" Procédé de commande et de contrôle d'un appareillage de
ventilation " .
La présente invention concerne un procédé pour
commander et contrôler les grandeurs de sortie d'un appareillage de ventilation en fonction de paramètres physiologiques
relevés sur le patient sous ventilation au moyen d'un appareil
de mesure au moins à intervalles de temps prédéterminés et de
préférence de manière continue ainsi qu'un appareillage de ven-tilation pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Au moyen de l'appareillage de ventilation on maintient pour le patient sous ventilation l'échange respiratoire, soit prévu, soit souhaité pour lui d'oxygène (02) et d'anhydride carbonique (C02). A ce sujet l'adaptation optimale au patient sous ventilation est d'importance capitale.
On connaît un appareillage de ventilation permettant au moyen de soupapes asservies commandées et contrôlées électroniquement de commander et contrôler les grandeurs de sortie de l'appareillage de ventilation suivant les grandeurs de mesure obtenues du patient sous ventilation. Dans un procédé connu, on fait alors appel comme variable d'état pour l'action de commande et contrôle (grandeur réglée) à la pression partielle en oxygène du sang artériel du patient sous ventilation. Les tensions admises de manière continue à l'amplificateur de mesure
de la pa 02 sont transmises à un amplificateur qui compare la valeur de tension momentanée à une valeur de consigne ajustée par l'intermédiaire d'un potentiomètre. L'amplificateur commande, par l'intermédiaire d'un élément de retard en fonction des écarts de tension entre la valeur de consigne prédéterminée et la valeur actuelle mesurée,une grandeur de sortie déterminée de l'appareillage de ventilation (grandeur réglante). La réalisation antérieure présente l'inconvénient que la raison de l'écart de la valeur actuelle n'est pas diagnostiquée de sorte que, le cas échéant, la commande des grandeurs de sortie de l'appareillage de ventilation aurait lieu de manière non physiologique.
(Methodik der Beatmung de V. Schulz, dans Intensivmedizin, 13,
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On connaît encore un autre appareillage de ventilation avec un appareil de ventilation,commandé et contrôlé par les grandeurs du patient sous ventilation, comprenant un instrument
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de mesure des valeurs de la fonction palmonaire mesurant au moins la compliance et la résistance des voies aériennes plus d'une fois par phase d'inspiration et d'expiration, et une installation de commande avec une partie de calcul et une partie
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et fournissant au cours de la partie suivante de la phase d'inspiration ou celle d'expiration une quantité de gaz respiratoire telle que déterminée par la partie de calcul en fonction des mofications de la partie immédiatement antérieure de la phase d'inspiration ou d'expiration.
L'appareillage de ventilation peut encore comprendre un instrument de mesure d'analyses de composants gazeux du sang, également relié à l'appareillage de ventilation. L'unité de commande et de contrôle règle la quantité de gaz respiratoire ainsi que la composition de celui-ci. Toutefois, cet appareillage de ventilation ne permet pas d'incorporer tous les paramètre:
afin d'assurer avantageusement une adaptation optimale au patient sous ventilation. (Demande de brevet allemande mise à la disposition du public DT-OS 25 05 670.6).
D'après une publication on a indiqué dans le cadre
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supplémentaires concernant d'importants paramètres physiologiques à des fins de diagnostic en perturbant de façon délibérée et pendant un temps bref la composition du mélange de gaz inspiré et en mesurant la réponse au niveau du mélange de gaz expiré. On ne peut pas observer ces paramètres physiologiques par des procédés "passifs" de mesure directe. Ces études théoriques ne fournissent pas d'instructions pour concevoir un appareillage fiable de commande et de contrôle d'un appareil de ventilation. - (a method to estimate pulmonary gas volume, distribution of ventilation and pulmonary capillary blood-flow in intensive care - de M.Demeester et crs. - extrait dé "computers in cardiology", copyright 1975 by the Institute of Electrical and Elec�ronics Engineers Inc.).
L'invention a pour base le problème de réaliser un procédé de commande et de contrôle d'un appareillage de ventilation dans lequel l'incorporation supplémentaire de paramètres dérivés de fonctions de réponse permet un contrôle sans faille avec adaptation physiologique des grandeurs de sortie d'un appareillage de ventilation.
Ce problème est résolu en ce qu'additionnellement aux modifications de paramètres physiologiques se produisant, à la suite de modifications de l'état du patient sous ventilation, de manière passive, les modifications actives de variables physiologiques sont utilisées pour contrôler l'appareillage de ventilation, celles-ci résultant d'une perturbation déterminée et répétée des grandeurs de sortie de l'appareillage de ventilation.
Cette réalisation offre l'avantage qu'en plus du contrôle de l'appareillage de ventilation par les modifications passives des paramètres physiologiques, c'est-à-dire sans que le patient sous ventilation soit soumis à une action quelconque, le contrôle est également réalisé par des modifications actives des variables physiologiques résultant de perturbations voulues répétables des grandeurs de sortie de l'appareillage de ventilation. Ceci donne la possibilité de ne pas faire appel en vue du contrôle à l'une des grandeurs de sortie qu'on aurait systématiquement liée à un des paramètres physiologiques, mais grace au procédé, de sélectionner parmi les grandeurs de sortie individuellement une ou une combinaison de celles-ci de façon optimale pour le patient sous ventilation et de la ou les modifier en conséquence.
Comme grandeurs de sortie de l'appareillage de ventilation suivant l'invention déterminée comme modifiable au cours <EMI ID=5.1>
de ces périodes de perturbation (encore appelées tests fonctionnels) peuvent être considérés par exemple le volume courant, la fréquence de ventilation, le débit inspiratoire ou expira�oire, la forme du débit, le rapport de la durée d'inspiration à celle d'expiration, la durée de la pause inspiratoire, la pression inspiratoire ou expiratoire.
On considère particulièrement avantageux qu'une grandeur de sortie de l'appareillage de ventilation déterminée comme perturbable est constituée par la composition du mélange gazeux fourni par l'appareillage de ventilation. Un paramètre physiologique important du patient sous ventilation que l'on peut en déduire aisément est la capacité résiduelle fonctionnelle (c.r.f.) à connaître en vue d'un réglage optimal de la pression en fin d'expiration.
L'évolution dans le temps de la modification déterminée d'une grandeur de sortie peut être en principe quelconque, par exemple sinusoïdale, en échelon, en dents de scie, ou triangulaire.
Il est particulièrement avantageux que la perturbation se présente sous forme de bouffée, c'est-à-dire d'une variation brusque et de relativement courte durée.
Ceci permet d'avoir également accès aux variables physiologiques, réagissant avec une courte constante de temps à la perturbation, en vue de la commande de l'appareillage de ventilation. L'un de ces paramètres physiologiques à réaction rapide est l'échange de gaz à l'intérieur des poumons.
Si l'on utilise la composition du mélange respiratoire comme grandeur perturbable, chaque composante du mélange respiratoire, telle qu'entre autres l'azote, l'hélium, l'oxyde de carbone:, le xénon, le krypton ou encore le deutérium, peut être utilisée à cet effet.
Il est particulièrement avantageux d'utiliser dans ce but la composante d'oxygène et celle d'anhydride carbonique, ces deux gaz ne présentant pas d'inconvénients physiologiques et pouvant être aisément décelés.
Suivant une autre forme de réalisation de l'invention les grandeurs modifiées de façon déterminées peuvent être la composante 02 et/ou C02 du mélange respiratoire débité par l'appareillage de ventilation. Dans ce cas, ces deux composaptes gazeuses peuvent être modifiées soit séparément, soit encore simultanément .
La perturbation ou la modification déterminée des grandeurs de sortie de l'appareillage de ventilation doit avoir lieu à des intervalles de temps considérables par rapport à la durée de la perturbation.
Il est avantageux que l'intervalle de temps des perturbations déterminées soit prévu de manière fixe,. toutes les
40 minutes par exemple.
Il est particulièrement avantageux que la perturbation déterminée soit aussi déclenchée quand les modifications
- passives résultant de l'état du patient sous ventilation sont situées à l'extérieur d'un domaine de tolérance prédéterminée ou d'une tendance ou évolution prévue.
On peut alors rapidement régler la commande de l'appareillage de ventilation lors de modifications de l'état du patient sous ventilation. Un tel procédé est surtout avantageux
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binaison avec sa modification provoquée par la perturbation déterminée permet une commande physiologiquement optimale des
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exeple la valeur PEEP (Positive End Expiratory Pressure) pression positive en fin d'expiration, peut être contrôlée et commandée <EMI ID=8.1>
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fusion des poumons. Le procédé permet encore une commande de la
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table à chaque instant du patient sous ventilation en tenant compte de facteurs perturbants tels que perfusion défectueuse et distribution inégale.
Pour la mise en oeuvre du procédé, l'appareillage comprend une unité de pilotage de l'exécution du test fonctionnel à valeurs présélectionnées modifiant les grandeurs de sortie de l'appareil de ventilation de manière déterminée ainsi qu'une unité d'évaluation fonctionnelle dans laquelle les données de mesure essentielles résultant de la modification sont enregistrées, exploitées et transmises à l'unité de contrôle.
L'appareillage de ventilation correspondant à l'exemple de réalisation démontre nettement l'avantage de la construction, simplifiant la mise en oeuvre et garantissant ainsi une commande et un contrôle physiologiquement adaptés et surs des valeurs de ventilation.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description ci-après donnée à titre d'exemple non limitatif et en se référant au dessin annexé.
On a représenté au dessin une forme de réalisation de l'invention sous forme schématique décrite plus en détail ciaprès. A cet effet le dessin représente un schéma-blocs de l'appareillage de ventilation. Celui-ci comprend un appareil de ventilation 7 constitué par un mélangeur de gaz contrôlable 8 et un dispositif de commande et contrôle 9. Ce dernier ainsi que le mélangeur de gaz contrôlable 8 sont commandés par une unité de contrôle maîtresse 10, recevant elle-même ses signaux de contrOle d'une unité de pilotage 1 de l'exécution du test fonctionnel ainsi que d'un appareil de mesure de la fonction pulmonaire 4 <EMI ID=11.1>
et d'un appareil analysant les composants gazeux du sang 5.
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Les valeurs de mesure originaires de l'unité de mesure de la fonction pulmonaire 4 ainsi que de l'appareil analysant les composants gazeux du sang 5 sont transmises à une unité d'évaluation fonctionnelle 2, dont le signal de sortie est également connecté à l'unité de contrôle maîtresse 10 ainsi qu'à une unité d'affichage 3. L'appareil de mesure de la fonction pulmonaire 4 mesure les paramètres de la mécanique pulmonaire du patient sous ventilation 6, tandis que l'appareil 5 analysant les composants gazeux du sang examine le sang pour ses composants d'anhydride carbonique et d'oxygène.
L'appareillage de ventilation fonctionne comme suit:
l'appareil de ventilation 7 alimente le patient sous ventilation 6 en gaz respiratoire. La composition gazeuse esL alors fonction des grandeurs d'entrée que l'unité de contrôle maîtresse 10 envoie au mélangeur de gaz contrôlable 8 . Les autres-grandeurs de sortie de l'appareil de ventilation 7 sont fonction des grandeurs d'entrée que le dispositif de commande 9 reçoit de l'unité de contrôle maîtresse 10. Les valeurs des composants gazeux du sang du patient sous ventilation sont mesurées par l'appareil analysant les composants gazeux du sang 5 et transmises à titre de signal de contrôle à l'unité maîtresse 10 ainsi qu'à l'unité d'évaluation fonctionnelle 2.
Les paramètres de la mécanique pulmonaire du patient sous ventilation 6 sont de même déterminés par l'appareil de mesure de la fonction pulmonaire 4 et transmis à titre de signal de contrôle à l'unité maîtresse 10 ainsi qu'à l'unité d'évaluation fonctionnelle 2. L'unité de pilotage 1 de l'exécution
du test fonctionnel déclencha à intervalles de ternes déterminés, tels que toutes les 40 minutes,par exemple, par .L'intermédiaire de l'unité de contrôle maîtresse 10, du mélangeur de gaz contrôlable 8 et de l'appareil de ventilation 7, pour une brève période <EMI ID=12.1>
de temps, par exemple une dizaine de cycles respiratoires, une modification de la composition du gaz respiratoire et/ou de toute autre grandeur de sortie de l'appareil de ventilation 7. Cette modification entraîne pour le patient ventilé 6 une modification caractéristique des valeurs de ses composants gazeux sanguins que mesure l'appareil analysant les composants gazeux du sang 5 et dont on dispose à titre de signal pour l'unité d'évaluation fonctionnelle 2. Ceci provoque également chez le patient ventilé des modifications caractéristiques des gaz expirés qui
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et utilisées de manière analogue par l'unité d'évaluation fonctionnelle 2. A partir de ces signaux, obtenus au .cours d'une brève modification,déclenchée par l'unité de pilotage 1 de la composition du gaz respiratoire et des autres grandeurs de sortie précités, l'unité d'évaluation fonctionnelle 2 élabore, indépen-
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de la ventilation en régime, provenant de l'appareil de mesure de la fonction pulmonaire 4 et de l'appareil analysant les composants gazeux du sang 5, ses propres signaux de contrôle pour l'unité de contrôle 10. Celle-ci commande alors, par l'intermédiaire du mélangeur de gaz contrôlable 8 ou, suivant l'état du patient ventilé, également par l'intermédiaire du dispositif de commande et de contrôle 9,les raramètres physiologiques de sortie de l'appareil de ventilation 7.
Si des changements considérables de l'état du patient ventilé se produisent, ceux-ci apparaissent sur l'unité d'affichage 3 et le personnel de surveillance peut alors déclencher à la main par l'intermédiaire de l'unité de pilotage 1 les modifications temporaires de l'appareil de ventilation 7.
Il doit être entendu que l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite ci-dessus et que bien des <EMI ID=15.1>
modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé de commande et de contrôle des grandeurs de sortie d'un appareillage de ventilation en fonction de para-mètres physiologiques relevés sur le patient sous ventilation au moyen d'un appareil de mesure au moins à intervalles de temps prédéterminés et de préférence de manière continue, caractérisé en ce qu'additionnellement aux modifications de paramètres physiologiques se produisant à la suite de modifications de l'état du patient sous ventilation, de manière passive, les modifications actives de variables physiologiques sont utilisées pour contrôler l'appareillage de ventilation, celles-ci résultant d'une perturbation déterminée et répétée des grandeurs de sortie de l'appareil de ventilation.