Brevet FR2196819A1 — publié le 19740322

Pour pratiquer la respiration artificielle contrlée, on utilise divers tubes d'insufflation intra-trachéale munis de manchons gonflablables de modèles divers. Ces tubes peuvent appartenir à deux catégories : ceux que l'on introduit dans la trachée par le nez ou la bouche, et les canules de trachéotomie que l'on fait passer par une incision pratiquée dans la trachée.Dans chacune de ces catégories de tubes, le manchon a pour fonction d'exercer contre la paroi de la trachée une pression suffisante pour maintenir un contact étanche et empocher l'air insufflé par le respirateur de s'échapper par la trachée à la périphérie du tube. ta pression excessive ou prolongée exercée par les manchons classiques provoque de nombreux traumatismes de la paroi trachéale qui se traduisent finalement par des nécroses, des hémorragies, des ulcérations, des granulomes, des oedèmes, ou meme par la rupture de la trachée . On peut diminuer les risques de traumatisme soit en réduisant au minimum la pression qu'il faut exercer sur le manchon, ce minimum étant difficile à déterminer, soit en faisant dégonfler périodiquement le manchon par une infirmière (toutes les heures par exemple).Ce dernier procédé présente des inconvénients, notamment celui d'exiger une surveillance presque constante de la part des infirmières et un regonflage périodique précis afin d'obtenir la pression désirée. H.E. Martinez a publié dans le "Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery", volume 47, page 404 (1964), un article intitulé "Tube trachéotomique perfectionne à manchon gonflable utilisable en respiration artificielle" qui vise à pallier les inconvénients précités. Ce dispositif consiste à entourer le tube intra-tachéal d'un mince manchon tubulaire en caoutchouc de diamètre égal au diamètre interne de la trachée et dont les extrémités sont cousues au tube, ce manchon recouvrant toute une série de trous d'adoration pratiqués dans la paroi du tube. l'air provenant du respirateur artificiel passe par ces trous dans le manchon qui se distend et entre en contact avec la paroi de la trachée.Si ce dispositif fonctionnait de façon satisaisate, il présenterait les avantages suivants: la pression maximale exercée n'est pas supérieure à celle de l'air débité par le respirateur, cette pression n'est exercée que de façon intermittente, et les erreurs sont supprimées ainsi que le souci constant d'avoir à gonfler et dégonfler périodiquement le manchon. Ce tube intra-trachnal de Nartinez n'a rencontré que peu ou pas de faveur de la part des milieux médicaux, car il présente un certain nombre d'insuffisances, l'inconvénient principal venant peut-être de ce que le mucus et les autres sécrétions des bronches colmatent les trous d'aération. L'abondance de ces sécrétions, stimulées par le tube intra-trachéal luimême, est telle qu'il faut les évacuer en introduisant par intermittence une sonde dans le tube. Comme ce cathéter doit être flexible pour ne pas endommager les bronches, son extrémité risque, chaque fois qu'on l'introduit, de passer par les trous d'aération et de déchirer le manchon. le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 3 565 079 décrit un autre dispositif consistant en un certain nombre de fentes minces pratiquées dans le manchon perpendiculairement à la canu le et à une certaine distance de l'extrémité distale de ce manchon. Dans ce dispositif, les sécrétions expulsées par la contre-pression bronchique ont tendance à s'accumuler dans le manchon et autour de lui, car son extrémité distale fait obstacle à leur sortie. De ce fait, les fentes s'obstruent et le manchon adhère à la paroi de la canule, de sorte que le joint est de moins en moins étanche et finit par perdre toute efficacité au bout de peu de temps (vingt-quatre heures environ).Ce colmatage provoque également de l'infection. le manchon de ce dispositif présente aussi le sérieux inonvénient de se déformer et donc de ne plus maintenir l'étanchéité du joint lorsque la pression de gonflage est maximale (c'est-a-dire 20 à 60 milli- bars), cette valeur étant cependant fréquemment nécessaire dans le cas de patients présentant de l'insuffisance respiratoire s présente Invention concerne donc un tube simple et peu motteux d'insufflation intia- trachéale, qui ne présente aucun des inconvénients précités des dispositifs de la technique anté rieure et qui est capable de fonctionner automatiquement pendant toute la durée de fonctionnt du respirateur artificiel en se gonflant pour entrer on contact étanche avec la paroi trachéale sous la même pression que celle exercée sur les bronches pendant l'insufflation, et en se dégonflant pendant la phase expiratoire, et cela en évitant toute accniula- tien de sécrétions stagnsntes. le dispositif selon la présente invention est constitué d'une canule ouverte aux deux bouts et dont la partie intermédiaire de la paroi estimperméabieCette canule supporte un élément annulaire flexible et expansible, radialement fixé par son extrémité proximale à ladite paroi impreméable en formant avec elle une poche annulaire ouverte du c8té des bronches. le bord distal de cet élément est relié plus profondément à la paroi de la canule par plusieurs liens souples espacés qui empochent la poche de se retourner lorsque les gaz sous pression venant des bronches s'y engouffrent. l'élément annulaire se comporte un peu comme un parachute, dont les suspentes seraient constituées par lesdits liens souples, et il forme partiellement un tube qui entre en contact étanche avec la paroi interne de la trachée lors de l'insufflation lorsque la poche est gonflée par la contre-pression d'air provenant des bronches. ku cours de la phase expiratoire, cette contre-pression disparaît et I poche se dégonfle ou s'aplatit en laissant passer l'air entre elle et la paroi de la trachée. L'air s'engouffre rendant la phase d'insufflation dans la poche dont l'ouverture est suffisante pour laisser librement sortir le mucus et les autres sécrétions en direction de la bouche pendant la phase expiratoire. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexe à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel - la figure 1 représente sehéniatiquement un tube intratrachéal inséré dans la trachée d'un patient et relié à un respirateur artificiel; - les figure 2 et 3 sont des coupes longitudinales du dispositif selon l'invention inséré dans la trachée d'un patient, et montrent le trajet suivi par le courant d'air au cours des phases inspiratoire et expiratoire; -la figure 4 est une vue latérale de l'élément annulaire du dispositif ci-dessus, retiré de la canule; et -la figure 5, analogue à la figure 4, représente l'élément annulaire sans ses liens souples de support. ta figue 1 représente un tube intra-trachéal entouré d'un élément annulaire selon l'invention et inséré dans la tra chée d'un patient. ta figure montre schématiquement ce tube relié par un système approprie de tuyauterie et de soupapes à un respirateur artificiel classique 10; te dispositif représenté est du type intra-trachéal, mais il est bien entendu possible aussi d'équiper une canule trachéotomique du manchon selon l'invention.Ce dispositif est constitué d'un tube 11 ouvert aux deux extrémités, dont la partie intermédiaire est imperméable et dont l'extrémité distale lia est taillée en biseau pour faciliter son passage par l'orifice de la trachée (cette caractéristique ne faisant pas partie de l'invention). La canu- le il est de préférence caoutchouteuse et souple afin de réduire au minimum l'irritation à l'orifice de la trachée, mais l'on peut aussi utiliser une matière rigide, par exemple du chlorure de polyvinyle. La canule 11 supporte un élément annulaire 12, souple et expansible, par exemple en caoutchouc naturel, qui l'entoure et lui est fixé de façon étanche par son extrémité proximale 12a. Pour assurer l'étanchéité de la jonction entre l'élément 12 et la canule 11, l'on peut soit se servir d'un manchon dont l'extrémité clastique à l'état relâché a un diamètre inférieur à celui de la canule et que l'on est obligé de distendre pour la faire passer sur celle-ci, soit utiliser un adhésif approprié pour coller le manchon à la canule. Pour maintenir la concavité de l'élément 12 lorsque la contre-pression bronchique ? exerce au cours de la phase d'in- sufflation, le bord distal 12c de l'élément 12 est relié à un anneau 16, adhérant à la paroi 11 de la canule, par plusieurs liens souples 14 largement espacés qui assument une fonction analogue à celle des suspentes d'un parachute. Ces liens 14 peuvent aussi store fixés directement à la canule ll sans l'intermédiaire de l'anneau 16. On peut réaliser le dispositif soit d'un seul tenant, par moulage en bloc des éléments 12, 14 et 16, soit par moulage d'un élément en forme de saucisse dont on découpe ensuite de grandes parties de façon à former le bord 12e et des liens 14 relativement minces, soit en faisant passer l'une des extrémités bouclées de chaque lien 14 au travers de la bordure 12e de l'élément annulaire et en collant son autre bout à la canule. l'ouverture de la poche 13 formée par l'élément 12 n'est obstruée que dans une très faible mesure par les liens 14. Beaucoup moins de la moitié de l'air circulant le long de la surface extérieure de la canule ll peut ainsi pénétrer dans cette poche au cours de l'insufflation de façon à gonfler l'élément 12 en le faisant entrer en contact étanche avec la paroi interne contigus de la trachée et à empêcher l'air de sortir le long de cette paroi pendant toute la phase d'insufflation du respirateur artificiel (la pression fournie pendant cette phase pouvant être comprise entre 20 cm et 50 à 60 cm d'eau ou davantage). L'intérêt de donner à l'ouverture de la poche 13 la plus grande largeur possible est de permettre le libre passage du mucus et des autres secrétions du patient pendant la phase expiratoire. l'ouverture ne peut ainsi se colmater, ce qui évite la formation de bouchons qui rendraient le dispositif inopérant. Pour assurer l'étanchéité du contact entre la paroi annulaire 12b de la poche et la paroi interne contiguë de la ta- chée au moyen d'une pression d'air minimale, on peut donner à cette paroi 12b un rayon à peine inférieur à celui de la paroi de la trachée dont elle doit assurer l'étanchéité. Il suffit donc de n'exercer que la pression suffisante pour distendre lé- gèrement l'élément 12 dans le sens radial entre la position qu'il occupe initialement tout contre la paroi de la trachée et la position dans laquelle il entre en contact étanche avec celle-ci. Pour. réduire encore la pression nécessaire, on peut donner à l'élément 12 une longueur un peu supérieure aux besoins pour qu'il entre aussitôt en contact avec la paroi de la trachée (voir Figure 3) en formant une partie annulaire repliée 12d (Figure 2). Ce repli 12d de matière excédentaire contribue à l'expansion de l'élément 12 et reste sensiblement lache sans se raidir. On aide l'élément 12 à prendre cette forme particulière en montant l'anneau 16 suffisamment près de l'élément 12 pour que les liens 14 restent aches au cours de la phase expiratoire, comme le montrent les figures 3 et 4. Pendant la phase d'insufflation représentée sur la figure 2, l'air venant du respirateur artificiel 10 entre dans la canule 11 en suivant la flèche A et est contraint de passer par les entrées L des bronches. La contre-pression résultant de la résistance qu'il rencontre à ce niveau provoque un courant d'air en sens inverse dans la direction indiquée par les flèches B, ce courant d'air pénétrant dans la poche 13 de l'élément 12 pour distendre sa paroi 12b et l'obliger à entrer en contact étanche avec la paroi interne de la trachée. La partie inférieure de cette dernière se trouve ainsi temporaire- ment fermée, et les liens 14 empêchent l'élément 12 de se retourner sous a pression.On se rend compte que la pression exercée dans l'élément 12 est égale à la contre-pression bronchique qui correspond elle-même à l'excès de pression nécessaire pour faire penétr-r dans les poumons l'air assurant la respiration du patient. Si la capacité pulmonaire de ce dernier est normale, la pression d'insufilation exercée par le respirateur artificiel doit e de l'ordre de 20 à 40 cm d'eau. En revanche, si la capacité pulmonaire du patient est faible, comme c'est le cas dans diverses maladies ou malaises, cette pression peut être portée à 50 ou 60 cm d'eau ou morne davantage. On a vérifié exprimenta1cricnt que l'élément annulaire 12 selon l',}-fve..ion établit un contact étanche avec la trachée pour toute cette gamme de pressions, c'est-à-dire de 20 à 60 cm d'eau. Comme la pression exercée pour obtenir l'étan chérit du contact ne peut pas être supelieu-e à la coitj- a-pr sion bronchique au cours de l'insufflation, les risqu-i-i de traumatisme provenant d'une surpression sont sensiblement diminus. Au cours de la phase expiretoIe représentée sur le figure 3, l'air sort des bronches et remonte dans la canule en suivant les flèches Dsce qui fait sortir l'air de la poche 13 et le fait revenir en arrière dans la trachée en dégonflant l'élément 12 qui cesse d'être en contact étanche avec la trachée et d'interrompre la circulation de l'air. Au cours de chaque cycle respiratoire du patient, l'élément 12 se gonfle et se dégonfle donc alternativement, ce qui évite les risques précités dus à l'exercice d'une pression continue sur le mucus trachéal et à l'accumulation de sécrétions à proximité du manchon. Comme on l'a déjà dit, l'élément 12 comporte une paroi intermédiaire 12b plus grande et sensiblement tubulaire qui peut se distendre et se contracter et qui se termine par un bord distal 12c. Le diamètre de la paroi 12b est sensiblement supérieur à celui de la canule 11 de façon à former une poche 13 ouverte du côté des bronches, et, lorsque cette paroi 12b est à l'état contracté, son diamètre est à peine inférieur au diamètre interne de la trachée. la partie de la canule 11 qui traverse l'élément 12 est irnperméable afin d'empêcher l'air de traverser la paroi de la canule pour passer dans la poche 13. La zone presque entièrement dégagée comprise entre le bord l2c et le point où les liens 14 se rattachent à la canule permet à l'air d'entrer dans la poche et de distendre l'élément 12 de manière à former un joint étanche très efficace au cours de l'insufflation, quelle que soit la pression exercée par le respirateur artificiel. Pour la me raison, la poche peut facilement se vider et l'élément 12 se contracter au cours de la phase expiratoire, comme le montre la figure 3. Un autre avantage du grand orifice de la cavité 13 c'est que le mucus ou les autres sécrétions s'écoulant le long de la canule Il ne rencontrent pratiquement aucun obstacle, ce qui évite leur aceunula- tion et leur stagnation à l'intérieur de la poche 13.Ce grand orifice supprime en outre tous les inconvénientes que peut entraîner le dépôt de ces sécrétions autour d'ouvertures relativement petite'. en contact constant avec les sécrétions et le colmatage qui en résulte. L'élément 12 fonctions comme une soupape anti-retour en permettant le passage de l'air au cours de la phase expiratoire et en l'empêchant pendant la phase d'in c.; t ion * b's dispositifs selon l'invention ont fait l'objet d'essais dans des poumons artificiels où on les a soumis à diverses press-.ons pour diverses positions des tubes.Ils ont également fait l'objet d'essais in vivo au cours desquels on les a ins- rés dans la trachée d'une série de chiens pondant des durées prolongées. l'on n'a constaté aucune ulcération de la trachée au cours do ces essais. En outre, on a constaté qu'ils assuraient un joint étanche contre la trachée lorsque la pression d'insufflation dépassait de beaucoup 20 cm d'eau, pouvant atteindre 50 ou 60 cm ou même davantage et cela sans que se forment des dép8ts de sécrétions. n'autres essais comparatifs ont été effectués sur une autre série de chiens pendant la mme durée et dans les mimes conditions, d'abord avec des tubes intra-trachéaux classiques à manchon gonflé en permanence, puis avec des tubes perforés à manchon de Martinez, enfin avec des tubes à manchon à fentes minces de Jackson. Avec les premiers, les trachées de tous les chien. témoins ont présenté des zones d'ulcération de superficie variable en fonction de la durée de l'expérimentation; avec les seconds, on a constaté l'obstruction rapide des trous d'entrée dans le manchon par les sécrétions bronchiques; avec les derniers, les fentes du manchon s'obstruaient rapidement et on constatait en outre une accumulation des sécrétions. te dispositif s & on l'invention se gonfle de lui-même pendant la phase insufflation et se dégonfle de lui-me me pendant la phase expiratoire. Les sécrétions bronchiques ne ris quent pas d'obstruer l'entrée du manchon co cc'a c'est le cas pour le tube de Martinez. Du fait que l'extrémité distale du manchon est largement ouverte, les sécrétions pouvant en sortir facilement et ne s'accumulent pas conne c'est le cas avec le tube de Jackson. Le dispcsitif est facile à réaliser et peut fonctionner longtemps. le faible prix de revient relatif du tube selon l'invention permet de le réaliser à partir aussi bien de matiè- res économiques en le détruisant après un seul usage que de matières plus durables qui permettent de le réutiliser. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REiTN%klIONS 1 - Canule d'insufflation intra-trachéale destinée à la respiration artificielle, caractérisée en ce qu'elle est im- perméable au moins partiellement entre ses deux extrémités ou vert et supporte extèriourement à ce niveau un élément an nulail-e coax::;al et radialement expansible fixé à elle de façon étanche par sun extrémité proximale et formant avec elle une poche tubulaire ouverte du c8té des bronches et dont le bord distal est relié à la paroi de la canule par des liens souples et très espacés qui maintiennent la concavité de la poche contre la pression gaffeuse venant des bronches, ledit élément pouvant ainsi, une fois la canule introduite dans la trachée, se gonfler au cours de l'insufflation pour entrer en contact étanche avec la paroi interne de la trachée sous la contre-pression de l'air venant des bronches et pénétrant dans la poche, et, au cours de la phase expiratoire, se dégonfler du fait que l'air sort de la poche pour revenir en arrière dans la trachée, cet aplatissement faisant cesser ledit contact étanche et permettant à l'air de passer en dérivation sur ledit élément. 2 - Canule intra-trachéale selon la revendication 1, caractérisée en ce que le diamètre de l'élément annulaire dans son état normal est à peine inférieur à celui de la trachée dont il doit assurer l'étanchéité. 3 - Canule intra-trachéale selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits liens souples se rattachent ex térieurement à la canule sans former de saillie susceptible de faire obstacle aux sécrétions visqueuses glissant le long de cette canule. 4 - Canule intra-trachéale selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits liens souples sont constitués de minces cordons.