Brevet FR2838651A1 — publié le 20031024

niveau de ltextremite de la protuberance (107). L'invention concerne un procede pour commander au moins un parametre de l'alimentation en gaz respiratoire qui est assuree par un dispositif d'assistance respiratoire, sur lequel est branche un patient, ainsi qutun dispositif de commande correspondent. S Les parametres d'alimentation en gaz respiratoire assuree par un dispositif d'assistance respiratoire, comme par exemple la pression d'assistance respiratoire, le courant de gaz respiratoire ou la frequence d'assistance respiratoire, vent generalement fixes au prealable, puts, a intervalles relativement espaces, leur validite est verifiee. Si les besoins l0 respiratoires du patient changent, ce changement est pris en compte lorsque, apres nouvelle verification des besoins respiratoires du patient, les parametres de l'alimentation en gaz respiratoire vent adaptes de fa,con correspondante. On dispose done d'une alimentation en gaz respiratoire qui n'est eventuellement pas orientee de facon suivie sur les besoins reels du patient. Par le document DE 198 08 543 C2, on conna^t un procede grace auquel il est possible de determiner, aussi bien lors de la respiration spontanee que pour une assistance respiratoire par machine, les proprietes mecaniques que vent la compliance, la resistance et, enfin, la pression musculaire du systeme respiratoire d'un patient, tout en ne perturbant sa respiration que de fa,con minime. La compliance est le quotient du volume de gaz respiratoire deplace par la variation de la. pression dans les voies respiratoires, la resistance est le quotient de la variation de la pression dans les voles respiratoires par la variation du courant de gaz respiratoire. Par pression musculaire, on entend le pourcentage de la pression dans les voies respiratoires qui est engendree par les efforts propres au patient. Grace au procede, il est possible de determiner, en continu, la pression musculaire du patient et, par consequent, de surveiller l'intensite de sa respiration spontanee. A cet effet, a differents moments au cours de differents mouvements respiratoires, on provoque une course occlusion, au cours de laquelle I'assistance respiratoire ou la respiration spontanee du patient est interrompue en ferment des soupapes correspondantes montees dans un tube respiratoire menant au patient. Les proprietes mecaniques du poumon vent determinees a partir des valeurs mesurees pour la pression dans les voies respiratoires et pour le courant de gaz respiratoire. Et c'est a partir de ces valeurs que l'on determine la pression musculaire. La presente invention a pour but de proposer un procede, ainsi qu'un dispositif, permettant de commander au moins un parametre d'alimentation en gaz respiratoire d'un patient, et qui tienne compte de l'etat reel de son systeme respiratoire. Selon ['invention, les valeurs mesurees pour la pression dans les voies respiratoires PAW et le courant de gaz respiratoire d/dt V vent consultees en continu pour determiner les proprietes mecaniques du systeme respiratoire du patient, c'est-a-dire la resistance R. et la compliance C de son poumon, et enfin pour determiner la pression musculaire PMUS. Suivant le procede de commande d'au moins un parametre de l'alimentation en gaz respiratoire qui est assuree par un dispositif d'assistance respiratoire, sur lequel est branche un patient, une course interruption de l'alimentation en gaz respiratoire intervient au cours d'une premiere phase d'expiration. Avant et pendant ['interruption, la pression dans les voies respiratoires PAW et le courant de gaz respiratoire d/dt V vent mesures. On en deduit la resistance R du poumon du patient. Au cours d'une deuxieme phase d'expiration, non perturbee, la pression dans les voies respiratoires PAW et le courant de gaz respiratoire d/dt V vent egalement mesures. A partir de ces vaieurs, et de la resistance R. qui a ete determinee dans l'etape precedente, on calcule la compliance C du poumon du patient. Le courant de gaz respiratoire d/dt V est mesure au cours des mouvements respiratoires suivants. On calcule, a partir de cette valeur et des valeurs precedemment determinees pour la resistance R. et la compliance C, une pression dans les voies respiratoires PAW. Enfin, on calcule la pression musculaire PMUS, c'est-a-dire le pourcentage de la pression dans les voles respiratoires qui est engendree par les efforts propres au patient, cette pression correspondent a la difference entre la pression dans les voies respiratoires PAw.-qui a ete calculee et la pression dans les voles respiratoires PAW qui a ete mesuree reellement. La commande proprement cite du dispositif steffectue en fonction de la pression musculaire PMUS qui a ete determinee. Ainsi, le parametre d'alimentation en gaz respiratoire, au nombre minimum d'un, est modifie de telle sorte que l'alimentation en gaz respiratoire soit augmentee au cours des phases suivantes d'inspiration, si la pression musculaire PMUS est superieure a une valeur theorique P0, et le parametre d'alimentation en gaz respiratoire, au nombre minimum d'un, est modifie de telle sorte que l'alimentation en gaz respiratoire soit reduite, au cours des phases suivantes d'inspiration, si la pression musculaire PMUS est inferieure a la valeur theorique PO, jusqu'a ce que la pression musculaire PMUS ait atteint la valeur theorique PO. S Si l'on obtient, de ceKe maniere, une valeur positive pour PMUS, par exemple, au cours des phases d'inspiration, et une valeur de PMUS qui est proche de zero dans les phases d'expiration, cela signifie qu'il est necessaire d'appliquer une plus forte pression d'assistance respiratoire, ou de disposer d'un plus fort courant de gaz respiratoire, pour une plus importante alimentation en gaz respiratoire. Si, en outre, PMUS est deja positive avant le debut d'une phase d'inspiration, il peut eventuellement etre avantageux d'augmenter la frequence d'assistance respiratoire. Suivant une forme d'execution prefere du procede, le parametre, au nombre minimum d'un, est la pression d'assistance respiratoire, c'est-a-dire la pression dans les voles respiratoires qui est provoquee par le dispositif d'assistance respiratoire. En outre, il est possible de disposer, comme parametres, d u cou rant de gaz respiratoire qui est prod uit par le d ispositif d'assistance respiratoire, ainsi que de la frequence d'assistance respiratoire qui est predeterminee par le dispositif d'assistance respiratoire. La course interruption de l'alimentation en gaz respiratoire du patient peut consister en une occlusion des voies respiratoires du patient, ou en une variation de la pression d'assistance respiratoire. Le dispositif de commande d'au moins un parametre de l'alimentation en gaz respiratoire qui est assuree par un dispositif d'assistance respiratoire, sur iequel est branche un patient, selon ['invention, est concu pour provoquer une course interruption de l'alimentation en gaz respiratoire au cours d'une phase d'expiration. il comprend un premier detecteur destine a mesurer la pression dans les voies respiratoires PAW et un deuxieme detecteur destine a mesurer le courant de gaz respiratoire d/dt V. En outre, une unite d'evaluation et de commande sert a determiner la resistance R et la compliance C du poumon du patient, a partir de la pression dans les voies respiratoires PAW qui a ete mesuree par le premier detecteur et a partir du courant de gaz respiratoire didt V qui a ete mesure par le deuxieme detecteur. A partir d'autres valeurs mesurees pour le courant de gaz respiratoire d/dt V, et a partir de la resistance R, de la compliance C precedemment calculees, I'unite d'evaluation et de mesure calcule une pression dans les voies respiratoiresP,,w. Enfin, la pression musculaire PMUS est determinee, c'est-a-dire le pourcentage de la pression dans les voies respiratoires qui est engendree par les efforts propres au patient. Wile est calculee, par ['unite d'evaluation et de commande, comme difference entre la pression dans les voies respiratoires P.'vcqui a ete calculee et la pression dans les voies respiratoires PAW qui a ete mesuree reellement. Ensuite, I'unite devaluation et de commande fait varier le parametre d'alimentation en gaz respiratoire, au nombre minimum d'un, de la fa,con qui a ete decrite ci-dessus. L'interruption, au cours d'une phase d'expiration du patient, est. si possible, toujours course et ne cure, par exemple, que quelques centaines de millisecondes, de preference approximativement 200 millisecondes, afin que la perturbation de la respiration artificielle du patient soit minimale. La sequence des interruptions suit un modele temporel, et elles interviennent, par exemple, une ou plusieurs fois par minute. Les differentes interruptions vent avantageusement provoquees a differents moments, en relation avec les differentes phases d'expiration, car cette mesure de repartition augmente la fiabilite des mesures. L'invention tire profit du fait que la pression musculaire PMUS est une valeur tres evocatrice lorsqu'il s'agit d'obtenir des informations sur les efforts respiratoires du patient. Si la pression musculaire PMUS est maintenue a une valeur predeterminee qui, dans la pratique, est la plupart du temps nulle, ou alors est tres faible, on garantit ainsi que le patient doit faire peu d'efforts pour respirer, et on evite ainsi le phenomene du "ventilator fighting" (resistance opposee a la presence d'une ventliation assistee). Le texte ci-dessous decrit le mode de calcul, a partir des valeurs mesurees pour la pression dans les voies respiratoires PAW et pour le courant de gaz respiratoire d/dt V, de la resistance R,et de la compliance du poumon du patient et, enfin, de la pression musculaire PMUS. Le point de depart est ['equation fondamentale suivante: P MUS = C V + R. d/dtV- PAW + PEEPl, dans laquelle V designe le volume de gaz respiratoire qui est deplace. PEEP, = PEEP,N + PEEPEx est la pression totale positive d'expiration finale, qui se compose de la valeur intrinseque PEEP,N qui resulte du volume de gaz qui subsiste dans le poumon du patient apres une expiration s complete, et de la valeur PEEPEx externe, qui est predeterminee par le dispositif d'assistance respiratoire. (Pour la repartition de la valeur totale PEEP en ses deux composants PEEP'N et PEEPEx, se referer, par exemple, au brevet US 6,015,388). On determine ensuite la resistance R qui est le quotient de la difference entre deux valeurs mesurees pour la pression dans les voies respiratoires PAW1 et PAW2 et de la difference entre deux valeurs mesurees, respectivement aux memes instants, pour le courant de gaz respiratoire, (d/dtV). et (d/dtV)2: R PA W1 - PA W2 (d I dtV)1- (d I dtV)2 Les mesures des valeurs PAW] et (d/dtV), vent realisees avant une course interruption lors d'une phase d'expiration et les mesures des valeurs PAW2 et (d/dtV)2 vent realisees au cours d'une course interruption lors d'une phase d'expiration.Si ['interruption consiste en une occlusion, la vaieur du courant de gaz respiratoire (didtV)2 est nulle et, pour la resistance du poumon R on obtient ['equation suivante: R PA W1- PA W2 (d I dtV)1 Ensuite, la resistance externe Rex et la valeur PEEPex vent determinees a partir du rapport suivant: PAW = - Rex d/dt V + PEEPEx. La resistance externe Rex est la resistance induite par la resistance dans la branche d'expiration du dispositif d'assistance respiratoire, qui, avec la resistance R du poumon du patient, donne la resistance totale. Le rapport ci-dessus renvoie a ltequation fondamentale pour le cas particulier d'une expiration. En realisant au moins deux mesures pour la pression dans les voies respiratoires PAW et pour le courant de gaz respiratoire didt V, on obtient suffisamment d'equations conditionnelles pour la resistance externe Rex et pour la valeur PEEPEx. Plus on effectue de mesures, meilleures vent les possibilites d'aboutir, a ['aide de methodes par approximation, a des valeurs gables pour Rex et pour la valeur PEEPEx. Pour le courant de gaz respiratoire d/dt V et pour le volume de gaz S expire VOx qui est deplace lors d'une expiration, il existe le rapport suivant: d/dtV = --Vex + (d/dtV),o avec une constante de temps d'expiration I et une valeur initiale (d/dtV),o a ['instant to. Ici, plusieurs mesures du courant de gaz respiratoire d/dt V permettent d'aboutir a un nombre suffisant d'equations conditionnelles pour la constante de temps d'expiration I et une valeur initiale (d/dtV)o. Avec des mesures supplementaires, il est possible de parvenir, comme dans le cas ci dessus, a des solutions approchees d'une plus grande fiabilite. On peut maintenant determiner la compliance C, sur la base du rapport C- Rex+RL La valeur intrinseque PEEP'N est obtenue grace a ['equation PEEPN = C (I (d/dtV)o-Vee) PEEPEx, dans laquelle Vee designe un volume de gaz expire deplace lors d'une expiration complete. L'expression I (d/dt V)[O Vee designe ce que l'on appelle le volume de distension. A ce stade, il est possible, en utilisant les valeurs deja determinees, et grace a de nouvelles mesures du courant de gaz respiratoire d/dt V, de calculer une pression dans les voies respiratoires PAWC. En outre, on obtient, par mesure, une valeur pour la pression dans les voies respiratoiresPAw-. La pression musculaire PMUS est calculee comme difference entre la pression dans les voies respiratoires calculee, et la pression mesuree: PMUS = PAW PAW. Les etapes de calcul indiquees ci-dessus, qui aboutissent a une valeur pour PMUS, vent donnees a titre d'exemple. Le principe de base du procede selon ['invention, qui stapplique meme si les etapes de calcul vent modifiees, est le calcul d'une pression dans les voies respiratoires PA'Fca partir S de valeurs precedemment mesurees pour la pression dans les voles respiratoires PAW et pour le courant de gaz respiratoire d/dt V, et a partir des parametres mecaniques du systeme respiratoire du patient qui ont ete determines a partir de celles-ci, la comparaison, en-quite, avec une valeur reellement mesuree pour la pression dans les voies respiratoires PAW et, enfin, une commande du dispositif sur la base d'une comparaison entre les deux valeurs, qui stexprime sous la forme de la pression musculaire PMUS. L'invention va etre expliquee, a titre d'exemple, a ['aide de la figure. La figure represente un dispositif d'assistance respiratoire grace auquel le procede selon ['invention peut etre mis en oeuvre. Un appareil de ventilation assistee 100 fournit du gaz respiratoire a un patient 300 branche sur un dispositif d'assistance respiratoire. Une course interruption de l'alimentation en gaz respiratoire, par exemple du fait d'une occlusion des voies respiratoires, est provoquee par un dispositif d/interruption 101 place dans la branche d'expiration du dispositif d'assistance respiratoire. Dans le dispositif d'assistance respiratoire est monte un premier detecteur 200, qui mesure la pression dans les voies respiratoires PAW. Le courant de gaz respiratoire d/dt V est mesure par un deuxieme detecteur 201, qui est egalement monte dans le dispositif d'assistance respiratoire. Les valeurs mesurees par le premier detecteur 200 et par le deuxieme detecteur 201 vent transmises a une unite d'evaluation et de commande 800. A partir des valeurs mesurees, cette unite calcule tout d'abord la resistance R. et la compliance C du poumon du patient, puis la pression dans les voies respiratoiresP.w. L'unitb d'evaluation et de commande 800 compare la pression dans les voies respiratoires PAwcqui a ete calculee, avec la pression dans les voies respiratoires PAW qui a ete effectivement mesuree par le premier detecteur 200. Si la pression musculaire PMUS = PAWC- PAW est positive, I'appareil de ventilation assistee 100 est commande par ['unite d'evaluation et de commande de telle sorte que la pression d'assistance respiratoire soit augmentee. Si PMUS =PAW(- PAW est negative, la pression d'assistance respiratoire exercee par l'appareil de ventilation assistee 100 est reduite. Ce n'est que lorsque la pression musculaire PMUS est proche de zero que la pression d'assistance respiratoire est conserves telle queue. REVENDICATIONS 1. Procede de commande d'au moins un parametre de l'alimentation en gaz respiratoire qui est assuree par un dispositif d'assistance respiratoire, sur lequel est branche un patient (300), suivant lequel a) une course interruption de l'alimentation en gaz respiratoire intervient au cours d'une premiere phase d'expiration, la pression dans les voies respiratoires PAW et le courant de gaz respiratoire d/dt V vent mesures avant et pendant ['interruption, et la resistance R. du poumon du patient est determinee, comme quotient de la variation de la pression dans les voies respiratoires PAW et de la variation du courant de gaz respiratoire didt V, b) au cours d'une deuxieme phase d'expiration, non perturbee, la pression dans les voles respiratoires PAW et le courant de gaz respiratoire d/dt V vent mesures et, a partir de ces vaieurs, et a partir de la resistance R., on calcule la compliance C du poumon du patient, c) au cours des mouvements respiratoires suivants, le courant de gaz respiratoire d/dt V est mesure et, a partir de cette valeur et de la resistance R et de la compliance C, on calcule une pression dans les voies respiratoires PA[(. d) on calcule une pression musculaire PMUS, c'est-a-dire la difference entre la pression dans les voies respiratoires PAwcqui a ete calculee et la pression dans les voies respiratoires PAW qui a ete mesuree reellement, e) le pa ram etre d'ali me ntation en g az respi ratoire, au nom b re minimum d'un, est modifie de telle sorte que l'alimentation en gaz respiratoire soit augmentee au cours des phases suivantes d'inspiration, si la pression musculaire PMUS est superieure a une valeur theorique P0, et le parametre d'alimentation en gaz respiratoire, au nombre minimum d'un, est modifie de telle sorte que l'alimentation en gaz respiratoire soit reduite, au cours des phases suivantes d'inspiration, si la pression musculaire PMUS est inferieure a la valeur theorique P0, jusqu'a ce que la pression musculaire PMUS ait atteint la valeur theorique PO. 2. Procede selon la revendication 1, caracterise en ce que le parametre, au nombre minimum d'un, est la pression d'assistance respiratoire, c'esta-dire la pression dans les voles respiratoires qui est provoquee par le dispositif d'assistance respiratoire. 3. Procede selon la revendication 1, caracterise en ce que le parametre, au nombre minimum d'un, est le courant de gaz respiratoire d/dt V qui est produit par le dispositif d'assistance respiratoire 4. Procede selon la revendication 1, caracterise en ce que le S parametre, au nombre minimum d'un, est la frequence d'assistance respiratoire qui est predeterminee par le dispositif d'assistance respiratoire. 5. Procede selon l'une des revendications 1 a 4, caracterise en ce que la course interruption consiste en une occlusion des voies respiratoires du patient (300). 6. Procedb selon l'une des revendications 1 a 4, caracterise en ce que la course interruption consiste en une variation de la pression d'assistance respiratoire. 7. Procede selon l'une des revendications 1 a 6, caracterise en ce que les courses interruptions suivent un modele temporel, suivant lequel elles vent provoquees a differents moments, en relation avec les differentes phases d'expiration. 8. Dispositif de commande d'au moins un parametre de i'alimentation en gaz respiratoire qui est assuree par un dispositif d'assistance respiratoire, sur loquel est branche un patient (300), a) qui est con,cu pour provoquer une course interruption de l'alimentation en gaz respiratoire au cours d'une phase d'expiration, b) comprenant un premier detecteur (200) destine a mesurer la pression dans les voies respiratoires PAW et un deuxieme detecteur (201) destine a mesurer le courant de gaz respiratoire d/dt V, c) une unite d'evaluation et de commande (800), destinee a determiner la resistance R. et la compliance C du poumon du patient a partir de la pression dans les voies respiratoires PAW qui a ete mesuree par le premier detecteur (200) et a partir du courant de gaz respiratoire d/dt V qui a ete mesure par le deuxieme detecteur (201), destinee a calculer une pression dans les voies respiratoires P.'vCa partir de la resistance R., de la compliance C et du courant de gaz respiratoire d/dt V, destinee a determiner une pression musculaire PMUS, c'est-a-dire la difference entre la pression dans les voies respiratoires PAwcqui a ete calculee et la pression dans les voies respiratoires PAW qui a ete mesuree reellement d) le parametre d'alimentation en gaz respiratoire, au nombre minimum d'un, etant modifie par ['unite d'evaluation et de commande (800) de telle sorte que l'aiimentation en gaz respiratoire soit augmentee au cours des phases suivantes d'inspiration, si la pression musculaire PMUS est superieure a une valeur theorique PO, et que le parametre d'alimentation en gaz respiratoire, au nombre minimum d'un, soit modifie par ['unite d'evaluation et de commande (800) de telle sorte que l'alimentation en gaz respiratoire soit reduite, au cours des phases suivantes d'inspiration, si la pression musculaire PMUS est inferieure a la valeur theorique PO, jusqu'a ce que la pression musculaire PMUS ait atteint la valeur theorique PO. 9. Procede de commande d'au moins un parametre de I'alimentation en gaz respiratoire qui est assuree par un dispositif d'assistance respiratoire, sur lequel est branche un patient (300), suivant lequel a) au cours de plusieurs phases d'expiration, la pression dans les voies respiratoires PAW et le courant de gaz respiratoire d/dt V vent mesures, et la resistance R et la compliance C du poumon du patient vent determinees a partir de ces valeurs, b) au cours des mouvements respiratoires suivants, le courant de gaz respiratoire dIdt V est mesure et, a partir de cette valeur et de la resistance R. et de la compliance C, on calcule une pression dans les voies respiratoires PA WC. c) on calcule une pression musculaire PMUS, c'est-a-dire la difference entre la pression dans les voies respiratoires PA WC qui a ete calculee et la pression dans les voies respiratoires PAW qui a ete mesuree reellement, d) le parametre d'alimentation en gaz respiratoire, au nombre minimum d'un, est modifie de telle sorte que l'alimentation en gaz respiratoire soit augmentee au cours des phases suivantes d'inspiration, si la pression musculaire PMUS est superieure a une valeur theorique PO, et le parametre d'alimentation en gaz respiratoire, au nombre minimum d'un, est modifie de telle sorte que l'alimentation en gaz respiratoire soit reduite, au cours des phases suivantes d'inspiration' si la pression musculaire PMUS est inferieure a la valeur theorique PO, jusqu'a ce que la pression musculaire PMUS ait atteint la