Brevet FR2966967A1 — publié le 20120504

SIMULATEUR DESTINE A L'APPRENTISSAGE DE L'INTUBATION TRACHEALE La présente invention concerne un simulateur destiné à l'apprentissage de l'intubation trachéale, et plus particulièrement 5 un tel simulateur comprenant - un élément de mannequin anatomique reproduisant au moins une cavité buccale munie d'une langue, d'une épiglotte et du sillon glosso-épiglottique correspondant, - un système de simulation apte à déterminer la valeur d'au moins io un paramètre physiologique d'un patient soumis à une intubation trachéale en fonction de données fournies en entrée dudit système et à communiquer cette valeur à un utilisateur. On sait que l'intubation trachéale, à savoir l'introduction d'un tube dans la trachée d'un patient à des fins notamment de réanimation 15 médicale, implique le recours à un laryngoscope, permettant d'exposer la glotte à la vue, la glotte étant l'orifice du larynx dans lequel doit être introduit le tube trachéal. Cette exposition à la vue est rendue possible grâce à l'alignement sans obstacle visuel, de l'oeil de l'opérateur et de la glotte, permis par l'introduction de 20 la lame du laryngoscope et son bon positionnement dans le pharynx. A cet effet, la lame du laryngoscope est introduite dans la cavité buccale du patient et son extrémité est appliquée à la base de la langue dans le sillon glosso-épiglottique (vallécule). Cette lame est utilisée comme un écarteur des structures musculaires gênant 25 l'accès au larynx, en particulier la langue du patient. L'intubation trachéale est un geste agressif, mal toléré par le patient, et doit être réalisé avec rapidité et délicatesse par l'opérateur. Les voies aériennes sont partiellement obstruées durant la manoeuvre, et le patient ressent une gêne respiratoire 30 temporaire. De plus une douleur peut être ressentie, des mouvements-réflexes des muscles du pharynx et du larynx et des réflexes nauséeux peuvent alors être provoqués en retour par la manoeuvre. L'appui exagéré de la lame du laryngoscope dans le sillon glosso-épiglottique, en particulier si le mouvement destiné à l'exposition de la glotte par la lame du laryngoscope n'est pas réalisé dans la bonne direction, entraîne un ralentissement réflexe de la fréquence cardiaque et un défaut d'oxygénation systémique s chez le patient. Cette mauvaise tolérance de l'intubation trachéale par le patient et l'altération consécutive de certaines de ses fonctions et constantes vitales (fréquence cardiaque et oxygénation sanguine), alors que ces dernières sont fragilisées par l'état pathologique so rendant nécessaire l'intervention, rendent donc nécessaires un apprentissage préalable et répété des opérateurs qui auront à pratiquer ce geste. Un tel apprentissage pouvant difficilement être réalisé sur des patients, on a déjà proposé de l'effectuer sur un mannequin 15 anatomique. Toutefois, les mannequins actuels ne permettent pas à l'opérateur de constater en temps réel la qualité et la tolérance physiologique de son intervention, et d'éventuellement la corriger tout en vérifiant au fur et à mesure l'efficacité de la correction. 20 L'invention vise à pallier ces inconvénients. Plus particulièrement, l'invention a pour but de fournir un simulateur destiné à l'apprentissage de l'intubation trachéale, qui permette à l'opérateur de vérifier en temps réel la qualité et la tolérance physiologique de son intervention. 25 L'invention a également pour but de fournir un procédé de mise en oeuvre de ce simulateur A cet effet, l'invention a tout d'abord pour objet un simulateur destiné à l'apprentissage de l'intubation trachéale comprenant - un élément de mannequin anatomique reproduisant au moins une 30 cavité buccale munie d'une langue, d'une épiglotte et du sillon glosso-épiglottique correspondant, - un système de simulation apte à déterminer au moins un paramètre physiologique d'un patient soumis à une intubation trachéale en fonction de données fournies en entrée dudit système et à communiquer ce paramètre en temps réel par l'intermédiaire d'un transducteur, à un opérateur pratiquant une intubation trachéale sur ledit élément de mannequin anatomique, ce simulateur comprenant en outre - au moins un capteur d'effort disposé sur l'élément de mannequin au niveau du sillon glosso-épiglottique de manière à mesurer la force appliquée à ce niveau par la lame d'un laryngoscope manié par l'opérateur, et - des moyens de transmission pour fournir la valeur de la mesure effectuée par ledit capteur d'effort en entrée dudit système de simulation, le système de simulation étant agencé pour prendre en compte ladite valeur de la mesure effectuée par le capteur d'effort pour déterminer ledit paramètre physiologique. Dans un mode de réalisation particulier, le système de simulation est agencé pour prendre en compte la durée pendant laquelle la 20 force est appliquée. Le dispositif permet ainsi de reproduire l'une des difficultés rencontrées dans la réalité de la réanimation médicale lors de l'intubation trachéale : la mauvaise tolérance de ce geste par le patient et l'altération consécutive de certaines de ses fonctions 25 et constantes vitales, par exemple la fréquence cardiaque et l'oxygénation sanguine, alors qu'elles sont fragilisées par l'état pathologique rendant nécessaire l'intubation trachéale, notamment lorsque ce geste n'est pas réalisé de façon optimale en termes de durée et de qualité d'opération technique. 30 Avantageusement, l'élément de mannequin anatomique (1) reproduit un enfant, de préférence l'élément de mannequin anatomique (1) reproduit un nourrisson. Egalement dans un mode de réalisation particulier, le système de simulation est agencé pour prendre en compte l'intensité de la force appliquée. Egalement dans un mode de réalisation particulier, la représentation de l'évolution dans le temps dudit au moins un paramètre physiologique constitue la simulation de l'électrocardiogramme dudit patient. Le système de simulation est par exemple agencé de manière que ledit électrocardiogramme présente une valeur de référence de la fréquence cardiaque, par exemple de 125 (1:15) cycles par minute, cette valeur de référence diminuant de préférence dans le temps de 5 cycles par minute toutes les 30 secondes. Plus particulièrement, ledit transducteur peut comprendre au moins un moniteur apte à afficher ledit électrocardiogramme. Les moyens de simulation peuvent également être agencés pour simuler une diminution de la fréquence cardiaque en fonction de la durée pendant laquelle la force est appliquée. A noter que l'obtention d'une fréquence cardiaque nulle marque la fin de la simulation. Plus particulièrement, les moyens de simulation sont agencés pour simuler une diminution progressive de la fréquence cardiaque de : - 10 cycles par minute en l'espace de 30 secondes en réponse à la détection d'une force appliquée en continu sur la période, ladite force appliquée en continu étant supérieure à un seuil paramétrable ; - 35 cycles par minute en l'espace de 10 secondes en réponse à la détection d'une force d'intensité croissante appliquée en continu sur la période, ladite force appliquée étant supérieure audit seuil paramétrable et présentant une augmentation de son intensité comprise entre au moins 5 et au moins 40°/0, de préférence une augmentation de son intensité d'au moins 30% ; - 55 cycles par minute en l'espace de 20 secondes en réponse à la détection d'une force d'intensité croissante appliquée en continu sur la période, ladite force appliquée étant supérieure audit seuil paramétrable et présentant une augmentation de son intensité comprise entre au moins 40 et au moins 80%, de préférence une augmentation de son intensité d'au moins 60% ; - 75 cycles par minute en l'espace de plus de 20 secondes en réponse à la détection d'une force d'intensité croissante appliquée en continu sur la période, ladite force appliquée étant supérieure audit seuil paramétrable et présentant une augmentation de son intensité comprise entre au moins 807. et au moins 150%, de préférence une augmentation de son intensité d'au moins 100°/G. Il est toutefois entendu que l'ensemble de ces valeurs sont paramétrables. Avantageusement, ledit seuil paramétrable correspond à une pression exercée au niveau du capteur d'effort disposé sur l'élément de mannequin au niveau du sillon glosso-épiglottique qui est supérieure ou égale à 10 N/cm2, de préférence supérieure ou égale à 20 N/cm 2 et, de manière particulièrement préférée supérieure ou égale à 50 N/cm 2. Dans un mode de réalisation, les moyens de simulation sont agencés pour simuler un retour à une fréquence cardiaque normale, dès lors qu'aucune force n'est plus appliquée sur le capteur d'effort, de préférence dès lors que la force appliquée est inférieure au seuil paramétrable. Avantageusement, ce retour à la normale s'effectue selon les lois inverses de celles définies précédemment pour la diminution de la fréquence cardiaque en fonction de l'intensité de la force appliquée et de l'augmentation de cette dernière. Egalement dans un mode de réalisation particulier, ledit au moins un paramètre physiologique est la saturation de l'hémoglobine en 30 oxygène dudit patient. Le système de simulation est par exemple agencé de manière que ladite saturation de l'hémoglobine en oxygène présente une valeur de référence de 94 (±4) %, cette valeur de référence diminuant de préférence dans le temps de 3% toutes les 30 secondes. Plus particulièrement, les moyens de simulation peuvent être agencés pour simuler une diminution de la saturation de l'hémoglobine en oxygène en fonction de la durée pendant laquelle la force est appliquée. Les moyens de simulation peuvent notamment être agencés pour simuler une diminution de la saturation de l'hémoglobine en oxygène en fonction de l'intensité de la force appliquée. A noter que l'obtention d'une valeur de saturation de l'hémoglobine en oxygène nulle marque la fin de la simulation. io Ledit transducteur peut également comprendre des moyens acoustiques, la valeur de la saturation de l'hémoglobine en oxygène étant communiquée à l'opérateur sous la forme d'un signal sonore dont la fréquence est fonction de ladite valeur. Plus particulièrement, les moyens de simulation peuvent être i5 agencés pour simuler une diminution de la saturation de l'hémoglobine en oxygène de : en l'espace de 30 secondes en réponse à la détection d'une force appliquée en continu sur la période, ladite force appliquée en continu étant supérieure à un seuil paramétrable ; 20 - 20 (±4) % en l'espace de 10 secondes en réponse à la détection d'une force d'intensité croissante appliquée en continu sur la période, ladite force appliquée étant supérieure audit seuil paramétrable et présentant une augmentation de son intensité comprise entre au moins 5 et au moins 40%, de préférence une 25 augmentation de son intensité d'au moins 30% ; - 29 (±4) % en l'espace de 20 secondes, ces données étant paramétrables, en réponse à la détection d'une force d'intensité croissante appliquée en continu sur la période, ladite force appliquée étant supérieure audit seuil paramétrable et présentant 30 une augmentation de son intensité comprise entre au moins 40 et au moins 80%, de préférence une augmentation de son intensité d'au moins 60% ; - 38 (±4) % en l'espace de plus de 20 secondes, données paramétrables, en réponse à la détection d'une force d'intensité croissante appliquée en continu sur la période, ladite force appliquée étant supérieure audit seuil paramétrable et présentant une augmentation de son intensité comprise entre au moins 80% et au moins 150%, de préférence une augmentation de son intensité d'au moins 1000/0. Les moyens de simulation peuvent également être agencés pour simuler un retour à une saturation de l'hémoglobine en oxygène normale dès lors qu'aucune force n'est plus appliquée sur le capteur d'effort, de préférence dès lors que la force appliquée est inférieure au seuil paramétrable. Avantageusement, ce retour à la normale s'effectue selon les lois inverses de celles définies précédemment pour la diminution de la fréquence cardiaque en fonction de l'intensité de la force appliquée et de l'augmentation de cette dernière. L'invention a également pour ob jet un procédé de mise en oeuvre du simulateur décrit ci-dessus, comprenant les étapes consistant à - fixer une valeur de référence pour ledit au moins un paramètre physiologique, - enregistrer la valeur de la mesure effectuée par le capteur 20 d'effort, - incrémenter cycliquement ledit paramètre physiologique à partir de ladite valeur de référence en fonction de la mesure effectuée par le capteur d'effort, - communiquer en temps réel à l'opérateur le paramètre 25 incrémenté, par l'intermédiaire dudit transducteur. Dans un mode de mise en oeuvre particulier, le procédé comprend en outre l'étape consistant à incrémenter cycliquement ledit paramètre physiologique en fonction de la durée de l'intubation trachéale. 30 On décrira maintenant, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de l'invention en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d'un mannequin anatomique utilisé dans un simulateur selon l'invention, - la figure 2 est une vue à grande échelle d'un détail de la figure 1, et - la figure 3 est un organigramme d'un système de simulation apte à mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. On voit aux figures 1 et 2 un mannequin anatomique 1 constitué pour l'essentiel d'un buste dans lequel est formée une cavité buccale 2 délimitée pour l'essentiel par le palais 3 et la langue 4. io On voit par ailleurs également l'oesophage 5 et la trachée 6, ainsi que l'épiglotte 7 formée à la racine de la langue 4. La langue 4 et l'épiglotte 7 délimitent entre elles le sillon glosso-épiglottique ou vallécule 8. La trachée débouche dans la cavité buccale par un orifice 9 constituant la glotte. 15 Le mannequin anatomique qui vient d'être décrit a pour but de faciliter l'apprentissage de l'intubation trachéale. L'intubation trachéale consiste à introduire un tube trachéal 10 dans la glotte 9 du patient. A cet effet, la glotte doit être exposée à la vue de l'opérateur, ce qui rend nécessaire d'aligner 20 visuellement l'aeil de l'opérateur et la glotte. Ceci est réalisé à l'aide de la lame 11 d'un laryngoscope 12. A cet effet, l'extrémité de la lame 11 est appliquée au fond du sillon glosso-épiglottique 8 et cette lame est pressée vers le haut par l'opérateur (dans la direction orientée vers le bas, à l'opposé 25 du palais, lorsque le patient est en position debout). C'est cette opération qui provoque les réactions physiologiques décrites ci-dessus. Selon l'invention, un capteur d'effort 13 est disposé sur le mannequin 1 au niveau du sillon glosso-épiglottique 8, sous la racine 30 de la langue de manière à être sensible à la force appliquée par la lame 11 du laryngoscope 12 (on parlera ci-après indifféremment de la force appliquée ou de la pression exercée par la lame 11). Un conducteur électrique 14 permet de transmettre le résultat de la mesure effectuée par le capteur 13 à un microordinateur 15 comprenant au moins de moyens de traitement de données, un moniteur vidéo destiné à afficher une simulation d'électrocardiogramme fonction des mesures effectuées par le capteur 13 et un haut-parleur destiné à émettre un son également fonction d'une des mesures effectuées par le capteur 13 et représentatif d'une simulation de saturation de l'hémoglobine en oxygène. On a décrit ci-dessus un algorithme de dérivation de la fréquence cardiaque F et de la saturation de l'hémoglobine en oxygène S de la simulation. On en donnera ici une variante en référence à la figure 3. On définit en premier lieu, pour les mesures effectuées par le capteur 13, un ensemble de gammes de pression [P;, P;-1], à partir d'un premier seuil de pression Po. On fixe également une fréquence cardiaque de référence Fo et une saturation de l'hémoglobine en oxygène de référence So, ainsi que des incréments liés à la durée, OF pour la fréquence cardiaque et OS pour la saturation de l'hémoglobine en oxygène. Pour chaque gamme de pression [P;, P;.1], on fixe en outre un incrément positif AFQ; et un incrément négatif OFb; pour la fréquence cardiaque et un incrément positif ESQ; et un incrément négatif ASb; pour la saturation de l'hémoglobine en oxygène. Au début de la simulation (101), on fixe las valeurs de F et de S à Fo et So (102). On acquiert ensuite une valeur P de la mesure p 25 effectuée par le capteur 13 (103). La boucle 104 permet de déterminer dans quelle gamme de pression [P;, P;.1] se trouve la valeur actuelle de P. Le test suivant 105 vise à déterminer si la pression exercée par le laryngoscope a augmenté ou diminué. Si la pression est restée 30 stable ou a augmenté, F et S sont incrémentées négativement de OFb; et ASb; (106) respectivement (la fréquence cardiaque et saturation de l'hémoglobine en oxygène diminuent). Si, au contraire, la pression a diminué, F et S sont incrémentées positivement de LFQ; et L\SQ; (107) respectivement (la fréquence 35 cardiaque et saturation de l'hémoglobine en oxygène augmentent). Les étapes 105, 106 et 107 simulent donc la qualité de l'intervention. En outre, quelle que soit cette qualité, on incrémente négativement F et 5 de LF et A5 à chaque cycle (108) afin de tenir compte des effets de la durée de l'intervention. Des dispositions convenables sont prises pour assurer la constance de la durée des cycles. On peut de plus prévoir des variations aléatoires de F et de 5. Les valeurs actualisées de F et 5 sont communiquées aux 10 transducteurs (moniteur et haut-parleur) en 109. Enfin, la gamme de pression [P;, P;+i] dans laquelle se trouve P est mémorisée en 110 afin de déterminer au cycle suivant comment la pression exercée a évolué, et un nouveau cycle est entamé. Le logiciel du microordinateur 15 simule sur le moniteur un 15 électrocardiogramme a la fréquence F déterminée comme précédemment. Par ailleurs, il pilote le haut-parleur de manière que celui-ci émette une succession de bips au rythme des battements cardiaque et dont la tonalité, grave ou aigüe est fonction de 5. 20 REVENDICATIONS1. Simulateur destiné à l'apprentissage de l'intubation trachéale comprenant un élément de mannequin anatomique (1) reproduisant au moins une cavité buccale (2) munie d'une langue (4), d'une épiglotte (7) et du sillon glosso-épiglottique correspondant (8), un système de simulation (15) apte à déterminer au moins un paramètre physiologique d'un patient soumis à une intubation trachéale en fonction de données fournies en entrée dudit système et à communiquer ce paramètre en temps réel par l'intermédiaire d'un transducteur (15), a un opérateur pratiquant une intubation trachéale sur ledit élément de mannequin anatomique, caractérisé pur le fait qu'il comprend au moins un capteur d'effort (13) disposé sur l'élément de mannequin au niveau du sillon glossoépiglottique de manière à mesurer la force appliquée à ce niveau par la lame (11) d'un laryngoscope (12) manié par l'opérateur, et des moyens de transmission (14) pour fournir la valeur 25 de la mesure effectuée par ledit capteur d'effort en entrée dudit système de simulation, et par /e fait que le système de simulation est agencé pour prendre en compte ladite valeur de la mesure effectuée par le capteur d'effort pour déterminer ledit paramètre physiologique. 30 2. Simulateur selon la revendication 1, dans lequel l'élément de mannequin anatomique (1) reproduit un enfant, de préférence l'élément de mannequin anatomique (1) reproduit un nourrisson. s 3. Simulateur selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel le système de simulation est agencé pour prendre en compte la durée pendant laquelle la force est appliquée et/ou l'intensité de la force appliquée. 10 4. Simulateur selon la revendication 3, dans lequel ledit au moins un paramètre biologique correspond à la fréquence cardiaque et les moyens de simulation sont agencés pour simuler une diminution de ladite fréquence cardiaque en fonction de la durée pendant laquelle la force est appliquée et/ou de l'intensité de la 15 force appliquée; l'obtention d'une fréquence cardiaque nulle marquant la fin de la simulation. 5. Simulateur selon la revendication précédente dans lequel les moyens de simulation sont agencés pour simuler une diminution 20 progressive de la fréquence cardiaque de : - 10 cycles par minute en l'espace de 30 secondes en réponse à la détection d'une force appliquée en continu sur la période, ladite force appliquée en continu sur la période étant supérieure à un seuil paramétrable ; 25 - 35 cycles par minute en l'espace de 10 secondes en réponse à la détection d'une force d'intensité croissante appliquée en continu sur la période, ladite force appliquée sur la période étant supérieure audit seuil paramétrable et présentant une augmentation de son intensité comprise entre au moins 5% et 30 au moins 40%, de préférence une augmentation de son intensité d'au moins 30%; - 55 cycles par minute en l'espace de 20 secondes en réponse à la détection d'une force d'intensité croissante appliquée en continu sur la période, ladite force appliquée sur la période étant supérieure audit seuil paramétrable et présentant une augmentation de son intensité comprise entre au moins 400/0 et au moins 80%, de préférence une augmentation de son intensité d'au moins 60% ; - 75 cycles par minute en l'espace de plus de 20 secondes en réponse à la détection d'une force d'intensité croissante appliquée en continu sur la période, ladite force appliquée en continu sur la période étant supérieure audit seuil paramétrable et présentant une augmentation de son intensité comprise entre au moins 800/0 et au moins 150%, de préférence une augmentation de son intensité d'au moins 100%. 6. Simulateur selon la revendication 3, dans lequel ledit au moins un paramètre biologique correspond à la saturation de l'hémoglobine en oxygène dudit patient et les moyens de simulation sont agencés pour simuler une diminution de saturation de l'hémoglobine en oxygène en fonction de la durée pendant laquelle la force est appliquée et/ou de l'intensité de la force appliquée; l'obtention d'une saturation de l'hémoglobine en oxygène nulle marquant la fin de la simulation. 7. Simulateur selon la revendication précédente dans lequel les moyens de simulation sont agencés pour simuler une diminution progressive de la saturation de l'hémoglobine en oxygène de : - 6% en l'espace de 30 secondes en réponse à la détection d'une force appliquée en continu sur la période, ladite force appliquée en continu sur la période étant supérieure à un seuil paramétrable ; - 20 (1:4)% en l'espace de 10 secondes en réponse à la détection d'une force d'intensité croissante appliquée en continu sur la période, ladite force appliquée sur la période étant supérieure audit seuil paramétrable et présentant une augmentation de son intensité comprise entre au moins 5% et au moins 40%, de préférence une augmentation de son intensité d'au moins 30%; - 29 (±4)% en l'espace de 20 secondes en réponse à la détection d'une force d'intensité croissante appliquée en continu sur la période, ladite force appliquée sur la période étant supérieure audit seuil paramétrable et présentant une augmentation de son intensité comprise entre au moins 40% et au moins 80%, de préférence une augmentation de son intensité d'au moins 60% ; - 38 (1:4)% en l'espace de plus de 20 secondes en réponse à la détection d'une force d'intensité croissante appliquée en continu sur la période, ladite force appliquée en continu sur la période étant supérieure audit seuil paramétrable et présentant une augmentation de son intensité comprise entre au moins 80% et au moins 150%, de préférence une augmentation de son intensité d'au moins 100%. 8. Simulateur selon la revendication 5 ou 7, dans lequel ledit seuil paramétrable correspond à une pression exercée au niveau du capteur d'effort (13) qui est supérieure ou égale à 10 N/cm 2 , de préférence supérieure ou égale à 20 N/cm 2 et, de manière particulièrement préférée supérieure ou égale à 50 N/cm 2. 9. Simulateur selon l'une quelconque des revendications 4 à 8 dans lequel les moyens de simulation sont agencés pour simuler un retour à une fréquence cardiaque normale et/ou à une saturation de l'hémoglobine en oxygène normale dès lors qu'aucune force n'est plus appliquée sur le capteur d'effort, de préférence dès lors que la force appliquée est inférieure au seuil paramétrable. 10 15 10. Un procédé de mise en oeuvre du simulateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par /e fait qu'il comprend les étapes consistant à fixer une valeur de référence (102) pour ledit au moins un paramètre physiologique, enregistrer la valeur de la mesure effectuée par le capteur d'effort (103), incrémenter (105-107) cycliquement ledit paramètre physiologique à partir de ladite valeur de référence en fonction de la mesure effectuée par le capteur d'effort, communiquer (109) en temps réel à l'opérateur le paramètre incrémenté, par l'intermédiaire dudit transducteur.