Appareil de réanimation pulmonaire
La présente invention a pour objet un appareil de réanimation pulmonaire.
On utilise déjà couramment divers appareils pour fournir de l'oxygène à un sujet présentant une respiration difficile ou un arrêt de la respiration. Dans les cas de dyspnée aiguë ou d'arrêt respiratoire, les appareils conventionnels utilisés dans les techniques de réanimation par bouche à bouche, par bouche à masque ou par masque à masque ne conviennent généralement pas pour envoyer l'oxygène aux sujets de manière propre à assurer un échange efficace de l'oxygène et du gaz carbonique dans le système vascul aire de ce sujet. Avec les techniques connues, le sujet ne reçoit le gaz qu'à une pression intrapulmonaire négligeable représentée par la force intermittente d'exhalation de l'opérateur administrant son aide et par conséquent ne reçoit jamais plus de 18 o/o d'oxygène pendant l'échange par inhalation et exhalation.
Dans les cas de dyspnée aiguë cependant, une pression intrapulmonaire intermittente et une admission d'oxygène beaucoup plus importantes sont nécessaires, bien que la pression intermittente requise puisse être abaissée quand la condition du sujet s'améliore. En outre, ces méthodes n'empêchent pas le sujet d'avaler sa langue et ne compensent pas l'occlusion rhino-pharyngée qui contrarie l'admission d'oxygène destiné à soutenir la vie du sujet. De plus, par suite des fluctuations de la pression d'exhalation de l'opérateur, il se produit un échange d'oxygène à un taux variable au lieu d'un échange à un taux déterminé comme cela est désirable.
Enfin, dans ces techniques, l'absence de refoulement intrapulmonaire est une possibilité à envisager et dans les techniques utilisant un masque pour le sujet recevant les soins il existe encore une possibilité de fuite affectant la pression et la quantité d'oxygène délivré.
Les appareils tels que le poumon d'acier ou la tente à oxygène, tout en travaillant dans une atmosphère à 100 O/o d'oxygène et permettant une thérapeutique efficace dans certains cas spécifiques, utilisent des milieux qui sont fournis au corps du sujet extérieurement plutôt qu'intérieurement et n'assurent pas le degré de ventilation des poumons qui est désirable et nécessaire dans les cas de dyspnée aiguë ou d'arrêt respiratoire. Ces appareils, de même que les réanimateurs standards et les autres appareils respiratoires à pression d'usage courant, présentent une masse et un poids considérables. Dans les appareils d'urgence, l'humidification fait défaut ou est inadéquate. Un problème que présente le réanimateur standard en particulier vient de ce qu'il comprend un régulateur agencé pour couper l'envoi du gaz chaque fois qu'une contrepression est détectée.
Cet effet peut être produit évidemment par des facteurs autres que la quantité aspirée complète. En outre, la disposition compliquée des soupapes dans ces appareils trompe souvent les opérateurs inexpérimentés et parfois même le personnel hospitalier entraîné. Ils sont sujets aussi à un mauvais fonctionnement dû à leur complexité.
D'autres appareils proposés pour assurer un courant continu d'oxygène vers le sujet conduisent à des déficiences cardiaques graves et doivent être évités quand on dispose d'appareils permettant une fourniture intermittente d'oxygène. Par ailleurs, beaucoup de techniques radicales de pratique courante, par exemple la trachéotomie ou une technique impliquant l'emploi d'une sonde rhino-pharyngienne, nécessitent une direction professionnelle et un médecin capable d'éviter au sujet des troubles sérieux et permanents.
Pour combattre les inconvénients des appareils de réanimation antérieurs, on a cherché à obtenir un appareil permettant une ventilation adéquate et un déplacement correct de l'azote à partir des poumons par de l'oxygène dans les cas de respiration difficile ou d'arrêt de la respiration, avec un minimum de danger pour le sujet même si l'opérateur est inexpérimenté. Avec une application intermittente sous pression, un mélange gazeux comprenant plus de 94,5 0/o d'oxygène et de 2,7 à 4,0 O/o de gaz carbonique peut être fourni aux poumons du sujet de façon intermittente. Par un choix et une commande judicieux de la pression intermittente, déterminée par la condition du sujet, l'assimilation de l'oxygène dans le système vasculaire du sujet est assurée en correspondance directe avec les nécessités physiologiques.
I1 est connu que pendant la respiration le volume gazeux qui pénètre dans les passages respiratoires à chaque aspiration ne pénètre pas entièrement dans les alvéoles du poumon, c'est-à-dire les régions où s'effectue réellement l'échange gazeux, et que c'est ce gaz alvéolaire plutôt que le gaz inspiré qui représente le milieu gazeux effectif du corps. Par conséquent, les avantages d'une application intermittente à pression intrapulmonaire positive pendant la respiration, qui facilite la pénétration du milieux gazeux inspiré dans les alvéoles des poumons et augmente l'absorption d'oxygène par le sang, sont faciles à apprécier.
Des essais ont montré qu'après une minute seulement de traitement en pratiquant la méthode qui va être décrite, le pourcentage élevé d'azote inerte, 80 /o approximativement, qui est ordinairement présent dans les poumons d'un sujet, est largement remplacé par de l'oxygène et réduit proportionnellement à 2 /o approximativement du milieu gazeux dans les poumons.
L'appareil faisant l'objet de l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend une source d'oxygène sous pression, un masque respiratoire facial sous pres. sion destiné à être fixé sur la face d'un opérateur de façon étanche à l'air, le masque comportant une entrée et une soupape d'entrée par lesquelles un milieu gazeux peut s'écouler à travers cette entrée dans l'intérieur du masque quand il est fixé sur la face de l'opérateur, le masque comportant un canal de sortie et une soupape d'exhalation montée dans ce canal pour commander l'exhalation à travers ce dernier, et agencée pour s'ouvrir seulement en réponse à une force d'exhalation qui excède la pression du milieu gazeux s'écoulant dans le masque, des moyens faisant communiquer l'oxygène de la source avec l'intérieur du masque,
un régulateur de pression réglable pour commander sélectivement la pression de l'oxygène envoyé par la source, un conduit en communication avec l'extérieur du masque, un tube bucco-pharyngien monté sur une extrémité du conduit et présentant une partie extrême libre arquée permettant d'insérer le tube dans la gorge d'un sujet présentant un arrêt respiraoire, et des moyens pour charger la soupape d'exhalation dans une position normalement fermée correspondant à la pression sélectionnée de l'oxygène envoyé au masque, de manière que lorsque le masque est porté en position active par l'opérateur administrant une aide audit sujet, la soupape d'exhalation s'ouvre et reste ouverte pendant les intervalles où la force d'exhalation de l'opérateur dépasse la charge de la soupape pour envoyer ainsi les exhalations de l'opérateur dans les poumons du sujet.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue générale de cette forme d'exécution ;
la fig. 2 est une coupe partielle, à plus grande échelle, d'un masque respiratoire représenté à la fig. 1;
la fig. 3 est une coupe correspondant à celle de la fig. 2 et montrant certains organes dans une autre position;
la fig. 4 est une vue en perspective de ce masque;
la fig. 5 est une coupe, à plus grande échelle, d'un régulateur représenté à la fig. 1, et
la fig. 6 est une coupe correspondant à celle de la fig. 5 et montrant certains organes dans une autre position.
L'appareil de réanimation 10 représenté comprend un cylindre d'oxygène 11 présentant par exemple une capacité de 4,85 litres afin d'être facilement mobile. La sortie 12 du cylindre d'oxygène est connectée par un conduit 13 à l'entrée 14 d'un régulateur 15 de pression respiratoire représenté schématiquement sur les fig. 5 et 6. La sortie 16 du régulateur est connectée à une extrémité d'un tuyau souple 17 à oxygène dont l'autre extrémité est connectée à l'entrée d'un masque respiratoire à pression 19 conventionnel. Un second tuyau d'oxygène 21 est connecté à la sortie du masque et comporte à son autre extrémité une voie d'air 23 pouvant être insérée dans la gorge du sujet.
La voie d'air est faite en caoutchouc tendre plutôt qu'en matière plastique ou en métal pour éviter de blesser la gorge du sujet, et présente une partie extrême arquée 24 destinée à s'étendre dans la trachée du sujet quand la voie d'air est insérée dans la gorge. Un anneau métallique est noyé dans la paroi de la voie d'air à proximité d'un anneau de garde 25 pour les lèvres afin que les dents du sujet ne viennent pas fermer la voie d'air.
Pour assurer la réanimation d'un sujet, la voie d'air est insérée dans la gorge du sujet présentant des troubles ou un arrêt de la respiration et le masque est ajusté sur la face de l'opérateur qui peut alors recevoir l'oxygène à une pression déterminée depuis le régulateur en réglant le disque sélecteur de pression du régulateur sur une pression de sortie déterminée. De préférence, le disque sélecteur est gradué pour indiquer la pression en centimètres d'eau, bien que d'autres systèmes de mesure puissent être utilisés.
Dans les cas de dyspnée aiguë, on utilise ordi nairement une pression de 20 cm d'eau, bien qu'on puisse monter sans danger jusqu'à 41 cm d'eau.
Par suite de la charge de la soupape d'exhalation du masque en correspondance avec la pression de sortie du régulateur, comme on le verra plus loin,
I'opérateur est obligé d'exhaler avec une pression qui dépasse la pression fournie par le régulateur afin d'ouvrir le conduit d'exhalation et de permettre un courant d'oxygène en direction du sujet. Par conséquent, le sujet reçoit dans ses poumons de l'oxygène à une pression pratiquement uniforme, toujours supérieure à une valeur déterminée.
Pour éviter la possibilité d'une hyperventilation du sujet ou de l'opérateur, ce dernier, après l'inhalation, attend un court instant avant d'exhaler, par exemple deux ou trois secondes. Il attend également pendant un bref instant correspondant avant d'inhaler afin de maintenir un taux de dix respirations à la minute pendant toute la thérapeutique respiratoire jusqu'au moment où le sujet commence à respirer par lui-même. De cette manière, on envoie au sujet un mélange humidifié d'oxygène et de gaz carbonique à des intervalles réguliers correspondant en durée et en fréquence aux exhalations de l'opérateur et en quantité très supérieure à celle qui serait reçue par une personne respirant de l'oxygène à 100 O/o à une pression et un taux respiratoire normaux.
Comme indiqué précédemment, on peut envoyer dans le poumon du sujet un mélange contenant jusqu'à 4 O/o de gaz carbonique si cela est nécessaire pour exciter le centre respiratoire du sujet comme le ferait sa propre respiration. Les analyses des gaz envoyés au sujet au cours du procédé de réanimation décrit ont montré qu'après une minute de respiration sous une pression comprise entre 10 et 20 cm d'eau, on envoie au sujet un mélange contenant approximativement 3,2 o/o de gaz carbonique, 94,8 /o d'oxygène et 2 o/o d'azote.
Les 2 O/o d'azote représentent la quantité résiduelle restant dans les poumons de l'opérateur et provenant de la proportion élevée d'azote, se montant à 80 /o, présente au début de la thérapeutique respiratoire.
D'autres analyses ont montré qu'après une à treize minutes de respiration sous pression, le mélange envoyé contient de 2,7 à 3,2 o/o de gaz carbonique et de 96,5 à 94,8 o/o d'oxygène. Ces mélanges sont évidemment très satisfaisants, notamment si on les compare avec le mélange que l'on peut obtenir à partir de l'exhalation pendant la respiration de l'air ambiant, comme cela serait le cas avec une technique de réanimation par bouche à bouche, mélange qui contient approximativement 80 /o d'azote et 18 /o d'oxygène.
L'incorporation de l'opérateur dans la ligne d'alimentation d'oxygène peut apporter beaucoup d'autres avantages en plus de l'obtention d'un mélange favorable d'oxygène et de gaz carbonique. La respiration de l'opérateur, par exemple, humidifie l'oxygène avant son envoi au sujet et évite par conséquent les effets indésirables tels que la déshydratation avec desquamation des tissus membraneux, l'augmentation de la viscosité des sécrétions bronchiques, etc., qui résultent généralement d'un défaut d'humidification.
L'exhalation de l'opérateur assure l'envoi au sujet d'un oxygène à une pression positive uniforme et de façon intermittente, la pression du mélange gazeux fourni étant légèrement supérieure à la pression de charge de la soupape d'exhalation. Ainsi, on est certain qu'une pression légèrement supérieure à la pression sélectionnée par le disque est disponible pour envoyer le mélange gazeux dans les poumons du sujet à chaque exhalation de l'opérateur. L'expérience a montré que la pression d'exhalation exercée par l'opérateur pour surmonter la pression de charge totale sur la soupape d'exhalation et forcer celle-ci à s'ouvrir est légèrement supérieure à la pression de charge d'une valeur comprise entre 2,5 et 3,8 cm d'eau et qu'elle n'excède pratiquement jamais cette valeur.
Par conséquent, l'intervention de l'opérateur constitue aussi un facteur de sécurité pour empêcher une surpressurisation des poumons du sujet qui peut se produire avec un dispositif mécanique d'alimentation du mélange gazeux.
Les moyens par lesquels la charge de la soupape d'exhalation du masque est obtenue et le fonctionnement de la soupape pendant l'inhalation et l'exhalation sont illustrés schématiquement par les fig. 2 et 3. On peut utiliser avantageusement avec l'appareil décrit le masque produit par la Minde Safety
Appliances Corporation, Philadelphie, USA, modèle No A13-A. Le masque comprend un canal d'entrée 31 défini par la paroi extérieure 32 en caoutchouc du masque et par une paroi de caoutchouc 33 dont la surface interne 34 constitue la surface intérieure du masque. L'entrée 35 du masque peut être mise en communication avec la sortie du régulateur de pression au moyen du tuyau souple 17 (fig. 1) de manière que l'oxygène à une pression correspondant à la pression extérieure du régulateur soit envoyé dans le canal d'entrée 31.
Une soupape comprenant un siège 36 à son extrémité supérieure est connectée à une paroi interne 37 du masque qui est formée d'une seule pièce avec la paroi 33 et disposée pratiquement perpendiculairement à cette dernière. Le siège de soupape, qui est disposé de manière à être légèrement au-dessous de la bouche du porteur du masque quand ce dernier est monté sur la face du porteur au moyen d'un volet d'étanchéité 38 (fig. 4), comprend une partie supérieure annulaire 39 au-dessous de laquelle s'étend une bride annulaire 41 disposée au centre de la partie 39 et constituant un siège à sa partie annulaire inférieure contre lequel un élément de soupape 42 s'engage quand la soupape est en position fermée (fig. 2). Cet élément 42 est en forme de disque annulaire et disposé centralement par rapport à un diaphragme élastique 43 auquel il est fixé par un plan de jonction.
Le diaphragme s'appuie à son tour dans l'extrémité supérieure d'une douille 44 et est serré dans celle-ci par un anneau 45 disposé sur la marge périphérique du diaphragme et maintenu en place par des boulons 46 qui unissent le siège de la soupape et l'extrémité supérieure de la douille. Des pièces d'espacement 47 sont disposées autour des tiges des boulons 46 et servent à serrer l'anneau et le diaphragme contre la douille et à espacer l'extrémité supérieure de la douille du siège de soupape. L'élément 42 de la soupape est sollicité vers le haut en position fermée normale contre le siège de soupape par un ressort de compression hélicoïdal 48 qui est monté dans un alésage de section élargie de la douille et fixé à son extrémité supérieure à la face inférieure du diaphragme.
La pression de sortie du régulateur est communiquée à la face inférieure du diaphragme par un trou axial 49 de la douille qui est disposée dans le masque de façon que son extrémité inférieure 51 de section réduite s'étende à travers une ouverture 52 ménagée dans la paroi 33 et s'ouvre dans le canal d'entrée du masque.
Le masque comprend de préférence des moyens de fixation, par exemple une sangle non représentée, agencés pour maintenir le masque en position d'appui contre la face du porteur afin de libérer les mains de ce dernier. Pendant l'inhalation de l'opérateur, l'oxygène pénètre dans l'intérieur du masque à travers le canal d'entrée (fig. 2) et à travers des soupapes d'inspiration 53 (fig. 4). Lors de l'exhalation par l'opérateur, l'élément de la soupape d'exhalation et le diaphragme sont sollicités vers le bas pour ouvrir la soupape chaque fois que Opérateur exhale avec une pression suffisante pour surmonter la pression de charge sur la face inférieure du diaphragme représentée par la pression de sortie totale du régulateur et la faible pression dirigée vers le haut du ressort hélicoïdal.
Les soupapes d'inspiration sont alors fermées et le souffle d'expiration de l'opérateur, comprenant de l'oxygène pur et une petite proportion de gaz carbonique constituant sa propre élimination corporelle, est forcé à travers l'ouverture de la soupape entre le siège et l'élément 42 dans un canal d'échappement 55 du masque (fig. 3), de sorte que le mélange est envoyé au sujet par le conduit d'exhalation 21 flexible et la voie d'air.
Le réglage de la pression et la commande de l'alimentation en oxygène depuis le cylindre d'oxygène sont assurés par le réglage du régulateur de pression représenté schématiquement aux fig. 5 et 6.
Le régulateur de Aro Equipment Corp., Cleveland,
Ohio, modèle A-14, a donné toute satisfaction. Le régulateur comprend un coffret 61 présentant une lumière d'entrée 14 communiquant avec la sortie du cylindre d'oxygène et une lumière de sortie 16 communiquant avec la ligne d'alimentation d'oxygène.
L'oxygène s'écoule à travers le logement de l'entrée à la sortie quand la soupape dans le coffret est ouverte (fig. 6) et le courant est coupé quand la soupape est fermée (fig. 5). L'écoulement de l'oxygène et sa pression à la sortie du régulateur sont commandés par le réglage d'un disque sélecteur de pression 64 sur la face du régulateur qui est mécaniquement liée à un élément 65 de soupape. Une extrémité de cet élément pivote sur un bras 66 qui, à son tour, pivote à une de ses extrémités sur la paroi du coffret et à son autre extrémité sur un côté d'un diaphragme élastique 67 disposé dans le coffret et qui forme une paroi du canal d'écoulement de t'oxygène à travers ce coffret. Le bras 66 pivote sur le centre du diaphragme.
L'autre côté du diaphragme est connecté au disque rotatif par une articulation mécanique comprenant deux paires de roues coniques 68, 69 et 71, 72 cooopérant avec un bras élastique 73 qui est fixé par une extrémité à la roue conique 72 et par l'autre extrémité au centre du diaphragme. Le mouvement rotatif du disque est transmis par la première paire de roues à la seconde au moyen d'un arbre 74 qui peut tourner dans la paroi du coffret.
La rotation du disque produit le mouvement des roues coniques et le bras 73 bascule vers la droite comme le montre la fig. 6 pour déplacer le diaphragme également vers la droite. On voit que ce mouvement du diaphragme est transmis par le bras 66 à l'élément de soupape pour soulever ce dernier du siège et ouvrir le canal d'écoulement à travers le coffret. La pression à la sortie du régulateur dépend évidemment du mouvement du diaphragme 67 et de la charge du bras 73 qui sont commandés par le réglage du disque rotatif.
On comprend qu'avec le procédé décrit, un mélange riche en oxygène peut être envoyé à une pression positive choisie dans les poumons d'un sujet présentant des troubles ou un arrêt de la respiration, la pression particulière choisie étant suffisante pour assurer l'assimilation de l'oxygène dans le système vasculaire du sujet en quantité désirée. Comme le besoin d'oxygène supplémentaire, proportionnellement à la quantité d'air inspirée, est grand dans les cas de dyspnée aiguë, pour augmenter l'oxyhémoglobine du sang à un haut niveau, il est par conse- quent avantageux d'activer l'absorption d'oxygène quand la thérapeutique vient d'être commencée.
Quand la condition du sujet s'améliore, la pression peut être diminuée de façon correspondante et quand le sujet est capable de respirer par lui-même, l'opérateur peut retirer la voie d'air de la gorge du sujet et placer son propre masque sur la face du sujet pour permettre à ce dernier de respirer de l'oxygène à 100 /o directement depuis le régulateur de pression mais avec une pression de sortie nulle. Un réglage zéro du disque sélecteur est nécessaire dans ce cas, de façon qu'une pression négative induite dans le canal d'écoulement à travers le régulateur pendant l'inhalation déplace le diaphragme du régulateur afin d'ouvrir la soupape et d'admettre de l'oxygène seulement pendant l'inhalation du sujet.
Par ailleurs, il peut être avantageux aussi, quand l'état du sujet s'améliore, que I'opérateirr envoie son propre air expiré dans les poumons du sujet en déconnectant l'alimentation d'oxygène à son masque.
Toutefois, on envoie moins de 18 O/o d'oxygène au sujet de cette manière.
L'opérateur, pendant sa propre exhalation, peut maintenir le nez du sujet fermé avec une main pour constituer un circuit fermé. Après chaque exhalation de l'opérateur, suite à laquelle l'écoulement d'oxygène vers le sujet cesse, les poumons élastiques du sujet se rétractent automatiquement et envoient le gaz expiré dans l'atmosphère autour de la voie d'air en caoutchouc. A ce moment, l'opérateur doit év ;- demment relâcher le nez du sujet pour aider l'exhalation. Si on le désire, on peut utiliser une voie d'air munie d'une soupape de retenue à clapet pour faciliter l'exhalation du sujet. I1 peut être avantageux aussi pendant les périodes qui suivent les exhalations de l'opérateur que ce dernier applique manuellement une pression sur le thorax du sujet pour forcer l'air provenant du poumon de ce dernier.
En outre, dans les cas d'arrêt cardiaque, une stimulation cardiaque peut être appliquée pendant ces périodes par la méthode de massage cardiaque à thorax fermé qui est évidemment beaucoup moins hasardeuse que la stimulation cardiaque par la méthode à thorax ouvert.
On voit que l'appareil respiratoire à pression positive décrit plus haut utilise un masque respiratoire à pression conventionnel monté dans une ligne d'alimentation d'oxygène vers le sujet, le masque recevant l'oxygène d'une source d'oxygène à pression réglable. Le masque comporte des moyens pour charger sa soupape d'exhalation en position fermée à une pression déterminée à partir de la source d'oxygène, de manière que l'opérateur portant le masque envoie l'oxygène par intermittence au sujet pendant des périodes correspondant aux exhalations de l'opérateur et à une pression correspondant à ladite pression déterminée mais la dépassant d'environ 2,5 à 3,8 cm d'eau.
L'appareil décrit est d'un maniement souple et simple. Par suite de son faible poids et de sa mobilité, il est particulièrement avantageux pour être utilisé dans des zones confinées limitées.
Cet appareil utilise un écoulement intermittent d'un mélange d'oxygène et de gaz carbonique, à une pression supérieure à une pression déterminée, à travers une voie d'air insérée dans la gorge du sujet et conduisant le mélange gazeux dans les poumons de ce dernier. Le courant est envoyé au sujet pendant les intervalles de temps correspondant aux exhalations de l'opérateur pratiquant la réanimation, et la pression du mélange envoyé au sujet est déterminée par la pression des exhalations de l'opérateur qui est toujours légèrement supérieure à la pression déterminée. L'air humide expiré par l'opérateur, mélangé avec l'oxygène envoyé par la source, assure l'humidification du mélange et apporte la proportion de gaz carbonique nécessaire à cette thérapeutique.
L'interposition de l'opérateur dans la ligne d'alimentation d'oxygène évite la surpressurisation des poumons du sujet. En plus, la respiration de l'opérateur humidifie l'oxygène avant de l'envoyer au sujet et évite ainsi les effets physiques indésirables qui résultent généralement d'un défaut d'humidification.
Par cette exhalation, l'opérateur assure l'envoi de l'oxygène dans les poumons du sujet sous une pression positive pratiquement uniforme et de façon intermittente, et assure aussi une proportion appropriée de gaz carbonique dans le domaine médicalement acceptable de 2,7 à 4 O/o, le gaz carbonique étant en quantité suffisante pour servir de stimulant respiratoire destiné à exciter le centre respiratoire du sujet, mais insuffisante pour présenter une toxicité ou empêcher la respiration.
La commande de la pression intrapulmonaire intermittente imposée au sujet est rendue possible par le régulateur de pression qui peut être réglé manuellement pour réduire ou augmenter sélectivement la pression de sortie en accord avec les exigences du sujet et son taux de récupération. En outre, le blocage du pharynx et l'avalement de la langue, qui constituent des dangers toujours présents dans les techniques de réanimation par bouche à bouche et dans les techniques qui impliquent la présence d'un masque sur la face du sujet, sont écartés par la présence de la voie d'air en caoutchouc dans la gorge du sujet.