. RF-.ALISATION DE L'HUMIDIFICATION DES GAZ INSPIRITS

Plusieurs moyens permettent de r6aliser cette humidification. La perte hydrique et calorique peut 6tre limitde par la r6inhalation partielle ou totale des gaz expir6s, l'utilisation de chaux sod6e dans le circuit, l'interposition d'un 6changeur de chaleur et d'humidit6 ou le recours /~ un humidificateur. 2.1. Circuits fermes ou semi-ferm6s

Les syst6mes les plus efficaces pour humidifier les gaz inspir6s sont ceux comportant un absorbeur chaux sod6e. Dans ce type de circuit, on trouve en effet trois sources d'humidit6 : celle de Fair expir6, l'eau incorpor6e initialement ~ la chaux

Tableau I. - - Comparaison du degr6 d'humidite obtenu avec diff6rents types de circuit chez I'adulte sous anesthesie gen6rale

Circuit

Temp6rature (°C)

Pression de vapeur d'eau

Humidit6 relative Humidit6 absolue (%) (mg -1-1)

Nombre de malades

(mmHg) Magill Bain Semi-ferm6 sans circulateur Semi ferm6 avec circulateur Ferm6 sans circulateur Ferm6 avec circulateur -t- SD. D'apr6s FLYNN et MORRIS [19].

28,3 27,5 26,4 26,4 27,9 28,2

+ 2,3 + 0,3 + 1,3 + 1,3 +- 0,9 + 0,7

15,5 16,9 10,0 19,6 21,6 24,4

-+ 3,5 + 3,5 + 3,1 + 2,5 + 2,4 + 2,0

34-69 65-75 32-55 60-106 65-75 75-100

14,7 15,9 9,5 18,8 20,5 23,3

+ + + + + +

3,3 3,4 3,0 2,4 2,3 1,8

15 6 9 9 5 5

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est suffisante pour des volumes courants 61evds et une tempdrature ambiante supdrieure fi 22 °C [51]. Avec ce type de circuit, le faible ddbit de gaz frais (0,5 g 2 1 . min -~) permet une humidification rapide et efficace [2]. Avec un circuit semi-fermd classique dans leque! le ddbit de gaz frais est de 4,5 ~ 6 1 • min -t, 1 humidification est insuffisante lors d'anesthdsies de courte durde. Cependant des taux d'humidit6 de 24 ?a 26 m g . H20 • 1-~ ont 6td obtenus, chez l'adulte comme chez l'enfant, aprds la 30 e minute d'utilisation [42]. L'humidification est encore plus faible en cas d'utilisation d'un circuit ouvert. Ainsi on a pu montrer qu'une perte hydrique de 28 rag. H2 O - 1-I en circuit ouvert correspondait ~ 13,2 mg • 1-l en circuit semi-ferm6 et ~ 8,8 mg • 1-1 en circuit fermd [14]. Dans le cas d'un circuit de Bain, malgr6 la situation du tuyau d'alimentation en gaz frais g l'int6rieur du circuit -expiratoire, l'humidit6 n'est que de 13 m g . 1-~ environ, en raison de la n~cessit6 d'utiliser un ddbit en gaz frais important (1,5 ~ 2 fois la VE) afin d'dviter, en ventilation spontande, une hypercapnie [54]. Le degr6 d'humidit6 atteint dans les gaz inhalds est donc un critdre g considdrer dans le choix d'un circuit anesthdsique [3]. 2.2. Echangeurs de chaleur et d'humidite

Le principe de ces appareils est de se substituer aux cavitds nasales court-circuitdes, d'ofi leur nora de ~ nez artificiels ~. Imaginds il y a une vingtaine d'anndes pour humidifier Fair inhald par des sujets trachdotomis6s, ils ont 6td ensuite proposals dans le mdme but en anesthdsie. Intercalds entre le circuit de l'appareil d'anesthdsie ou du respirateur et la sonde trachdale, ils offrent au passage gazeux une large surface d'un matdriau qui retient la chaleur et l'humidit6 des gaz expirds pour les restituer lots de l'inspiration suivante. Par ddfinition donc, les dchangeurs ne peuvent rendre que ce qu'ils re~oivent et se rdvdlent moins efficaces chez les sujets hypothermiques ou ddshydratds. Deux procddds ont dtd utilisds pour conserver l'humidit6 des gaz expirds [39]. Dans les premiers 6changeurs, les gaz expirds 6taient refroidis par l'dchangeur au niveau duquel les gouttelettes d'eau se condensent : les gaz inspirds 6taient rdchauffds et humidifids grfice /i cette condensation. Dans les 6changeurs plus rdcents, les moldcules d'eau des gaz expirds se lient fi un filtre hygroscopique, qui les relargue lots de l'inspiration. Un 6change de calories se fait simultandment. Ces appareils se sont rdv61ds plus efficaces que les pr6cddents. Les mailles de l'dchangeur doivent avoir une taille suffisamment petite pour retenir les moldcules d'eau sans offrir de rdsistance excessive au ddbit gazeux, mdme aprds plusieurs heures d'utilisation. Un dchangeur de conception plus r6cente fait appel /l des fibres de cdramique hydrophobes qui jouent 6galement le rdle de filtre bactdrien [5, 13,

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20, 44]. En effet, les 6changeurs hygroscopiques ne se sont pas rdvdlds, ~ l'usage, capables d'arrdter les bactdries et ne dispensent donc pas de la stdrilisation des appareils respiratoires [7]. L'efficacitd des 6changeurs hygroscopiques ou hydrophobes augm.ente avec leur volume : elle diminue lorsque la VE de l'opdr6 augmente [13, 36, 44, 55]. On a ainsi constat6 que la simple addition ~t un circuit ouvert d'un espace mort de 90 ml pouvait doubler le contenu en eau de l'air inspir6 [4]. Pour des ~'E 61evdes, les 6changeurs, dont le volume propre est important (90 ~ 100 ml), sont donc les plus efficaces [36, 39, 55]. Cet espace mort n'entraine pas d'616vation notable de Paco 2 chez l'adulte [43], mais interdit leur utilisation chez l'enfant. I1 existe cependant des 6changeurs adaptds ~ la pddiatrie et dont l'efficacit6 parait satisfaisante durant l'anesthdsie [21, 53]. La possibilit6 d'une 61dvation anormale des rdsistances au ddbit gazeux a 6t6 dvoqu6e [6]. En fait c e t incident dtait lid g l'utilisation conjointe d'un humidificateur, qui doit dtre 6vit6e, de mdme que celle d'un ndbuliseur [20]. Ainsi ces appareils procurent au mieux une humiditd de 28 ~ 32 mg • H20 • 1-~ pour une "QE de 6 1 • rain -1 [13, 55]. Ils permettent de conserver les calories perdues lors de l'expiration, g condition que le ddbit de gaz frais ne soit pas excessif [25]. Contrairement aux humidificateurs chauffants, ils ne permettent pas d'dlever la tempdrature des gaz inspirds au-dessus de celle des voies respiratoires de l'opdrd ; leur efficacit6 dans la lutte contre l'hypothermie est donc limitde [22]. Ils sont simples, ldgers, peu encombrants et ne ndcessitent aucune source d'dnergie. Etant destinds l'usage unique, le cofit de leur utilisation n'est cependant pas ndgligeable.

2.3. Humidificateurs

lls sont reprdsentds par deux types d'appareils : les humidificateurs chauffants et les ndbuliseurs. Les humidificateurs chauffants utilisent le principe de la vaporisation ; ils gdndrent donc des moldcules d'eau. Les ndbuliseurs produisent un adrosol, c'est-~-dire de l'eau sous forme de particules ou de gouttelettes. 2.3.1. Humidificateurs chauffants

Leur principe est d'exposer les gaz /~ une large surface d'eau, de fa~on & les saturer de vapeur d'eau ~ 100 %. Ils utilisent le plus souvent une 6nergie 61ectrique. Leur efficacit6 ddpend de la surface de contact entre les 616ments liquide et gazeux, du temps de contact et de la tempdrature. La surface de contact gaz-eau peut dtre augmentde en utilisant un diffuseur dans lequel le gaz est dispers6 dans l'eau pour former de petites bulles (appareils de type ~ cascade ~). Un autre systdme

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A

B

Fig. 2. - - Mod6les d'humidificateur chauffant utilisant : A) un diffuseur, B) un disque anim6 d'un mouvement rotatoire.

consiste ~ utiliser un disque anime d'un mouvement rotatoire, dont la force centrifuge aspire l'eau pour la disperser sous forme de gouttes (fig. 2) [56]. Ces appareils assurent un chauffage de l'eau pour compenser le refroidissement provoque par la vaporisation. La temperature de l'eau doit pouvoir atteindre 37 °C ou plus. Un thermostat place dans le circuit inspiratoire, le plus pres possible de la sonde d'intubation, permet de verifier la temperature des gaz inhales. Un systeme d'alarmes haute et basse est necessaire ~t ce niveau [45]. En effet, alors qu'une temperature trop basse rend l'humidification inefficace, une temperature excessive des gaz inhales (> 41 °C) peut entra~ner des lesions des muqueuses [31, 46]. Ce type d'accident a ete decrit au cours de la ventilation artificielle, lorsque le flux gazeux administre de fa~on intermittente devenait continu, lors de manoeuvres d'aspiration tracheale par exemple [48, 53]. L'introduction d'un humidificateur dans un circuit anesthesique de type Bain ou un circuit-filtre pour adulte ou enfant augmente le volume de compression, surtout dans un circuit-filtre [16]. II convient donc d'utiliser des humidificateurs ayant un faible volume et des tubes rigides. Chez l'enfant en particulier, il est necessaire d'augmenter le volume courant et la VE en cas de ventilation artificielle. Un risque de decomposition de l'halothane introduit dans le circuit a ete signal& Constate avec l'utilisation d'un modele d'humidificateur, ce phenomene n'a pas ete retrouve avec les autres appareils etudies, meme pour des temperatures elevees (45 °C) [30]. Les humidificateurs chauffants permettent de delivrer 30 mg - H20 • 1 ~ avec les debits habituel-

397

lement utilises en anesthesie [56]. Cette humidite est d'autant mieux conservee que le debit gazeux est plus eleve, car le temps de passage dans les tuyaux, donc la condensation, est ainsi diminue. En effet, le principal inconvenient de ce type d'appareils est de donner lieu ~ une condensation importante par reffoidissement des gaz charges d'humidite sur les parois des tuyaux. L'eau de condensation peut obstruer le circuit, voire s'ecoulet dans la trachee, d'o~ la necessite de bien placer les pieges ~ eau et de les vidanger souvent. Cet inconvenient peut ~tre pallie par la mise en place d'une resistance, qui maintient une temperature adequate dans le circuit inspiratoire. La relative complexite de ces appareils necessite une maintenance soigneuse. Quelques cas d'hypercaphie ont ete rapportes, par fuite de gaz~frais lots de l'utilisation d'un circuit ouvert ou semi-ferme [37, 41] ou par contamination des gaz inspires par les gaz expires dans un circuit-filtre [35]. Enfin, la contamination de l'eau du reservoir (par pseudomonas en particulier) est favorisee par le maintien d'une temperature autour de 37 °C. Or, bien que la transmission aerienne des bacteries represente un risque faible en l'absence de particules, on a pu montrer que la contamination du circuit-patient etait possible ~ partir de souches bacteriennes contenues dans le reservoir d'un humidificateur chauffant [1]. 2.3.2. Nebuliseurs

Un aerosol est un systeme dans lequel le milieu de dispersion est un gaz et dont la phase dispersee est constituee par des particules liquides plus ou moins fines; c'est donc une suspension de particules liquides dans un gaz. La stabilite d'un aerosol depend, entre autres, de l'uniformite et de la limitation de finesse de ses particules. Si les particules sont de finesse differente, elles s'agglom~rent pour former des gouttelettes plus volumineuses qui se deposent sur les parois de l'arbre tracheobronchique. On peut ainsi considerer que les particules d'un diametre superieur ~ 10 I~m se deposent dans les voies respiratoires superieures. Seules les particules d'un diam~tre inferieur ~ 5 t~m atteignent les bronchioles et partiellement les alveoles. Les particules de taille inferieure ~ 1 p~m penetrent dans les alveoles, mais seraient en grande partie 61iminees lors de l'expiration [26]. Le principe de fonctionnement des nebuliseurs repose sur deux mecanismes principaux : l'effet Venturi et les ultrasons.

N#buliseurs pneumatiques. La plupart de ces nebuliseurs fonctionnent selon le principe de l'effet Venturi. Un jet de gaz, delivre sous une pression d'environ 3 k g . cm -2, aspire dans un tube capillaire le liquide, qui est pulverise ~ la sortie d'une buse par projection sur un obstacle (fig. 3) [28]. Le liquide est ainsi mecaniquement divise (nebulise) sous Feffet du choc et forme un aerosol dont

398

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Fig. 3. - - ModUle de n6buliseur utilisant l'effet Venturi.

la taille des particules varie entre 5 et 10 ixm. I1 .est donc instable. Un r6sultat similaire peut ~tre obtenu en faisant sortir les gaz sous pression par un orifice h travers une mince couche d'eau, qui est pulv6ris6e par projection sur un obstacle comme dans le cas pr6c6dent. Ces appareils n6cessitent une source de gaz sous pression. Dans le cas d'une ventilation contr616e, le d6bit propulsant l'a6rosol (8 1 • min -1 ou plus) modifiera le volume courant affich6 et le courant gazeux ininterrompu laissera 6chapper durant la phase expiratoire une partie de l'a6rosol. Ces appareils produisent g6n6ralement une humidification ne d6passant pas 30 mg H 2 0 • 1-1. Ils sont simples et relativement peu on6reux et permettent des d6bits d'a6rosol 61ev6s (jusqu'h 20 1. min-1). Cependant les orifices des tubes capillaires peuvent s'obstruer, diminuant l'efficacit6 de l'humidification. Enfin tous ces n6buliseurs ne permettent pas le r6chauffement des gaz inhal6s.

N#buliseurs ultrasoniques. Le principe des n6buliseurs h ultrasons est de laisser tomber, par l'interm6diaire d'un tube capillaire, des gouttes d'eau sur une plaque anim6e d'un mouvement vibratoire rapide (fig. 4) [28]. I1 se forme ainsi un a6rosol constitu6 de tr6s fines gouttelettes dont le diam~tre, inversement proportionnel h la fr6quence des vibrations, varie h l'int6rieur de limites tr6s 6troites : 0,8 h 1 I~m en principe (bien qu'en r6alit6 il semble que leur taille soit plut6t de 5 I~m). L'appareil peut n6buliser jusqu'h 12 goutt e s . min -~. Ces n6buliseurs peuvent 6tre inclus dans un circuit de respirateur sans perturber les d6bits gazeux. Les gaz respiratoires servent de vecteur et entratnent l'a6rosol produit p e n d a n t la phase inspiratoire, alors que l'a6rosol produit pendant la phase expiratoire s'accumule au fond de la chambre de n6bulisation. Etant donn6 la forte densit6 de l'a6rosol, une hyperhydratation est possible chez le nourrisson ou le sujet en restriction hydrique. Ces appareils sont complexes, demandent un r6glage fr6quent et sont d'un cofit 61ev6. Le risque de contamination bact6rienne existe

-1 GI~N~:RATEUR ULVRASONlaUE

Fig. 4. - - Mod61e de nEbuliseur ultrasonique. puisque les gouttelettes de l'adrosol peuvent vdhiculer des germes, jusque dans les alvdoles pour les plus fines. Or ces appareils ne sont pas tr6s faciles nettoyer ou fi st6riliser. 3. C O N C L U S I O N

Quel syst6me utiliser et dans quel cas ? Lorsque l'anesth6sie ne doit pas d6passer 1 h, il ne semble pas n6cessaire d'humidifier les gaz inspir6s. Pour une dur6e plus longue, l'emploi d'un circuit ferm6 ou semi-ferm6 permet de limiter les pertes d'eau et de chaleur. Chez l'adulte, ce crit6re pourrait sembler suffisant pour pr6f6rer le circuit ferm6 un circuit ouvert incluant un humidificateur [3]. En fait, d'autres 616ments importants doivent ~tre consid6rfis dans le choix d'un circuit anesth6sique. L'emploi d'un circuit ferm6 dispense en tout cas du recours ~ un autre moyen d'humidification des gaz inspir6s. Lors de l'utilisation d'un circuit ouvert, il est justifi6 d'employer un appareillage permettant d'6viter l'inhalation de gaz secs et froids. Les 6changeurs de chaleur et d'humidit6 sont une solution 616gante si la voie respiratoire n'est pas retenue pour lutter contre l'hypothermie, l'emploi de ces appareils ne permettant que de

HUMIDIFICATION DES VOLES AERIENNES EN ANESTHI~SIE

conserver la chaleur 6mise lors de l'expiration. Leur coflt devient acceptable, dans la mesure oft ils dispensent de l'utilisation d'humidificateurs pour la plupart des op6r6s. Le choix d'un 6changeur arr6tant les bact6ries permet en outre, non seulement de pr6venir une contamination bact6rienne des voies respiratoires, mais aussi d'6viter la st6rilisation des appareils d'anesth6sie. Lorsqu'un r6chauffement est d6sir6, il faut avoir recours ~ un humidificateur chauffant qui permet d'insuffler des gaz h des temp6ratures sup6rieures h 37 °C, mais ne d6passant pas 39 °C, ce qui n6cessite une surveillance pr6cise de la temp6rature. I1 est pr6f6rable de faire appel aux humidificateurs munis d'un 616ment chauffant emp6chant le refroidissement des gaz dans le tuyau inspiratoire. Les n6buliseurs, plus complexes et plus on6reux, ne pr6sentent pas de ce fait de r6el avantage en cours d'anesth6sie. L'utilisation d'une ventilation h haute fr6quence pose de difficiles probl~mes d'humidification en raison des d6bits 61ev6s n6cessaires. Malgr6 des r6sultats optimistes publi6s avec l'utilisation d'un n6buliseur [8] ou d'un 6changeur de chaleur et d'humidit6 [57], la plupart des appareils actuellement disponibles ne donnent pas enti6rement satisfaction [47].

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ABSTRACT : The upper airways humidify, warm and purify the air breathed in. When these are bypassed

by an endotracheal intubation cathether, cold dry air goes straight to the bronchi ; this leads to local and generalized changes, which are all the more pronounced the longer the intubation lasts. Drying of the tracheobronchial mucosa leads to an early decrease in mucus production, with an increase in its viscosity, a progressive arrest of ciliary function with, finally, a destruction of the vibratory cilia. These lesions create a build-up of thick mucus which hinders humidification of the gas flow and increases bronchial resistances. The disturbed QA/t) relationship leads to a decreased secretion of surfactant. The usual loss of water by way of the lungs is about 30 mg - 1-1 of air. Evaporation of this water uses up calories. Most authors suggest that, so as to compensate for the heat and water loss, inhaled gases should be warmed to between 25 and 30 °C and be saturated with water to 100 %, i.e. 23-30 mg water per litre of air. The water and heat loss can be reduced by using either partial or total rebreathing of expired gases, or a device for heat and moisture exchange, or a humidifier. The most efficient circuits are those which include a soda lime canister. They can be made even more efficient by using different devices. Although this humidification is sufficient for large tidal volumes and a surrounding temperature greater than 22 °C, it is not enough for Bain's circuit. A heat and moisture exchanger should be placed between the anaesthetic circuit or the ventilator and the endotracheal tube ; it has a large surface of some material which traps the heat and water molecules from the gases expired, giving them up during the following inspiration. The mesh can also act as bacterial filtre. The efficiency of hygroscopic or hydrophobic filtres increases with their volume, decreasing with an increasing patient's VE. There are two types of humidifiers : those which heat up the water and so produce water droplets. For the heated vaporizers, a thermostat within the inspiratory branch of the circuit is necessary to check the temperature of the inhaled gases. Their major disadvantage is the important condensation within the tubing ; moreover, the water temperature tends to favour bacterial growth. The efficiency of nebulizers depends on the size of the water droplets and their stability. They usually work using the Venturi effect or, rarely, ultrasound. Ultrasound nebulizers are more efficient than Venturi nebulizers, because they give smaller droplets of more homogeneous size. However, they are more complex and do not avoid bacterial pollution. It would seem that, should the length of an anaesthetic be no greater than 1 h, it is not necessary to humidify the inhaled gases. For a longer anaesthetic, a closed or semi-closed circuit can reduce the losses in heat and moisture. When an open circuit is used, a heat and moisture exchanger would seem a good answer, if the airway is not the only means used to keep the patient warm. A heating humidifier should be used when the patient needs to be warmed up. Nebulizers, more complex and costly, are not better than other devices.