Brevet FR2811577A1 — publié le 20020118

La présente invention a pour objet une installation de ventila- tion en gaz d'un patient. De façon plus précise, I'invention concerne un système de détection du débranchement accidentel ou intempestif du circuit reliant la machine de ventilation au patient. Par installation de ventilation, il faut entendre non seulement l'installation de ventilation du patient proprement dite, mais également le système de gestion ou de monitorage qui est souvent associé à l'installation de ventilation proprement dite. En effet, ce système comprend ses propres moyens de détection de débranchement. Lors de l'usage d'installation de ventilation d'un patient dans un milieu hospitalier ou à domicile, il est bien sûr très important de prévoir un système de déclenchement d'alarme dans le cas o un ou plusieurs des éléments constituant le circuit patient reliant la machine de ventilation aux voies respiratoires du patient viendraient à se déconnecter. En outre, on sait que de telles installations peuvent fonctionner selon différents modes. Dans le cas de la ventilation barométrique, la pression du gaz à la sortie de la machine peut être maintenue constante. Dans le mode de fonctionnement volumétrique, c'est le débit de gaz à la sortie de la machine de ventilation qui est contrôlé. Il peut par exemple être maintenu constant ou présenter une décélération, ou évoluer d'une autre façon, le ventilateur garantissant dans tous les cas un certain volume de gaz. Selon les cas, et que la ventilation soit barométrique ou volu- métrique, on peut prévoir que lors de la phase d'expiration d'un cycle de ventilation, la pression du gaz appliqué au patient soit égale à la pression atmosphérique. On peut également prévoir que dans cette phase d'expiration, on maintienne la pression du gaz à un niveau supérieur à la pression atmosphérique, pour maintenir une certaine pression durant cette phase à l'intérieur du système pulmonaire du patient. Ce deuxième mode de fonctionnement est appelé ventilation avec pression d'expiration positive et désigné en abrégé par Pep. Sur la figure 1, on a représenté de façon simplifiée une installation de type connu. On a représenté la machine de ventilation 10 à la sortie de laquelle est branchée la tubulure 12 du circuit du patient, cette tubulure 12 comportant de préférence un filtre bactériologique 14 disposé à proximité de la sortie 16 de la machine de ventilation 10. La tubulure 12 est raccordée à une valve expiratoire 18 dont l'état est commandé en 20 à partir de la machine 10. La valve expiratoire 18 est reliée à un masque qui fait communiquer la tubulure 12 avec le système pulmonaire 22 du patient. La valve expiratoire 18 est, bien sûr, également reliée à une tubulure de gaz expiré 24. Dans une telle machine 10, on trouve également un capteur de mesure de' pression 26 et un capteur de mesure de débit 28 montés à proximité de la sortie 16. Ces capteurs sont notam- ment utilisés pour définir le système de fonctionnement barométrique ou volumétrique. Dans les systèmes connus, la détection du débranchement de la tubulure 12 allant vers le patient s'effectue habituellement par la surveillance du franchissement d'un seuil de pression qui peut être réglable et qui prend en compte l'évolution normale de la pression pendant la phase d'insufflation du gaz au patient. Il est alors de la responsabilité de l'utilisateur de bien régler ce seuil de manière à détecter la déconnexion de la tubulure 12 ayant pour effet l'interruption de la ventilation du patient. Le réglage de ce seuil est rendu particulièrement délicat si le ventilateur maintient un débit résiduel dans le circuit d'insufflation pendant la phase expiratoire. Dans ce cas, la présence d'une pression résiduelle résultant de la perte de charge du circuit du côté du patient et du débit résiduel rend le réglage de ce seuil moins aisé. Cette perte de charge du circuit présente un inconvénient également lors d'un débranchement du circuit 12 pendant la phase d'insufflation du gaz au patient alors que la ventilation s'effectue en mode barométrique, puisque la pression qui en résulte peut alors dépasser le seuil fixe réglé de pression minimale masquant la déconnexion du patient de la machine. On comprend que ce mode de déclenchement d'alarme en cas de débranchement accidentel ou intempestif du circuit de délivrance du gaz au patient est d'une part d'un réglage délicat et d'autre part qu'il peut correspondre à des déclenchements intempestifs. Un objet de la présente invention est de fournir une installation de ventilation en gaz d'un patient qui comporte un dispositif de déclenchement d'alarme en cas de débranchement du circuit de distribution du gaz qui pallie aux inconvénients mentionnés ci-dessus. Pour atteindre ce but selon l'invention, I'installation de ventilation en gaz d'un patient comprend un ensemble de ventilation pour délivrer ledit gaz muni d'un capteur de mesure de pression du gaz délivré et/ou d'un capteur de mesure du débit de gaz délivré; - une conduite d'inspiration; et -un dispositif de détection du débranchement accidentel du circuit de ventilation comprenant: des moyens de traitement pour calculer, pour chaque cycle de ventilation, un coefficient apparent de compliance du patient à partir des mesures effectuées par lesdits capteurs de pression et de débit, par mise en oeuvre d'une formule prédéterminée; des moyens pour déterminer le signe dudit coefficient de compliance, 20. des moyens pour comparer ledit coefficient de compliance à une valeur positive prédéterminée; et des moyens pour déclencher une alarme si le coefficient de compliance est négatif ou si le coefficient de compliance est supérieur à ladite valeur prédéterminée. On comprend que le dispositif de déclenchement d'alarme en cas de débranchement est basé sur la mesure du coefficient de compliance apparente du patient. Ce coefficient de compliance apparente devient soit négatif, soit il prend une valeur très élevée en cas de débranchement quel que soit le mode de fonctionnement barométrique ou volumétrique ou encore avec pression expiratoire positive. Ainsi, le dispositif de déclenchement d'alarme n'est pas tributaire du réglage précis d'une pression de référence qui est comparée à une pression régnant dans la conduite de délivrance du gaz. Dans le cas d'un fonctionnement dans un mode sans pression d'expiration positive, la formule prédéterminée est du type: v C = V Pf-r - K Qfr. dans laquelle V est le volume de gaz délivré pendant un cycle d'inspiration, Pfi, est la pression du gaz délivré au patient à la fin d'un cycle d'inspiration, Qnl est le débit délivré à la fin d'un cycle d'inspiration et K une constante. Dans le cas d'un fonctionnement avec pression d'expiration positive, la formule prédéterminée est du type: V 1 0 C = fiPni fE - Pr- KQ f.i dans laquelle V est le volume de gaz délivré pendant un cycle d'inspiration, Pfi, est la pression du gaz délivré au patient à la fin d'un cycle d'inspiration, Qfij est le débit à la fin d'un cycle d'inspiration, PfmE la pression à la fin d'un cycle d'expiration et K une constante. De préférence, le coefficient de compliance apparente prédéterminé est égal à 300ml/cmH20. Un autre objet de l'invention est de fournir un procédé de détection d'un débranchement accidentel du circuit d'inspiration d'une installation de ventilation en gaz d'un patient comportant un ensemble de ventilation, le procédé comprenant les étapes suivantes: - on mesure ou on détermine la pression et/ou le débit de gaz à la sortie de l'ensemble de ventilation pendant un cycle de ventilation, - on calcule, à partir desdites mesures, un coefficient de compliance apparente du patient sur la base d'une relation prédéterminée, - on déclenche une alarme si la valeur dudit coefficient de compliance est négatif ou s'il est supérieur à une valeur prédéterminée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un mode préféré de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux figures annexées, sur lesquelles: - la figure 1 déjà décrite montre une installation standard de ventilation; et -la figure 2 montre une installation de ventilation équipée du dispositif de détection de débranchement accidentel ou intempestif. Dans la présente description, par compliance du patient ou coefficient de compliance, il faut entendre la capacité élastique du poumon du patient qui fait l'objet de la ventilation, c'est-à-dire qu'il s'agit du coefficient qui relie le volume des poumons en fonction de la pression du gaz introduit dans les poumons. En se référant à la figure 2, on va décrire l'installation de venti- lation et plus précisément le dispositif de déclenchement d'alarme en cas de débranchement intempestif de la conduite de ventilation. Le dispositif de déclenchement 30 est essentiellement constitué par un ensemble de traitement 32 associé à une mémoire 34 de stockage de programmes. Le circuit de traitement 32 est relié au circuit principal de commande 36 de la machine de ventilation 10. L'ensemble de traitement 32 est également relié aux capteurs de pression et de débit 26 et 28 par l'intermédiaire d'un convertisseur analogique/numérique 38. Les circuits de traitement 32 sont également reliés à un ensemble de commande 40 destiné à commander l'activation de moyens d'alarme tels que par exemple l'alarme lumi- neuse 42 ou l'alarme sonore 44. Ainsi qu'on l'a déjà expliqué, la détection du débranchement est basée sur le calcul d'un coefficient de compliance apparente élaboré à partir de mesures effectuées par les capteurs de pression et de débit sur la base de formules pré-établies en fonction du mode de fonctionnement de la machine, c'est-à-dire selon que la machine fonctionne avec ou sans pression d'expiration positive. La mémoire 34 comporte les sous- programmes de calculs du coefficient de compliance et les sous- programmes de comparaison. Le circuit de traitement 32 a essentielle- ment pour fonction de calculer le coefficient de compliance et de commander le circuit de commande 40 pour déclencher l'alarme si la situation le nécessite. Plus précisément, la valeur de coefficient de compliance apparente calculé est comparée à zéro et à une valeur prédéterminée positive CM qui est de préférence égale à 300 ml/cm d'eau. Cette valeur C étant stockée dans la mémoire 34. Si le coefficient de compliance calculé est négatif ou s'il est supérieur à la valeur prédéterminée C, le circuit de commande 40 est activé et l'alarme est déclenchée. Si la valeur du coefficient de compliance calculée se trouve entre ces deux valeurs, le fonctionnement de la machine de ventilation se poursuit normalement. Si l'on considère la pression P(t) à la sortie 16 de la machine de ventilation, elle peut s'écrire: P(t) - P(o) = (R1 + R2 + R3 + R4) x Q(t) +V(t)-V(o) C Dans cette formule, P(o) et V(o) représentent la pression et le volume de gaz à l'instant initial. P(t), Q(t) et V(t) représentent respectivement la pression et le débit à la sortie 16 de la machine et le volume de gaz délivré à l'instant t. RI, R2, R3 et R4 représentent respectivement la résistance hydraulique du patient, du filtre, de la conduite d'insufflation du gaz au patient et de la valve expiratoire. Enfin, C représente la compliance du patient. En pratique, R4 peut être négligée. Si l'on se place à la fin de la phase inspiratoire et si la ventilation est effectuée sans Pep, le coefficient de compliance C peut s'écrire: C = (1) PF,nI -(RI + R2 +R3)xQFi(, Si le fonctionnement de l'installation est avec Pep, on a alors: v C = V (2) C=P - P- _,. - (RI + &2 + R3)XQ,,. 2 Dans ces formules, V représente le volume total de gaz délivré, PFinl et QF!n. représentent la pression et le débit à la fin de la phase d'inspiration et PfanE représente la pression à la fin de la phase d'expiration. On comprend qu'en mesurant P et Q aux instants convenables, on peut calculer le coefficient de compliance du patient. Plus précisément, on peut calculer le coefficient apparent de compliance du patient qui sera la compliance effective du patient s'il n'y a pas débranchement de la machine de ventilation et que la résistance hydraulique du patient est connue, et qui sera un coefficient de compliance "apparente" dans les autres cas. Le circuit de traitement calcule le coefficient de compliance à partir des formules (1) ou (2) et des mesures de pression et de débit à l'aide de sous-programmes stockés dans la mémoire, ces programmes permettant de mettre en oeuvre les deux formules selon le mode de fonctionnement de la machine. Il faut remarquer que si la ventilation est effectué sans Pep, mais que la valeur de PfiE est non nulle, la formule (2) peut être utilisée. Comme on l'a déjà indiqué, I'alarme est déclenchée si le coefficient de compliance est négatif ou s'il devient supérieur à une valeur prédéterminée CM. On peut vérifier que, quel que soit le mode de fonctionnement barométrique ou volumétrique, avec Pep ou sans Pep, en cas de débranchement soit à la sortie de la machine, soit à un des orifices de la valve expiratoire, le coefficient de compliance apparente devient soit très grand, soit négatif. Dans le cas de la ventilation barométrique, avec ou sans Pep, en cas de déconnexion au niveau de la valve expiratoire, le volume V délivré pendant la phase inspiratoire est important du fait de la régulation en pression et la pression en fin de phase PFinl est presque égale à la perte de charge (R2 + R3)QFill. Le dénominateur de la fraction donnant la compliance est presque nul alors que le numérateur est grand. Le calcul fournit donc une valeur de compliance apparente "non physiologique". Si la déconnexion se produit à la sortie de la machine d'expiration, les résistances hydrauliques Ri, R2 et R3 sont supprimées. La pression PFW, devient donc très faible. Dans la formule (1) ou (2), le dénominateur devient négatif et il en va bien sûr nécessairement de même pour le coefficient de compliance apparente du patient. Dans le cas de la ventilation volumétrique, s'il y a déconnexion du circuit au niveau de la valve expiratoire, le débit reste constant et la pression en fin de phase inspiratoire est égale au produit du débit par la perte de charge du filtre et de la conduite. Puisqu'il n'y a pas accumulation d'un volume de gaz par le patient, il n'y a pas de montée en pression. Le dénominateur de la fraction des formules (1) et (2) devient proche de zéro. Le dénominateur peut même devenir négatif par la participation aux pertes de charge du circuit de ventilation. Le volume V restant normal (numérateur), le coefficient de compliance apparente devient donc soit très grand, soit négatif. S'il y a déconnexion à la sortie de la machine, on se retrouve dans la même situation que pour la ventilation barométrique et le coefficient C devient négatif. REVENDICATIONS 1. Installation de ventilation en gaz d'un patient comprenant: - un ensemble de ventilation pour délivrer ledit gaz muni d'un capteur de mesure de pression du gaz délivré et/ou d'un capteur de mesure du débit de gaz délivré; - une conduite d'inspiration; et -un dispositif de détection du débranchement accidentel du circuit de ventilation comprenant: 10. des moyens de traitement pour calculer, pour chaque cycle de ventilation, un coefficient apparent de compliance du patient à partir des mesures effectuées par lesdits capteurs de pression et de débit, par mise en oeuvre d'une formule prédéterminée; des moyens pour déterminer le signe dudit coefficient de compliance, des moyens pour comparer ledit coefficient de compliance à une valeur positive prédéterminée; et des moyens pour déclencher une alarme si le coefficient de compliance est négatif ou si le coefficient de compliance est supérieur à ladite valeur prédéterminée. 2. Installation de ventilation fonctionnant dans un mode sans pression d'expiration positive selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite formule prédéterminée est du type: v C= V Prmi - K Qfcn dans laquelle V est le volume de gaz délivré pendant un cycle d'inspiration, Pfi, est la pression délivrée à la fin d'un cycle d'inspiration, Qfin, est le débit délivré à la fin d'un cycle d'inspiration et K une constante. 3. Installation de ventilation fonctionnant dans un mode avec pression d'expiration positive selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite formule prédéterminée est du type: v C= V Pful - PfrE - KQ finI dans laquelle V est le volume de gaz délivré pendant un cycle d'inspiration, Pf,. est la pression à la fin d'un cycle d'inspiration, Qfi est le débit à la fin d'un cycle d'inspiration, PfmE la pression à la fin d'un cycle d'expiration et K une constante. 4. Installation de ventilation selon l'une quelconque des revendications I à 3, caractérisée en ce que ladite valeur prédéterminée est de l'ordre de 300 exprimé en ml/cm de H20. 5. Procédé de détection du débranchement accidentel du circuit d'inspiration d'une installation de ventilation en gaz d'un patient comprenant un ensemble de ventilation comprenant les étapes suivantes: on mesure ou on détermine la pression et/ou le débit de gaz à la sortie de l'ensemble de ventilation pendant un cycle de ventilation, - on calcule, à partir desdites mesures, un coefficient de compliance apparente du patient sur la base d'une relation prédéterminée, - on déclenche une alarme si la valeur dudit coefficient de compliance est négatif ou s'il est supérieur à une valeur prédéterminée. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite formule prédéterminée est du type: v C= V Pfinl K Qf.i dans laquelle V est le volume de gaz délivré pendant un cycle d'inspiration, Pfin est la pression délivrée à la fin d'un cycle d'inspiration, Qfil est le débit délivré à la fin d'un cycle d'inspiration et K une constante. 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite formule prédéterminée est du type: V C= Pfin - Pii E KQ finI dans laquelle V est le volume de gaz délivré pendant un cycle d'inspiration, Pfin, est la pression à la fin d'un cycle d'inspiration, Qfinl est le débit à la fin d'un cycle d'inspiration, PfmE la pression à la fin d'un cycle d'expiration et K une constante. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que ladite valeur prédéterminée est de l'ordre de 300 exprimé en ml/cm de H20.