Les risques en chambre hyperbare

L’oxygénothérapie hyperbare (OHB) est une thérapeutique qui a fait ses preuves à travers le monde de puis plus de trente ans [1].

Encore faut-il qu’elle se pratique dans le respect le plus absolu des normes de sécurité, de maintenance et de prévention en vigueur dans la majorité des pays utilisant cette technique.

La catastrophe Italienne (Milan, 31 octobre 1997 : 11 personnes décèdent d’un incendie survenu dans une caisson hyperbare) est là pour nous rappeler avec force que l’OHB ne souffre pas de la moindre désinvolture dans sa pratique, qu’elle doit être avant tout une affaire de professionnels rigoureux, faisant preuve d’une vigilance de tous les instants [2].

La sécurité et la prévention des risques induit par la vie sous pression, l’utilisation d’oxygène pur et de mélanges à fortes concentrations d’oxygène nécessitent une parfaite connaissance des risques techniques et relatifs aux intervenants (patients, soignants).

En France, deux types de caissons thérapeutiques peuvent être utilisés :

• Les caissons monoplaces hospitaliers : interdits par le Ministère du Travail, ils peuvent être parfois utilisés dans des centres de soins. Il s’agit d’enceintes monoplaces, pressurisées à oxygène pur jusqu’à 2,8 ATA. Par définition ces caissons ne peuvent accueillir qu’un seul patient, le plus souvent malade chronique, conscient et non monitoré.
• Les caissons multiplaces : ils sont composés d’au moins deux chambres thérapeutiques et d’un sas. Ils sont pressurisés à l’air et ce, jusqu’à 6 ATA si les impératifs médicaux l’exigent.

Outre le fait d’être mis en pression à l’air, gage de sécurité, ce type de caisson offre le grand avantage de pouvoir accueillir plusieurs patients chroniques au cours de la même séance ou  de réanimation accompagnés par une équipe médicale ou paramédicale. Ces patients peuvent être parfaitement monitorés et ventilés, la chambre d’hyperbarie se transformant ainsi en véritable chambre de réanimation.

Analyse des risques

Risques techniques

La respiration d’un gaz sous pression exige que l’ensemble du corps soit soumis à cette pression, ce qui entraîne que tous les volumes gazeux du corps soient réduits par compression (gaz intestinaux), ou ventilés (oreilles moyennes, sinus ou poumons) et que les alvéoles pulmonaires soient exposées à des pressions partielles de gaz éventuellement dangereuses [3].

a) Les risques liés aux pressions partielles :

• Toxicité des gaz : l’augmentation de la pression totale du mélange  respiré entraîne l’accroissement de la pression partielle de chaque composant du mélange, ainsi la toxicité d’un gaz de composition donnée est ainsi augmentée et les Valeurs Limites d’Exposition (exprimées en ppm), doivent être réduites en conséquence. Même l’oxygène et l’azote peuvent devenir toxiques et l’utilisation de mélanges synthétiques est obligatoire pour des pressions supérieures à 6 bars relatifs.
• Dissolution des gaz dans l’organisme : la dissolution des gaz inertes dans les tissus « suit » la pression partielle de gaz inerte inspirée, et le retour à pression atmosphérique nécessite des précautions pour éviter la formation de bulles qui entraîneraient l’apparition de la maladie de la décompression. La seule méthode de prévention est l’utilisation rigoureuse de tables de décompression sûres et le traitement immédiat et approprié en cas d’échec.
• L’atmosphère gazeuse dans le caisson : le décret du 28 mars 1990 fixe les pressions partielles maximales des constituants des gaz. Il convient de noter qu’il n’existe aucune directive concernant la qualité des gaz inhalés par les patients.

GAZ	LIMITES D’UTILISATION (pression totale ou partielle)
AIR	6 bars
AZOTE	5,6 bars
GAZ CARBONIQUE	0,01 bar
OXYDE DE CARBONE	0,05 mbar
OXYGÈNE	selon durée et conditions d’exposition
AUTRES POLLUANTS	définies par annexe  Circulaire du 19/7/1982

b) Les risques liés à l’oxygène :

Les risques techniques sont aux nombres de deux :

• l’incendie
• l’explosion

L’analyse de l’oxygène est obligatoire pour une chambre hyperbare. Le feu est le danger principal dans une chambre hyperbare, il faut donc afin d’éviter tout risque :

• construire le caisson avec des matériaux réputés incombustibles ;
• éviter tout corps gras combustible ;
• déverser l’oxygène à l’extérieur pour éviter une augmentation de la concentration d’O₂ dans l’atmosphère du caisson [4].

La Société de Physiologie de Médecine Subaquatique et Hyperbare de Langue Française (MEDSUBHYP) a récemment publié un rappel des règles concernant la composition de l’atmosphère d’une chambre hyperbare [5-6]

Voici ces recommandations :

L’atmosphère du caisson ne devra pas contenir plus de 25% en volume d’oxygène. Pour cela  :

• Les patients sont alimentés en mélanges gazeux respiratoires par un inhalateur (ou tente à oxygène) présentant des qualités d’étanchéité, autour du visage ou de la tête, propres à éviter l’enrichissement de l’atmosphère du caisson en oxygène. Les gaz expirés doivent être rejetés à l’extérieur du caisson par un dispositif déverseur en bon état de fonctionnement. Une résistance expiratoire élevée sur le déverseur conduit à expirer à l’intérieur du caisson.
• L’étanchéité des circuits d’oxygène ne doit pas reposer sur les clapets des prises baïonnettes normalisées. Celles-ci doivent impérativement être doublées d’une vanne d’isolement.
• Un analyseur doit permettre de connaître en permanence et en continu la fraction d’oxygène dans l’atmosphère des différents compartiments du caisson (chambre et sas). Cet appareil doit être régulièrement contrôlé et étalonné. Les sondes d’oxygène à durée de vie limitée doivent être remplacées au plus tard 12 mois après leur première mise à l’atmosphère. En  cours de vie, on doit s’assurer qu’elles sont capables de répondre à une FO₂ > 30%.
• Un dispositif de ventilation forcée doit permettre d’éliminer rapidement, quelle que soit la pression ambiante, tout excès accidentel d’oxygène dans l’atmosphère du caisson.
• L’utilisation d’oxygène à forte concentration et à pression élevée est à l’origine du risque majeur d’incendie en atmosphère hyperbare. En effet pour une concentration identique d’O₂, plus la pression absolue est élevée, plus le délai d’embrasement est court. Enfin, plus la concentration d’O₂ est élevée, plus la vitesse de combustion est rapide.

Le risque d’incendie induit par l’utilisation d’O₂ à forte concentration est à l’origine de la mise en œuvre de système de prévention ayant pour but la suppression absolue de tous les facteurs susceptibles d’être à l’origine de l’ignition ou représenter un combustible dans l’enceinte hyperbare.

Toutes dispositions de prévention contre l’incendie doivent être prises à l’intérieur et à l’extérieur des enceintes hyperbares[1].

Woods et Johnson ont montré que pour un même pourcentage d’oxygène, le délai d’embrasement est d’autant plus court que la pression absolue est élevée (il est plus long dans l’hélium que dans l’azote) ; de plus, la vitesse de propagation est d’autant plus élevée que le pourcentage d’oxygène est plus grand (elle est plus grande dans l’hélium que dans l’azote) [5].

En hyperbarie, pour éviter le risque majeur d’incendie, la pression partielle de l’oxygène dans une enceinte ne doit jamais être supérieure à 25% de la pression totale. Il est fortement conseillé de la maintenir en permanence à 21%.

c) Les risques liés aux installations [1-4-7] :

L’OHB est une modalité d’administration d’oxygène sous pression ambiante supérieur à la pression atmosphérique. Cette technique induit deux principes d’action :

• Une action mécanique, effets liés à l’application sur l’organisme d’une pression plus élevée que la pression atmosphérique ;
• L’apparition d’une pression partielle d’oxygène élevée, induite par l’augmentation de la pression ambiante dans le caisson, effets physiologiques.

Pour créer et maintenir cette pression, on utilise une enceinte étanche : le caisson. Le caisson hyperbare doit par conséquent répondre à divers paramètres de conception, afin de pouvoir remplir son rôle en sécurité :

• Être testé à la construction (pression d’épreuve hydraulique) 1.5x la pression maxi de service de la chambre / sas.
• Être parfaitement étanche pour que la pression utile reste stable au niveau de pression choisi.
• Être équipé d’un poste de contrôle, regroupant les moyens de communication, d’alerte, de secours, de lutte incendie, et toutes les informations nécessaires sur la pression dans le caisson (chambre / sas), la nature des gaz respirés et les volumes des stocks de gaz disponibles.
• être équipé de systèmes permettant le contrôle permanent de l’ambiance de vie caisson (concentration O₂, concentration CO₂, température, hygrométrie).
• Assurer une stabilité de l’ambiance respirable (régénération, ventilation, climatisation).
• Être conçu et équipé dans le respect des normes anti-feu.
• Être équipé de systèmes de sécurité incendie fixe ou mobile adaptés à une utilisation en milieu hyperbare.
• Être équipé d’appareils et d’équipements spécifiques à l’utilisation en sécurité en milieu hyperbare en présence de mélanges à concentration d’O₂ élevés (antidéflagrant, maxi 24V).

L’usage des caissons monoplaces sans sas à personnel est interdit, car ne permet pas un fonctionnement en toute sécurité (impossibilité de transfert pendant une séance).

En outre le caisson doit être étanche afin de protéger les enceintes pressurisées habitables. Les conditions requises sont :

• L’étanchéité des enceintes pressurisées habitables doit être parfaite, tous les éléments d’étanchéité doivent être construit et adaptés pour fonctionner à la pression de service maxi.
• Seules les soupapes de sécurité tarée à la pression maxi de service du caisson sont autorisées.
• L’utilisation de disques de rupture pour la protection des enceintes pressurisées habitables est interdite.
• Une vanne à fermeture rapide, placée entre la soupape de sécurité et l’enceinte, facilement accessible, maintenue ouverte et scellé par un fil plombé doit être utilisée pour isoler cette soupape.
• Les récipients de stockage et les canalisations doivent respecter les codes de couleur normalisées permettant l’identification des fluides.
• Pour pallier toute défaillance de l’alimentation d’un appareil respiratoire ou de l’enceinte pressurisée habitée un dispositif de secours doit être disponible immédiatement :
  • réservoir tampon en quantité suffisante, compresseur.
  • réserve de gaz adaptée à la poursuite d’un traitement complet.

Le confort est, de plus, très important dans une chambre hyperbare.

Tout d’abord, l’accès au caisson nécessite :

• une grande porte de plein pied
• chariots de manutention des malades couchés
• moyens pour disposer les fauteuils roulants

La claustrophobie source d’accidents doit être prévenue par la présence de hublots de visibilité vers l’extérieur avec de la musique « pour les patients chroniques ».

La communication médicale est nécessaire et doit être permanente. Le bruit des chambres hyperbares entraînant des traumatismes sonores avec une gêne à la communication doit être jugulé par des silencieux sur tous les circuits (Décret « bruit » du 21.04.1988) et l’utilisation d’air à moyenne pression.

d) Les risques liés à l’incendie [5-7-8-9] :

Les chambres hyperbares sont de véritables enceintes médicales qui peuvent être dangereuses pour ceux qui les occupent et les personnes à leur proximité.

L’atmosphère d’un caisson hyperbare médical n’est jamais explosive ; en effet, un mélange Azote-Oxygène quelque soient les teneurs respectives est incombustible. Ni l’oxygène pur, ni l’azote pur ne brûlent.

Le départ de feu nécessite toujours un apport d’énergie extérieure. Une étincelle sans effet à la pression atmosphérique dans un environnement donné peut rapidement être un brasier en air comprimé.

En effet, quand la pression manométrique augmente, la pression partielle en oxygène augmente, il en résulte donc que toute inflammation va se développer beaucoup mieux et plus vite comme le souligne J-C Le Péchon [9].

Toutefois, le départ d’un incendie requiert la présence simultané de trois éléments : 

• un comburant
• un combustible
• une source d’ignition

1- Le comburant : si dans une ambiance où la concentration d’oxygène est inférieure à 6%, la combustion est impossible, celle-ci peut être complète à partir de 12% . Ce danger va augmenter avec la concentration en oxygène, d’où un risque majoré en chambre hyperbare : il faut se souvenir qu’il existe autant de molécules d’oxygène dans un litre d’air comprimé à 4,76 ATA que dans un litre d’oxygène pur à la pression atmosphérique.

Les risques seront majorés dans un caisson pressurisé à l’oxygène pur (caisson monoplace).

2- Le combustible : pratiquement tous les corps organiques sont combustibles par l’oxygène s’ils ne le sont pas à l’air, ils le deviennent si la concentration d’oxygène augmente. A partir de 25%, la plupart des matériaux sont consumés (caoutchouc, bois, papiers). Au-delà de 40%, même l’amiante se consume. Seuls le Téflon et la fibre de verre peuvent être considérés comme incombustibles. Les corps organiques ont une susceptibilité spécifique entraînant une combustion quasi spontanée dans une ambiance riche en oxygène.

3- La source d’ignition : l’activation du processus peut être consécutive à l’un des quatre facteurs suivant :

• une étincelle électrique ou un phénomène électrostatique
• une réaction chimique exothermique
• un réchauffement des gaz
• un problème de surfaces chaudes

Les conséquences d’un incendie dans une chambre hyperbare sont multiples :

• Sous l’effet de la chaleur la pression à l’intérieur du caisson va s’élever de façon considérable, avec un risque d’explosion,
• Consommation totale de l’oxygène,
• Production de vapeurs toxiques et de monoxyde de carbone

Ces notions permettent de comprendre que l’occupant d’un caisson peut décéder dans l’explosion du caisson, par hypoxie ou par inhalation de vapeurs ou gaz toxiques avant d’être directement victime des flammes de l’incendie.

Risques du patient

Le patient est soumis à deux grand principaux risques ; celui de la vie sous Pression et l’oxygène

a) Risques liés à la pression :

Les périodes à risque sont le début de compression et la fin de décompression, quand les variations de volumes sont maximales par rapport aux variations de pression.

– Barotraumatisme des oreilles

La pression doit rester identique de part et d’autre de la membrane tympanique. La cavité osseuse de l’oreille moyenne s’équilibre lors des variations de pression par la trompe d’Eustache. Normalement fermé, ce conduit ostéocartilagineux s’ouvre sous l’action des muscles péristaphylins. Il y a passage d’air à la déglutition, au bâillement et à la manœuvre de Valsalva.

• L’otite barotraumatique est la plus fréquente des complications observées dans un caisson par obstruction de la trompe d’Eustache.  Elle touche l’oreille moyenne, sa fréquence reste variable selon l’éducation du patient. Les plus grandes précautions sont à prendre au début de la première séance. Elle est en général, unilatérale et s’exprime par les cinq stades otoscopiques de Haine et Harris.
• L’otite moyenne associée au barotraumatisme de l’oreille interne. C’est un accident rare mais grave. Il se traduit par une surdité des acouphènes, et des vertiges. Les mécanismes sont multiples : « coup de piston labyrinthiques », suppression résiduelle à la décompression ou Valsalva violent. Les séquelles sont fréquentes.

– Barotraumatisme pulmonaire :

Ce sont les accidents les plus graves, mais rarissimes en thérapeutique hyperbare avec les tables utilisées.

Ils surviennent lors de remontées trop rapide, lors d’obstacles sur voies aériennes ou de piégeages expiratoires de l’air. On aboutit à une rupture alvéolaire avec risque de pneumothorax et de pneumomédiastin voire d’embolie gazeuse cérébrale. 
Les facteurs favorisants sont les immersions profondes avec remontée rapide, en fin de décompression ou dans les minutes qui suivent.

Cliniquement, ils se traduisent par des signes généraux de choc, de collapsus cardio-vasculaire et parfois arrêt cardio-respiratoire. Les signes respiratoires de distension pulmonaire sont :la dyspnée, la cyanose, une toux sèche, un emphysème sous-cutané.

Les signes neurologiques se traduisent par : une perte de connaissance, une hémiplégie, des convulsions, etc.

– Barotraumatismes des sinus de la face :

Ils sont dus à une dysperméabilité ostiale causée dans près de 50% des cas à des polypes. Ils provoquent des douleurs, des nausées et des larmoiements et un épistaxis.

– Barotraumatisme des dents :

Deux étiologies principales :

• Les odontalgies barogéniques sur dents cariées (risque septique)
• Les odontalgies pneumatiques sur obturation imparfaite d’une carie (risque d’éclatement de la dent)

Barotraumatisme digestif :

Ils sont dus à la déglutition d’air excessive, de manœuvre de Valsalva fréquentes. Ils se traduisent par des coliques et des nausées.

– Epistaxis :

Exceptionnel, un cas de décompression d’urgence sur 12 000 compression

– L’embolie gazeuse cérébrale (non liée à la surpression) :

Due aux perfusions veineuses vidées brutalement lors d’une décompression. Elle se traduit par un coma, des convulsions, un déficit hémiplégique. 

Le patient nécessite parfois une poursuite de traitement voir de réanimation qui ne sont pas des obstacles à la pratique de l’OHB. Toutefois le matériel utilisé justifie une spécificité :

• les perfusions : en verre avec prise d’air (d’altitude) ;
• pompes et seringues : alimentées en courant de bas voltage (par batteries de l’installation qui sont rechargées en permanence) ; Les prises type Jack doivent être à l’extérieur ;
• la ventilation assistée : l’idéal serait un générateur de volume, non affecté par les variations de pression dans la chambre : 
  • Certains modèles tel que le Bird, le Bennet et le Ramerce ont des variations de fréquence et de volumes définies en fonction des variations de pressions. Ceci aboutit à une perte de 10 à 15% et plus encore au delà de 2,5 ATA ; 
  • Les respirateurs volumétriques de réanimation type Servoventilateur en le découplant : alimentation électrique à l’extérieur / partie pneumatique et électronique à l’intérieur ;
  • Les respirateurs volumétriques type RCHLAMA, sont fiables jusqu’à 6ATA. Ils obéissent à une logique pneumatique qui maintient constant les paramètres de ventilations malgré les variations de pression ;
• Les sondes d’intubation doivent être vérifiées et le ballonnet gonflé à l’eau.
• Aspiration et drainage : Il existe un problème de régulation du vide en caisson. Le vide obtenu (manomètre) et la pression ambiante. La variation d’un des deux paramètre rend illusoire le résultat final. Il faut alors supprimer l’un des facteurs en fabriquant le vide dans la chambre hyperbare, afin que les variation de pressions à l’intérieur de cette dernière, n’influent plus sur le résultat final. Pour cela il faut :
  • Une arrivée d’air BP (15 bars) entre dans la chambre hyperbare ;
  • L’air est alors détendu par un détendeur pilote (300/8 air liquide) puis pénètre dans un système type venturi qui crée la dépression ;
  • La dépression est distribué sur des régulateurs de vide (2 pour 1 venturi) soit 4 régulateurs pour un malade au minimum ;
• Le sas : primordial afin d’apporter un renfort médical rapide.

 Risques du patient liés à l’Oxygène :

            Ils sont des risques potentiels qui limitent l’utilisation des pressions partielles d’oxygène élevées. Ils sont de deux ordres: neurologique et pulmonaire :

1. Le risque neurologique (effet Paul Bert) se traduit par une crise convulsive généralisée. Les signes prémonitoires tel que: sensation de malaise, anxiété, fasciculations orbiculaires des lèvres et des muscles du visage, une tachycardie, diminution du champ visuel sont inconstants. Il y a possibilité d’un risque d’OAP d’origine neurogène accompagnant cette crise convulsive de type grand mal. Ce phénomène est corrélé à la pression partielle en oxygène, le seuil est variable selon les individus. Ce qui par conséquent on limite les séances d’OHB dans la durée et la profondeur à 3 ATA en oxygène pur. L’utilisation thérapeutique de l’OHB rend ce risque rarissime.
2. Le risque pulmonaire (effet Lorrain Smith): a été décrit lors de la respiration prolongée d’oxygène pur normobare. Il consiste en la survenue d’un œdème pulmonaire de type lésionnel pouvant évoluer vers la fibrose. Il ne survient que lors des expositions prolongées à de forte pression partielles d’oxygène. En OHB seul la première phase des lésions (atteinte de l’endothélium capillaire et des pneumocytes 2) pourrait se rencontrer, toutefois selon les protocoles utilisés en cliniques on ne le rencontre même pas. Les mécanismes de la toxicité de l’oxygène ont fait l’objet de nombreux travaux qui font une large place à l’action des radicaux libres dérivés de l’oxygène. Face à la production continue de radicaux libres par le métabolisme cellulaire normal, il existe plusieurs systèmes antioxydants capables d’adaptation, qui conduisent à un phénomène de tolérance à l’oxygène. Dans la pratique médicale de l’OHB, la meilleure augmentation de la tolérance à l’oxygène est obtenue si nécessaire en alternant 25 minutes de respiration en oxygène pur avec 5 minutes de respiration en air.

voir aussi la 2e partie : règles de sécurité d’un service d’hyperbarie

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Références :

1. P.DECIS. Oxygénothérapie Hyperbare : maintenance des équipements et sécurité. Enseignement Opérateur Caisson Hyperbare COMEX PRO
2. Sécurité des Chambres Thérapeutiques Hyperbares : Compte rendu de l’accident de Milan.
3. Le PECHON J.C. Sécurité pour les travaux Hyperbares dans les tunnels. Enseignement D.I.U de Médecine hyperbare et Subaquatique.
4. P. PELAIA. Oxygénothérapie Hyperbare : Matériels et sécurité, rapport de synthèse. Première Conférence de Consensus sur la Médecine hyperbare. Lille. 1994.
5. F. PASTUREAU. Prévention et Lutte contre les incendies dans les caissons hyperbares hospitaliers. Mémoire D.I.U Médecine Hyperbare 1998.
6. MELIET JL. MACCHI JP. « Les problèmes de normalisation des installations thérapeutiques hyperbares ». Première conférence de Consensus sur la Médecine Hyperbare. Lille.1994.
7. U.VAN LAAK. P PELAIA. Hyperbaric oxygen therapy : matérial, equipement and safety. Première conférence de Consensus sur la Médecine Hyperbare. Lille. 1994.
8. P.J. SHEFFIELD, DESAUTELS DA. Hyperbaric and hypobaric chamber fires : a 73 year analysis. Under sea Hyper Medical Society.Inc : 153-164 . 1997
9. LE PECHON JC . « La sécurité en milieu hyperbare ».Première conférence de Consensus sur la Médecine Hyperbare . Lille. 1994.
10. LE PECHON JC . « Personnal safety in Hyperbaric medecine general risk analysis ». First European Workshop and post-graduate course on hyperbaric medecine. Belgrade. 7. 10.mai 1998