EP3685404A1 - Method for simulating respiratory dynamics of a virtual lung with modelling of muscular pressure, virtual simulator - Google Patents

Method for simulating respiratory dynamics of a virtual lung with modelling of muscular pressure, virtual simulator

Info

Publication number
EP3685404A1
EP3685404A1 EP18773181.5A EP18773181A EP3685404A1 EP 3685404 A1 EP3685404 A1 EP 3685404A1 EP 18773181 A EP18773181 A EP 18773181A EP 3685404 A1 EP3685404 A1 EP 3685404A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
virtual
lung
respiratory
model
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18773181.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Rémi Dubois
Hadrien ROZE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre Hospitalier Universitaire de Bordeaux
Universite de Bordeaux
Fondation Bordeaux Universite
Original Assignee
Centre Hospitalier Universitaire de Bordeaux
Universite de Bordeaux
Fondation Bordeaux Universite
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre Hospitalier Universitaire de Bordeaux, Universite de Bordeaux, Fondation Bordeaux Universite filed Critical Centre Hospitalier Universitaire de Bordeaux
Publication of EP3685404A1 publication Critical patent/EP3685404A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H50/00—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
    • G16H50/50—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for simulation or modelling of medical disorders
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/021—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes operated by electrical means
    • A61M16/022—Control means therefor
    • A61M16/024—Control means therefor including calculation means, e.g. using a processor
    • A61M16/026—Control means therefor including calculation means, e.g. using a processor specially adapted for predicting, e.g. for determining an information representative of a flow limitation during a ventilation cycle by using a root square technique or a regression analysis
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/28—Design optimisation, verification or simulation using fluid dynamics, e.g. using Navier-Stokes equations or computational fluid dynamics [CFD]
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B23/00—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
    • G09B23/28—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for medicine
    • G09B23/288—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for medicine for artificial respiration or heart massage
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H40/00—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices
    • G16H40/40—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices for the management of medical equipment or devices, e.g. scheduling maintenance or upgrades
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H40/00—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices
    • G16H40/60—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices for the operation of medical equipment or devices
    • G16H40/67—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices for the operation of medical equipment or devices for remote operation
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H50/00—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
    • G16H50/20—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for computer-aided diagnosis, e.g. based on medical expert systems
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H50/00—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
    • G16H50/30—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for calculating health indices; for individual health risk assessment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/021—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes operated by electrical means
    • A61M16/022—Control means therefor
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2111/00—Details relating to CAD techniques
    • G06F2111/10—Numerical modelling
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2113/00—Details relating to the application field
    • G06F2113/08—Fluids

Abstract

Method for simulating respiratory dynamics of a virtual lung on the basis of a virtual lung model (MODp) configured as a function of a first parameterization (PARA1) and at least one ventilation mode (MODv), comprising: ▪ a first configuration (CONFp) of the virtual lung model (MODp); ▪ a second configuration (CONFR) of a model of a virtual respiratory system (MODR) comprising a functional relationship between: o on the one hand an air flow rate (Q) inhaled or exhaled by a virtual patient and; o on the other hand at least one considered pressure (P) in the respiratory circuit, o said considered pressure (P) being a resultant pressure (Prest) at which is substracted an internal pressure (Pi) comprising a muscular pressure (Pmus) and the pressure inside the lung (PP); ▪ a third configuration (CONFv) of at least one ventilation mode (MODv), the method comprising generation of at least one curve (TRACE(Vpf(Pp))).

Description

PROCEDE DE SIMULATION D'UNE DYNAMIQUE RESPIRATOIRE D'UN POUMON VIRTUEL AVEC UNE MODELISATION DE LA PRESSION MUSCULAIRE, SIMULATEUR VIRTUEL.  METHOD FOR SIMULATING RESPIRATORY DYNAMICS OF A VIRTUAL LUNG WITH MUSCLE PRESSURE MODELING, VIRTUAL SIMULATOR
DOMAINE FIELD
Le domaine de l'invention concerne les procédés et systèmes de simulation permettant de former un personnel médical et paramédical notamment aux fins de configurer des appareils d'assistance respiratoire chez des patients donnés. Le domaine de l'invention concerne notamment la modélisation du système respiratoire, d'un poumon virtuel et des modes de ventilation prédéfinis. Le domaine de l'invention traite des simulateurs permettant de générer notamment des tracés de pression et de volume du poumon qui soient fidèles et représentatifs de pathologies connues.  The field of the invention relates to simulation methods and systems for training medical and paramedical personnel, in particular for the purpose of configuring respiratory assistance devices in given patients. The field of the invention relates in particular to the modeling of the respiratory system, a virtual lung and predefined ventilation modes. The field of the invention deals with simulators making it possible to generate, in particular, lung pressure and volume plots which are faithful and representative of known pathologies.
ETAT DE L'ART STATE OF THE ART
Dans le domaine des procédés et dispositifs d'aide ou d'assistance à la respiration d'un patient atteint d'une pathologie respiratoire donnée, il existe un besoin croissant d'opérer des simulations afin d'éviter les risques que comportent des réglages inadaptés d'équipements dans des situations réelles.  In the field of methods and devices for aiding or assisting the breathing of a patient suffering from a given respiratory pathology, there is a growing need to perform simulations in order to avoid the risks of inappropriate adjustments. equipment in real-life situations.
A fortiori, les équipements dont les modes de fonctionnement ou les paramétrages constituent un risque lors de leur manipulation par un personnel médical nécessitent qu'un apprentissage de leurs différents modes opératoires soient réalisés en amont. Afin, d'apprendre à faire fonctionner un respirateur et de prendre en main les différents modes de ventilation, des essais et simulations peuvent être réalisées avec des patients afin d'illustrer différents points de fonctionnement et les effets des traitements respiratoires en fonctions des pathologies à adressées.  A fortiori, equipment whose operating modes or settings are a risk when handled by medical personnel require that learning their different operating procedures are made upstream. In order to learn how to operate a respirator and take in hand the different modes of ventilation, tests and simulations can be performed with patients to illustrate different operating points and the effects of respiratory treatments in terms of pathologies to addressed.
Une des fonctions à simuler est la respiration artificielle du syndrome de détresse respiratoire aiguë. Cela correspond à l'utilisation d'une machine d'assistance ventilatoire qui remplace la fonction du patient qui est défaillante le temps que le traitement causal face effet.  One of the functions to be simulated is the artificial respiration of acute respiratory distress syndrome. This corresponds to the use of a ventilatory assistance machine that replaces the function of the patient who is failing the time that the causal treatment is dealing with.
Toutefois, cette situation présente un inconfort, voire un danger, pour les patients sollicités Il est donc nécessaire d'apprendre à régler ces machines pour chaque pathologie et d'adapter les réglages à la situation évolutive des patients. Cela correspond à des combinaisons de réglages extrêmement nombreuses et un mauvais réglage peut impacter directement la mortalité. Les effets des réglages du ventilateur par le médecin sur la mortalité des patients en syndrome de détresse respiratoire aiguë ont été démontrés pour : However, this situation presents a discomfort, even a danger, for the solicited patients It is therefore necessary to learn how to adjust these machines for each pathology and adapt the settings to the changing situation of patients. This corresponds to extremely numerous combinations of settings and a wrong setting can directly impact the mortality. The effects of physician ventilator settings on the mortality of patients with acute respiratory distress syndrome have been demonstrated for:
■ la pression motrice ■ the driving pressure
■ le réglage du volume courant ■ setting the tidal volume
■ le réglage de la pression expiratoire positive ■ adjustment of positive expiratory pressure
■ la pression transpulmonaire  ■ transpulmonary pressure
Au bloc opératoire chez des patients anesthésiés sans dysfonction respiratoire, l'optimisation des réglages de la pression expiratoire positive et du volume courant diminue la morbidité respiratoire post opératoire. Afin de limiter les dangers pour les patients, il existe des simulateurs de poumons qui peuvent s'interfacer avec des respirateurs existants afin que le personnel médical puisse s'entraîner ou apprendre à régler les différents modes de fonctionnements.  In the operating room in anesthetized patients without respiratory dysfunction, optimizing the settings of positive expiratory pressure and tidal volume reduces postoperative respiratory morbidity. In order to limit the dangers for patients, there are lung simulators that can interface with existing respirators so that medical staff can train or learn to adjust the different modes of operation.
Toutefois, ces simulateurs comportent des inconvénients majeurs :  However, these simulators have major drawbacks:
■ Les modes de simulations d'un poumon sont simplifiés et ne permettent pas d'obtenir un modèle de poumon fidèle au fonctionnement d'un poumon réel. ■ The simulation modes of a lung are simplified and do not allow to obtain a model of lung faithful to the functioning of a real lung.
■ En outre, les différents modes de simulations ne prennent pas en compte une modélisation de pathologies complexes ou de fonctionnements physiologiques particuliers du poumon, par exemple tel que le recrutement alvéolaire. ■ In addition, the different simulation modes do not take into account a modeling of complex pathologies or specific physiological functions of the lung, for example such as alveolar recruitment.
■ Le poumon artificiel n'est pas compatible avec tous les modes de ventilation et doit faire l'objet d'adaptations particulières au cas par cas. ■ The artificial lung is not compatible with all modes of ventilation and must be adapted to the individual case by case.
■ Lorsqu'un patient est assisté par un respirateur, il peut diminuer son effort musculaire pour respirer. ■ When a patient is assisted by a respirator, he may reduce his muscular effort to breathe.
Enfin, les simulateurs de poumons le plus souvent mécaniques sont coûteux et ne prennent ne compte en général qu'un nombre limité de profils de patients et de réglages de ventilateur. Des méthodes de modélisation de la mécanique respiratoire sont connues de l'état de l'art. La solution décrite dans le document W09951292 illustre un simulateur de fonctions respiratoires d'un poumon et la prise en compte de mode de ventilation. Finally, most often mechanical lung simulators are expensive and generally only take into account a limited number of patient profiles and fan settings. Methods of modeling respiratory mechanics are known from the state of the art. The solution described in document WO9951292 illustrates a simulator of pulmonary respiratory functions and the taking into account of ventilation mode.
Cependant cette solution présente l'inconvénient d'une approximation linéaire et d'un modèle simplifié ne permettant pas de simuler sur une large plage de valeurs le fonctionnement d'un poumon.  However, this solution has the disadvantage of a linear approximation and a simplified model that does not make it possible to simulate the operation of a lung over a wide range of values.
Enfin cette solution ne permet pas de restituer fidèlement une caractéristique majeure du système pulmonaire appelée 'recrutement' liée à la modification du volume alvéolaire chez certains patients assistés par un respirateur. Enfin, la modélisation de la pression musculaire ne tient pas compte de l'assistance respiratoire qui influe sur la valeur de la pression musculaire.  Finally, this solution does not faithfully restore a major feature of the pulmonary system called 'recruitment' related to the change in alveolar volume in some patients assisted by a respirator. Finally, muscular pressure modeling does not take into account respiratory assistance that influences the value of muscle pressure.
RESUME DE L'INVENTION SUMMARY OF THE INVENTION
Le procédé de l'invention permet de résoudre les problèmes précités.  The method of the invention solves the aforementioned problems.
L'objectif du procédé de l'invention est de développer une simulation de la fonction thoracique d'un patient permettant ainsi de reproduire les pathologies et les situations critiques qui sont la réalité clinique au lit des patients. Le procédé pourra notamment être mis en œuvre dans un simulateur comportant un écran interactif de contrôle, par exemple semblable à ceux des ventilateurs du marché, afin que l'opérateur teste les réglages du ventilateur et observe les conséquences de ses choix.  The objective of the method of the invention is to develop a simulation of the thoracic function of a patient thus making it possible to reproduce the pathologies and critical situations that are the clinical reality in the patient's bed. The method may in particular be implemented in a simulator comprising an interactive control screen, for example similar to those of the fans on the market, so that the operator tests the fan settings and observes the consequences of his choices.
L'interface aura pour objectif d'offrir une interaction aux professionnels de santé dans le domaine de la ventilation artificielle. L'enseignement médical des pathologies respiratoires pourra pour une grande partie devenir totalement virtuel et ne plus nécessiter la mobilisation d'équipements coûteux et limités dans leurs fonctionnements et interactions.  The interface will aim to provide interaction to health professionals in the field of artificial ventilation. The medical education of respiratory pathologies can for the most part become totally virtual and no longer require the mobilization of expensive and limited equipment in their operations and interactions.
Selon un premier aspect, l'invention concerne un procédé de simulation d'une dynamique respiratoire d'un poumon virtuel à partir d'un modèle de poumon virtuel et d'au moins un mode de ventilation, caractérisé en ce que le procédé comprend : ■ une première configuration du modèle du poumon virtuel, ledit modèle comprenant : According to a first aspect, the invention relates to a method for simulating a respiratory dynamic of a virtual lung from a virtual lung model and at least one ventilation mode, characterized in that the method comprises: ■ a first configuration of the virtual lung model, said model comprising:
o Une relation fonctionnelle non linéaire entre un volume du poumon virtuel instantané et une pression du poumon virtuel instantanée ;  o A non-linear functional relationship between an instantaneous virtual lung volume and an instantaneous virtual lung pressure;
o Un premier paramétrage de la fonction non linéaire;  o A first parameterization of the non-linear function;
■ ladite première configuration comprenant la détermination des paramètres suivants : ■ said first configuration comprises determining the following parameters:
o une dynamique maximale correspondant à une capacité donnée d'admission en air du poumon virtuel ;  a maximum dynamic corresponding to a given air intake capacity of the virtual lung;
■ une seconde configuration d'un modèle d'un système respiratoire virtuel comportant une relation fonctionnelle entre : ■ a second configuration of a virtual model of a respiratory system having a functional relationship between:
o d'une part, un débit d'air inspiré ou expiré par un patient virtuel et ;  o on the one hand, a flow of air inspired or exhaled by a virtual patient and;
o d'autre part, au moins une pression considérée dans le circuit respiratoire, ladite pression considérée étant une pression résultante correspondant à la pression dans les voies respiratoires en sortie du poumon virtuel, appelée pression de sortie, à laquelle est soustraite une pression interne au poumon virtuel, la pression interne du poumon virtuel comprenant une pression musculaire et la pression à l'intérieur du poumon ;  o on the other hand, at least one pressure considered in the breathing circuit, said pressure being a resulting pressure corresponding to the pressure in the respiratory tract at the output of the virtual lung, called the output pressure, to which is subtracted a pressure internal to the virtual lung, the internal pressure of the virtual lung including muscle pressure and the pressure inside the lung;
o la pression musculaire étant déterminée en fonction d'un modèle d'adaptation respiratoire comportant un coefficient d'adaptation pondérant la valeur de ladite pression musculaire et déterminé en fonction de l'évolution d'une valeur d'un paramètre cible à atteindre ;  the muscular pressure being determined according to a respiratory adaptation model comprising an adaptation coefficient weighting the value of said muscular pressure and determined as a function of the evolution of a value of a target parameter to be reached;
■ ladite seconde configuration comprenant la détermination d'une donnée caractéristique d'au moins une résistance ventilatoire d'un patient virtuel ; ■ said second configuration comprising determining a given characteristic of at least a ventilation resistance of a virtual patient;
■ une troisième configuration d'au moins un mode de ventilation comprenant la détermination d'au moins un cycle respiratoire virtuel comportant au moins une phase d'expiration et une phase d'inspiration, lesquelles phases étant associées à une condition d'évolution soit du débit d'air expulsé et/ou inspiré, soit de la pression de sortie, ■ a third configuration of at least one ventilation mode comprising determining at least one virtual breath cycle comprising at least an expiration phase and an inspiration phase, which phases being associated with a condition of evolution of the expelled and / or inspired air flow, or of the outlet pressure,
■ le procédé comporte une génération d'au moins une courbe représentant un tracé de la pression au sein du poumon virtuel en fonction du volume du poumon virtuel à partir du modèle de poumon virtuel paramétré, du modèle du système respiratoire paramétré et d'un mode de ventilation prédéfini. ■ the method comprises a generating at least one curve representing a plot of the pressure within the virtual lung based on the volume of the virtual lung from the set virtual lung model, the model of the respiratory system and set a mode predefined ventilation.
Selon un mode de réalisation, la première configuration comporte, en outre, une détermination : According to one embodiment, the first configuration further comprises a determination:
o d'une pression d'inflexion correspondant au point d'inflexion de la fonction non linéaire et ;  o an inflection pressure corresponding to the inflection point of the nonlinear function and;
o de la pente de la fonction non linéaire au point d'inflexion ; o d'un facteur correctif d'un volume d'admission, dit facteur de recrutement.  o the slope of the nonlinear function at the point of inflection; o a corrective factor of an admission volume, called recruitment factor.
Selon un autre aspect, l'invention concerne un procédé de simulation d'une dynamique respiratoire d'un poumon virtuel à partir d'un modèle de poumon virtuel et d'au moins un mode de ventilation, caractérisé en ce que le procédé comprend : According to another aspect, the invention relates to a method for simulating a respiratory dynamic of a virtual lung from a virtual lung model and at least one ventilation mode, characterized in that the method comprises:
■ Une première configuration du modèle du poumon virtuel, ledit modèle comprenant : ■ A first configuration of the virtual lung model, said model comprising:
o Une relation fonctionnelle non linéaire entre un volume du poumon virtuel instantané et une pression du poumon virtuel instantanée ;  o A non-linear functional relationship between an instantaneous virtual lung volume and an instantaneous virtual lung pressure;
o Un premier paramétrage de la fonction non linéaire ;  o A first parameterization of the non-linear function;
■ ladite première configuration comprenant la détermination des paramètres suivants : ■ said first configuration comprises determining the following parameters:
o une dynamique maximale correspondant à une capacité donnée d'admission en air du poumon virtuel ;  a maximum dynamic corresponding to a given air intake capacity of the virtual lung;
■ une seconde configuration d'un modèle d'un système respiratoire virtuel comportant une relation fonctionnelle entre : ■ a second configuration of a virtual model of a respiratory system having a functional relationship between:
o d'une part, un débit d'air inspiré ou expiré par un patient virtuel et ; o d'autre part, au moins une pression considérée (P) dans le circuit respiratoire ; o on the one hand, a flow of air inspired or exhaled by a virtual patient and; o on the other hand, at least one considered pressure (P) in the breathing circuit;
■ ladite seconde configuration comprenant la détermination d'une donnée caractéristique d'au moins une résistance ventilatoire d'un patient virtuel ; ■ said second configuration comprising determining a given characteristic of at least a ventilation resistance of a virtual patient;
■ une troisième configuration d'au moins un mode de ventilation comprenant la détermination d'au moins un cycle respiratoire virtuel comportant au moins une phase d'expiration et une phase d'inspiration, lesquelles phases étant associées à une condition d'évolution soit du débit d'air expulsé et/ou inspiré (Q), soit de la pression de sortie, ■ a third configuration of at least one ventilation mode comprising determining at least one virtual breath cycle comprising at least an expiration phase and an inspiration phase, which phases being associated with a change of the condition to be expelled and / or inspired air flow (Q), ie the outlet pressure,
caractérisé en ce que :  characterized in that
■ la première configuration comporte, en outre, une détermination : ■ the first configuration further comprises a determination:
o un facteur correctif d'un volume d'admission, dit facteur de recrutement,  o a correction factor of an admission volume, called recruitment factor,
■ le procédé comporte une génération d'au moins une courbe représentant un tracé de la pression au sein du poumon virtuel en fonction du volume du poumon virtuel à partir du modèle de poumon virtuel paramétré, du modèle du système respiratoire paramétré et d'un mode de ventilation prédéfini. ■ the method comprises a generating at least one curve representing a plot of the pressure within the virtual lung based on the volume of the virtual lung from the set virtual lung model, the model of the respiratory system and set a mode predefined ventilation.
Les modes de réalisations suivants concernent l'un ou l'autre des aspects de l'invention.  The following embodiments relate to one or the other aspect of the invention.
Selon un mode de réalisation, l'application dudit facteur de recrutement génère une augmentation ou une diminution de la pente au point d'inflexion de la relation fonctionnelle entre le volume et la pression du modèle du poumon virtuel.  According to one embodiment, the application of said recruitment factor generates an increase or decrease of the slope at the point of inflection of the functional relationship between the volume and the pressure of the model of the virtual lung.
Selon un mode de réalisation, la première configuration comporte :  According to one embodiment, the first configuration comprises:
o d'une pression d'inflexion correspondant au point d'inflexion de la fonction non linéaire et ;  o an inflection pressure corresponding to the inflection point of the nonlinear function and;
o de la pente de la fonction non linéaire au point d'inflexion; Selon un mode de réalisation, la relation fonctionnelle entre le volume du poumon virtuel instantané et la pression du poumon virtuel instantanée est de type sigmoïde.  o the slope of the nonlinear function at the point of inflection; According to one embodiment, the functional relationship between the volume of the instantaneous virtual lung and the pressure of the instantaneous virtual lung is of the sigmoid type.
Selon un mode de réalisation, le facteur de recrutement est déterminé en fonction d'un modèle de recrutement comportant un coefficient de recrutement paramétrable et dépendant d'une valeur prédéfinie d'une pression de base virtuelle introduite en entrée du poumon virtuel. According to one embodiment, the recruitment factor is determined according to a recruitment model having a coefficient Recruitment recruitable and dependent on a predefined value of a virtual base pressure introduced to the input of the virtual lung.
Selon un mode de réalisation, le facteur de recrutement comporte :  According to one embodiment, the recruitment factor comprises:
■ un premier terme qui est une fonction de la pression de base virtuelle introduite dans le poumon virtuel ; ■ a first term which is a function of the virtual base pressure introduced into the virtual lung;
■ un second terme qui est une fonction de la pression d'air virtuel dans le poumon virtuel et de la pression de base virtuelle. ■ a second term which is a function of the virtual air pressure in the virtual lung and the virtual base pressure.
Selon un mode de réalisation, le facteur de recrutement s'exprime par une relation linéaire avec la pression dans le poumon : According to one embodiment, the recruitment factor is expressed by a linear relationship with the pressure in the lung:
Où, Ci et C2 sont des fonctions de la pression de base PPEP.  Where, Ci and C2 are functions of the PPEP basic pressure.
Selon un mode de réalisation, le modèle du système respiratoire comprend :  According to one embodiment, the model of the respiratory system comprises:
■ la pression considérée du circuit respiratoire est une pression résultante correspondant à la pression dans les voies respiratoires en sortie du poumon virtuel, appelée pression de sortie, à laquelle est soustraite une pression interne au poumon virtuel, la pression interne du poumon virtuel comprenant une pression musculaire et la pression à l'intérieur du poumon; ■ the pressure considered in the respiratory circuit is a resulting pressure equal to the pressure in the airway at the output of virtual lung, called output pressure, from which is subtracted a pressure inside the virtual lung, the internal pressure of the virtual lung comprising a pressure muscle and pressure inside the lung;
■ la relation fonctionnelle entre le débit d'air inspiré ou expiré et la pression résultante est linéaire, le coefficient de linéarité correspondant à la donnée caractéristique de la résistance ventilatoire du patient virtuel. ■ the functional relationship between the flow of air inspired or expired and the resulting pressure is linear, the linearity coefficient corresponding to the given characteristic of the ventilation resistance of the virtual patient.
Selon un mode de réalisation, la pression musculaire est déterminée en fonction d'un modèle d'adaptation respiratoire comportant un coefficient d'adaptation pondérant la valeur de ladite pression musculaire et déterminé en fonction de l'évolution d'une valeur d'un paramètre cible à atteindre.  According to one embodiment, the muscular pressure is determined according to a respiratory adaptation model comprising an adaptation coefficient weighting the value of said muscle pressure and determined as a function of the evolution of a value of a parameter. target to reach.
Selon un mode de réalisation, le paramètre cible à atteindre est un volume cible du poumon virtuel à atteindre.  According to one embodiment, the target parameter to be reached is a target volume of the virtual lung to be reached.
Selon un mode de réalisation, le mode de ventilation est un premier mode comportant une phase d'inspiration du cycle respiratoire configurée avec un débit d'air constant. Selon un mode de réalisation, le mode de ventilation est un second mode comportant une phase d'inspiration du cycle respiratoire configurée avec une pression de sortie constante. According to one embodiment, the ventilation mode is a first mode comprising an inspiration phase of the respiratory cycle configured with a constant air flow. According to one embodiment, the ventilation mode is a second mode comprising an inspiration phase of the respiratory cycle configured with a constant output pressure.
Selon un mode de réalisation, le mode de ventilation est un troisième mode comportant une phase d'inspiration du cycle respiratoire configurée avec une pression de sortie constante et dont la phase est engagée consécutivement à la détection d'un seuil de pression de sortie dépassant un seuil de pression prédéfini.  According to one embodiment, the ventilation mode is a third mode comprising a breathing phase inspiration phase configured with a constant output pressure and whose phase is engaged following the detection of an output pressure threshold exceeding one predefined pressure threshold.
Selon un mode de réalisation, le mode de ventilation est un quatrième mode comportant une phase d'inspiration du cycle respiratoire configurée avec une pression de sortie proportionnelle à une consigne, ladite consigne étant produite par la mesure d'un paramètre physiologique, ledit paramètre physiologique étant :  According to one embodiment, the ventilation mode is a fourth mode comprising an inspiration phase of the respiratory cycle configured with an output pressure proportional to a setpoint, said setpoint being produced by measuring a physiological parameter, said physiological parameter being :
■ une pression du patient, ou ; ■ patient pressure, or;
■ un signal électrique représentatif d'un effort musculaire respiratoire.  An electrical signal representative of a respiratory muscle effort.
Selon un mode de réalisation, une étape de discrétisation temporelle du modèle du poumon virtuel et du modèle du système respiratoire est calculée pour au moins un mode de ventilation donné en considérant au moins une première phase respiratoire dans laquelle le débit d'air expulsé et/ou inspiré est constant et/ou une seconde phase respiratoire dans laquelle le la pression de sortie du système respiratoire est constante.  According to one embodiment, a temporal discretization step of the model of the virtual lung and the model of the respiratory system is calculated for at least one given ventilation mode by considering at least a first respiratory phase in which the air flow expelled and / or inspired is constant and / or a second respiratory phase in which the exit pressure of the respiratory system is constant.
Selon un mode de réalisation, lors d'une phase respiratoire pendant laquelle la pression de sortie PAW est considérée comme constante, l'étape de discrétisation comprend une approximation d'une valeur maintenue constante de la pression musculaire entre deux échantillons de la discrétisation.  According to one embodiment, during a breathing phase during which the output pressure PAW is considered constant, the discretization step comprises an approximation of a constant value of the muscular pressure between two samples of the discretization.
Selon un autre aspect, l'invention concerne un produit programme d'ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un calculateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre le procédé de l'invention.  According to another aspect, the invention relates to a computer program product comprising instructions which, when the program is executed by a computer, lead it to implement the method of the invention.
Selon un autre aspect, l'invention concerne un support d'enregistrement lisible par ordinateur comprenant des instructions qui, lorsqu'elles sont exécutées par un calculateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre le procédé de l'invention. Selon un autre aspect, l'invention concerne un simulateur virtuel comportant au moins une interface pour configurer la première, la seconde et la troisième configurations du procédé de simulation, la dite au moins une interface étant définie dans un même équipement portable. L'équipement portable peut être une tablette numérique ou un téléphone intelligent connu sous le nom de smartphone. According to another aspect, the invention relates to a computer readable recording medium comprising instructions which, when executed by a computer, lead it to implement the method of the invention. According to another aspect, the invention relates to a virtual simulator comprising at least one interface for configuring the first, second and third configurations of the simulation method, said at least one interface being defined in the same portable equipment. The portable equipment may be a digital tablet or a smartphone known as a smartphone.
Selon un autre exemple, l'équipement est un ordinateur.  In another example, the equipment is a computer.
Selon un autre aspect, l'invention concerne un ensemble respiratoire comportant : In another aspect, the invention relates to a respiratory assembly comprising:
■ un dispositif intermédiaire de ventilation (DISPOJNT VENT) destiné à coopérer mécaniquement avec un système de ventilation d'un respirateur (RESP) destiné à assister un patient ; ■ an intermediate ventilation device (DISPOJNT VENT) intended to mechanically cooperate with a ventilator ventilation system (RESP) intended to assist a patient;
■ un poumon virtuel (VI RTp) selon l'invention générant des consignes numériques correspondant à une pression de sortie ■ a virtual lung (RTp VI) according to the invention generating digital instructions corresponding to an outlet pressure
(PAW) d'un système respiratoire virtuel et un débit d'air sortant (Q) selon un cycle respiratoire prédéfini, le poumon virtuel (VI RTp) et le cycle respiratoire étant configurés selon le procédé de l'invention, lesdites consignes numériques commandant le dispositif intermédiaire de ventilation. (PAW) of a virtual respiratory system and a flow of outgoing air (Q) according to a predefined respiratory cycle, the virtual lung (VI RTp) and the respiratory cycle being configured according to the method of the invention, said digital instructions commander the intermediate ventilation device.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description détaillée qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent :  Other characteristics and advantages of the invention will emerge on reading the detailed description which follows, with reference to the appended figures, which illustrate:
■ figure 1 : un schéma de principe des principaux modèles et interfaces permettant la mise en œuvre d'un mode de réalisation du procédé de l'invention ; ■ Figure 1: a block diagram of the main models and interfaces for implementing an embodiment of the method of the invention;
■ figure 2 : un tracé d'une courbe générée selon un mode de réalisation du procédé de l'invention liant la pression du poumon et le volume de ce dernier ;  FIG. 2: a plot of a curve generated according to one embodiment of the method of the invention linking the pressure of the lung and the volume of the latter;
■ figure 3 : un exemple d'interface d'un simulateur de l'invention. ■ Figure 3: interface of an example of a simulator of the invention.
■ figure 4 : un exemple de modèle d'un système respiratoire virtuel conçu par analogie avec la loi d'Ohm ; ■ figure 5 : un exemple de poumon virtuel s'interfaçant avec un dispositif intermédiaire configuré pour coopérer mécaniquement avec un respirateur. DESCRIPTION ■ Figure 4: an example of a model of a virtual respiratory system designed by analogy with Ohm's law; ■ Figure 5: an example of a virtual lung interfacing with an intermediate device configured to cooperate mechanically with a respirator. DESCRIPTION
La figure 1 illustre les différents éléments permettant de mettre en œuvre un mode de réalisation de l'invention.  Figure 1 illustrates the various elements for implementing an embodiment of the invention.
Différents modèles de données peuvent être utilisés aux fins de modéliser les comportements et évolutions d'un poumon virtuel, d'un système respiratoire et d'un ventilateur virtuel. Chaque modèle peut être configuré indépendamment les uns des autres. Un objectif est de fournir une modélisation fidèle d'une assistance respiratoire réelle d'un patient. Cette modélisation offre un outil pour former un personnel susceptible d'établir des rapprochements entre des courbes d'évolution de la respiration de patients virtuels et de pathologies. En outre, l'invention permet de se familiariser avec des équipements dédiés à l'assistance respiratoire d'un patient et des effets des différents modes de ventilation.  Different models of data can be used to model the behaviors and evolutions of a virtual lung, a respiratory system and a virtual ventilator. Each model can be configured independently of each other. One goal is to provide accurate modeling of a patient's actual respiratory support. This modeling offers a tool to train a staff able to establish approximations between evolution curves of the breathing of virtual patients and pathologies. In addition, the invention makes it possible to become familiar with equipment dedicated to the respiratory assistance of a patient and the effects of the different modes of ventilation.
Modèle du poumon Lung model
Un modèle de poumon MODp permet de définir un poumon virtuel, c'est-à-dire le fonctionnement d'un poumon en prenant en compte différentes données permettant de configurer le modèle. Il peut s'agir de données de patient relatives à son âge, sa corpulence, son sexe, etc. et/ou de données de pathologies relatives à un volume expiré maximal, un volume résiduel dans le poumon, une capacité pulmonaire, une compliance (élasticité du poumon) etc.  A model of lung MODp makes it possible to define a virtual lung, that is to say the operation of a lung taking into account different data allowing to configure the model. It can be patient data related to age, body size, sex, etc. and / or pathology data relating to maximal exhaled volume, residual volume in the lung, lung capacity, compliance (lung elasticity) etc.
Le modèle du poumon est noté MODp sur la figure 1 . Il est notamment principalement caractérisé par une courbe notée VPf(PP) qui est une fonction non linéaire définissant l'évolution du volume du poumon VP en fonction de la pression PP à l'intérieur de ce dernier. Selon un mode de réalisation, cette courbe est non linéaire. Selon une première variante elle peut être de type sigmoïde telle que représentée à la figure 2. Selon une autre variante, elle peut être approchée par une fonction polynomiale (non représentée). Un avantage de la méthode de l'invention est de prendre en compte une relation entre la pression et le volume V=f(P) fidèle à un fonctionnement d'un poumon réel. Le procédé permet de prendre en compte une courbe non linéaire du fait de la résolution par une discrétisation du problème à résoudre ci-après décrite. The lung model is noted MODp in Figure 1. It is especially characterized by a curve denoted V P f (P P ) which is a non-linear function defining the evolution of the volume of the lung V P as a function of the pressure P P inside the latter. According to one embodiment, this curve is nonlinear. According to a first variant, it can be of the sigmoid type as represented in FIG. 2. According to another variant, it can be approximated by a polynomial function (not shown). An advantage of the method of the invention is to take into account a relationship between the pressure and the volume V = f (P) true to a functioning of a real lung. The method makes it possible to take into account a nonlinear curve because of the resolution by a discretization of the problem to be solved hereinafter described.
Dans le mode de réalisation d'une courbe de type sigmoïde, cette courbe est obtenue à partir de l'équation [1 ] suivante :  In the embodiment of a sigmoid curve, this curve is obtained from the following equation [1]:
Vpf(Pp) = K-Vs / (1 +e"Cs <p-ps>) + A [1 ] Vpf (Pp) = K-Vs / (1 + e "Cs < p - ps >) + A [1]
Pp est la pression dans le poumon à l'instant t, également note P(t) ; K est un facteur qui est déduit d'un modèle de recrutement, dit facteur de recrutement. Il peut être considéré comme un facteur correctif d'un volume d'admission. Pp is the pressure in the lung at time t, also note P (t); K is a factor that is deduced from a recruitment model, called a recruitment factor. It can be considered as a corrective factor of an admission volume.
Cs représente la valeur de la pente de la courbe sigmoïde au point d'inflexion Ps. Elle peut être par exemple exprimée en fonction de Vs. Vs représente la valeur de la dynamique maximale considérée pour un poumon donné, c'est-à-dire un volume admissible d'air calculé entre un point de repos et une valeur de volume atteignable du poumon pendant la phase d'inspiration. C s represents the value of the slope of the sigmoid curve at the point of inflection P s . It can be for example expressed as a function of V s . V s represents the value of the maximum dynamic considered for a given lung, that is to say a permissible volume of air calculated between a resting point and an achievable volume value of the lung during the inspiration phase.
« A » représente une constante donnée calculée en fonction d'au moins une donnée liée au patient.  "A" represents a given constant calculated according to at least one data item related to the patient.
Selon un mode de réalisation, A est déterminé en fonction des valeurs des paramètres de Ps, Cs et de Vs. Selon un mode de réalisation, la constante « A » peut être une fonction du coefficient k, par exemple dans une relation linéaire, une relation de type second degré ou troisième degré. According to one embodiment, A is determined as a function of the values of the parameters of P s , Cs and V s . According to one embodiment, the constant "A" may be a function of the coefficient k, for example in a linear relationship, a second degree or third degree relationship.
Un avantage d'un tel modèle est de représenter une relation liant le volume et la pression du poumon qui soit fidèle au comportement d'un poumon réel. La courbe de type sigmoïde permet d'obtenir une bonne fidélité. Un inconvénient résolu par le modèle du poumon virtuel de l'invention est celui de l'imprécision que pourrait générer un modèle linéaire fi dont un exemple de courbe linéaire par morceaux dans différentes zones de pression est également représenté à la figure 2. An advantage of such a model is to represent a relation binding the volume and the pressure of the lung which is faithful to the behavior of a real lung. The sigmoid type curve makes it possible to obtain a good fidelity. A disadvantage solved by the model of the virtual lung of the invention is that of the inaccuracy that could generate a linear model fi of which an example of piecewise linear curve in different pressure zones is also shown in FIG.
Selon un mode de réalisation, des paramètres définissant le profil et le tracé de la fonction non linéaire peuvent simplement être définis par un opérateur à partir d'une interface. Les coordonnées du point d'inflexion au point Ps, la valeur de la dynamique maximale et la pente au point d'inflexion de la courbe linéaire suffisent à caractériser un tracé de la fonction non linéaire, notamment de type Sigmoïde. Cette possibilité offre un avantage lors de la définition du modèle du poumon MODp. According to one embodiment, parameters defining the profile and the plot of the nonlinear function can simply be defined by a operator from an interface. The coordinates of the point of inflection at the point Ps, the value of the maximum dynamic and the slope at the point of inflection of the linear curve are sufficient to characterize a plot of the non-linear function, in particular of the Sigmoid type. This possibility offers an advantage when defining the MODp lung model.
Sur la figure 2, l'axe des abscisses représente la pression, tandis que l'axe des ordonnées représente le volume.  In FIG. 2, the abscissa axis represents the pressure, while the ordinate axis represents the volume.
La courbe linéaire f1 est représentée par morceaux dans trois zones Ζι , Z2 et Z3.  The linear curve f1 is represented in pieces in three zones Ζι, Z2 and Z3.
La courbe de type sigmoïde VPf(Pp)1 est également représentée dans les trois zones. The sigmoid type curve V P f (Pp) 1 is also represented in the three zones.
Les zones extrêmales Z1 et Z3 présentent des écarts entre une courbe de type sigmoïde VPf(Pp)1 , également notée VPf(Pp)1 sur la figure 1 , et une courbe linéaire fi . Or, il est connu que la relation liant la pression P au volume V d'un poumon forme un « S » dont une meilleure approximation peut être une sigmoïde. Un problème est que cette fonction est difficile à résoudre pour un modèle dynamique. De ce fait, les approximations linéaires permettent une approximation raisonnable. Toutefois, il apparaît qu'avec une telle modélisation linéaire, il devient particulièrement difficile de prendre en compte une grande variété de profils de patients dans le modèle, en outre un modèle linéaire serait moins précis dans la reproduction fidèle d'un fonctionnement d'un poumon. Le modèle du poumon virtuel modélisant une fonction mathématique de type sigmoïde est donc plus fidèle à un fonctionnement d'un poumon réel normal ou pathologique à partir d'une modélisation de l'invention. Il permet donc de générer une meilleure simulation du fonctionnement d'un poumon. The extreme zones Z1 and Z3 have deviations between a sigmoid type curve V P f (Pp) 1 , also denoted V P f (Pp) 1 in FIG. 1, and a linear curve f 1. Now, it is known that the relation linking the pressure P to the volume V of a lung forms an "S" of which a better approximation can be a sigmoid. One problem is that this function is difficult to solve for a dynamic model. As a result, linear approximations provide a reasonable approximation. However, it appears that with such a linear modeling, it becomes particularly difficult to take into account a wide variety of patient profiles in the model, moreover a linear model would be less accurate in the faithful reproduction of a functioning of a lung. The model of the virtual lung modeling a sigmoid-type mathematical function is therefore more faithful to an operation of a normal real or pathological lung from a modeling of the invention. It thus makes it possible to generate a better simulation of the functioning of a lung.
La zone centrale Z2 présente également un écart entre la courbe de type sigmoïde VPf(Pp)1 et la courbe linéaire fi . Par ailleurs, la courbe de l'invention VPf(Pp)1 permet de définir précisément la position d'un point d'inflexion Ps, le point Ps étant un point caractéristique de la courbe de type sigmoïde. The central zone Z2 also has a difference between the sigmoidal curve V P f (Pp) 1 and the linear curve f 1. Furthermore, the curve of the invention V P f (Pp) 1 makes it possible to precisely define the position of an inflection point Ps, the point Ps being a characteristic point of the sigmoid type curve.
Un avantage est de pouvoir prendre en compte une appréciation d'un volume résiduel dans le poumon au point neutre de la respiration en proportion d'un volume total. Le point neutre est le point de repos en fin d'expiration, c'est-à-dire lorsqu'il y a une pression de base imposée par le respirateur, le point P E P( PPEP, VPEP) . Ici différents types de patients peuvent être modélisés en considérant qu'au point neutre de la respiration un sur- volume ou une surpression d'air est présente dans le poumon. One advantage is to be able to take into account an appreciation of a residual volume in the lung at the neutral point of respiration in proportion to a total volume. The neutral point is the point of rest at the end of expiration, that is to say when there is a base pressure imposed by the Respirator, PEP point (PPEP, VPEP). Here different types of patients can be modeled by considering that at the neutral point of respiration an excess volume or an overpressure of air is present in the lung.
Le procédé de l'invention permet de prendre en compte différents paramétrages d'une courbe Vf(P), notamment des courbes où la pression Ps au point d'inflexion est différente de 0. La valeur de la pression Ps permet notamment de configurer pour un patient donné un type de modèle de poumon. Par défaut cette valeur peut être déterminée dans un fichier de configuration sur la base d'un ensemble de valeurs prédéfinies et correspondantes à des profils prédéfinis.  The method of the invention makes it possible to take into account various parameterizations of a curve Vf (P), in particular curves where the pressure Ps at the point of inflection is different from 0. The value of the pressure Ps makes it possible in particular to configure for a given patient a type of lung model. By default this value can be determined in a configuration file on the basis of a set of predefined values corresponding to predefined profiles.
Pour une approximation linéaire dans la zone centrale Z2, il n'est pas possible de définir la position exacte du point d'inflexion Ps et donc il en résulte une impossibilité de configurer un modèle d'un poumon virtuel prenant en compte cette donnée.  For a linear approximation in the central zone Z2, it is not possible to define the exact position of the point of inflection Ps and thus it results in an impossibility to configure a model of a virtual lung taking into account this datum.
Un avantage de la définition d'un point d'inflexion Ps de la sigmoïde est de pouvoir paramétrer dans le modèle du poumon virtuel MODp une donnée relative à un point neutre de respiration selon une typologie de patient ou de pathologie. Modèle de recrutement  An advantage of the definition of a point of inflection Ps of the sigmoid is to be able to parameterize in the model of the virtual lung MODp a data relating to a neutral point of respiration according to a typology of patient or pathology. Recruitment model
Selon un mode de réalisation de l'invention, le procédé de l'invention comporte un paramétrage possible d'une donnée de recrutement alvéolaire K afin de définir un modèle de poumon virtuel MODp enrichi et qui soit représentatif de certaines pathologies respiratoires responsables de collapsus alvéolaire.  According to one embodiment of the invention, the method of the invention comprises a possible parameterization of an alveolar recruitment data K in order to define an enriched MODp virtual lung model that is representative of certain respiratory pathologies responsible for alveolar collapse. .
La donnée de recrutement peut être déterminée par un modèle de recrutement MODp, représentatif du phénomène physiologique qu'il induit. Le recrutement consiste à réouvrir des territoires pulmonaires collabés dans le but de rendre plus homogène la ventilation. Ce recrutement est obtenu par l'ensemble des réglages qui permettent d'augmenter la pression dans le système respiratoire.  The recruitment data can be determined by a MODp recruitment model, representative of the physiological phenomenon that it induces. Recruitment consists of reopening collapsed lung territories in order to make ventilation more homogeneous. This recruitment is obtained by all the settings that increase the pressure in the respiratory system.
Cette modélisation peut être activée ou non à partir d'une interface de commande du simulateur lorsque les paramètres « patients » sont définis. Le recrutement entraine une augmentation ou une diminution de la pente de la courbe Vf(P), ladite pente étant appelée « compliance » du poumon. Le recrutement peut être modélisé par un facteur K dont l'expression est définie par la relation suivante :This modeling can be activated or not from a control interface of the simulator when the "patient" parameters are defined. The recruitment leads to an increase or decrease in the slope of the curve Vf (P), said slope being called "compliance" of the lung. Recruitment can be modeled by a K factor whose expression is defined by the following relation:
Cette relation peut faire intervenir la pression calculée en différents endroits. Ainsi, P peut être la pression pulmonaire Pp, la pression en sortie du système respiratoire PAW OU la pression de base PPEP.  This relationship can involve the calculated pressure in different places. Thus, P can be the pulmonary pressure Pp, the outlet pressure of the respiratory system PAW OR the basic pressure PPEP.
Selon un mode de réalisation, Ci et/ou C2 sont déterminés en fonction de la pression de base PPEP.  According to one embodiment, Ci and / or C2 are determined as a function of the PPEP base pressure.
où : or :
■ Ci et C2 représentent des coefficients de recrutement pouvant être normalisés en fonction de valeurs prédéfinies. Par exemple, ils peuvent être normalisés pour un patient normal, c'est-à-dire un poumon sain d'un individu moyen, taille et âge moyen. ■ Ci and C2 represent recruitment coefficients that can be normalized according to predefined values. For example, they can be normalized for a normal patient, that is, a healthy lung of an average individual, average height and age.
■ PPEP représente la pression d'air minimale imposée par un ventilateur virtuel en entrée du système respiratoire, c'est-à-dire à une entrée du poumon virtuel. Cette pression PPEP peut être paramétrée afin de fournir une aide à la respiration pour certains patients afin d'assurer dans le cycle respiratoire une pression minimale. ■ PPEP represents the minimum air pressure imposed by a virtual fan entering the respiratory system, that is, a virtual lung input. This PPEP pressure can be set to provide breathing assistance for some patients to ensure minimal pressure in the respiratory cycle.
Elle vise à prendre en compte le fonctionnement d'un ventilateur réel et également un phénomène physiologique lié à son application. It aims to take into account the operation of a real fan and also a physiological phenomenon related to its application.
Le phénomène de recrutement qui est un phénomène physiologique peut provenir pour une partie de l'application de la pression PPEP. Cette contribution au phénomène de recrutement peut être modélisée en prenant en compte la valeur de la pression PPEP lorsqu'elle est imposée.  The phenomenon of recruitment which is a physiological phenomenon can come for a part of the application of the pressure PPEP. This contribution to the recruitment phenomenon can be modeled taking into account the value of the PPEP pressure when it is imposed.
K peut s'écrire également ainsi : K = ki + W2  K can also be written as follows: K = ki + W2
Un premier facteur ki de recrutement désigne la proportion de recrutement qu'on associe à l'application de la pression PPEP.  A first recruitment factor ki refers to the proportion of recruitment associated with the application of PPEP pressure.
Selon un mode de réalisation, le terme ki peut être une fonction linéaire de la pression PPEP. Selon un autre mode de réalisation, k1 est peut- être une fonction polynomiale de de la pression PPEP. Il s'agit de la proportion dans le coefficient K de recrutement induite par l'application de la pression PPEP. Un second terme de recrutement k2 désigne une proportion de recrutement qu'on associe à l'admission d'air supplémentaire dans le poumon du fait de l'application de la pression dans le poumon qui entraine une ré ouverture d'une partie des territoires pulmonaires collabés du fait du recrutement alvéolaire. Ce phénomène de recrutement supplémentaire est la conséquence d'un double phénomène : l'air inspiré augmente la pression mais réouvre aussi certaines alvéoles et augmente la capacité pulmonaire ce qui entraine une diminution locale de la pression. Ce terme de recrutement correspond au changement de volume induit par la respiration et donc par la surpression vis-à-vis de la pression PPEP. Selon un mode de réalisation, le second terme k2 est une fonction de la pression d'air virtuel Pp ou du volume d'air VP dans le poumon virtuel et de la pression de base PPEP virtuelle ou de son volume associé VPEP. According to one embodiment, the term ki may be a linear function of the PPEP pressure. In another embodiment, k1 may be a polynomial function of PPEP pressure. This is the proportion in the K coefficient of recruitment induced by the application of the PPEP pressure. A second recruitment term k2 designates a proportion of recruitment that is associated with the admission of additional air into the lung due to the application of the pressure in the lung which causes a reopening of part of the lung territories. collabés due to alveolar recruitment. This phenomenon of additional recruitment is the consequence of a double phenomenon: the inspired air increases the pressure but also reopens certain cells and increases the pulmonary capacity which causes a local decrease of the pressure. This term of recruitment corresponds to the change of volume induced by the respiration and therefore by the overpressure vis-à-vis the pressure PPEP. According to one embodiment, the second term k2 is a function of the virtual air pressure Pp or the volume of air V P in the virtual lung and the virtual PPEP base pressure or its associated volume VPEP.
Les courbes VPf(Pp)2 et VPf(Pp)3 de la figure 2 illustrent les conséquences de la prise en compte des facteurs de recrutement : un changement de pente et une translation de la courbe par rapport à la courbe Vpf(Pp)1 qui ne prend pas en compte du phénomène de recrutement. Ceci est illustré par l'évolution de la position des points d'inflexion de chaque courbe au point Ps 2 et Ps 3. The curves V P f (Pp) 2 and V P f (Pp) 3 of FIG. 2 illustrate the consequences of taking into account the recruitment factors: a change of slope and a translation of the curve with respect to the Vpf curve. (Pp) 1 which does not take into account the phenomenon of recruitment. This is illustrated by the evolution of the position of the inflection points of each curve at the point P s 2 and P s 3 .
Il s'agit là d'un phénomène de recrutement induit par la mécanique respiratoire. Ce terme est pris en compte dans un certain type de poumon virtuel qui dépend du profil {patient ; pathologie} dont on souhaite simuler le fonctionnement.  This is a recruitment phenomenon induced by respiratory mechanics. This term is taken into account in a certain type of virtual lung which depends on the profile {patient; pathology} which one wishes to simulate the operation.
Le terme k∑ du recrutement K est la partie induite par la modification de la capacité instantanée du poumon virtuel. Elle peut être modélisée par une fonction linéaire de la pression P et prendre également en compte un coefficient faisant intervenir la pression de base PPEP, par exemple par une fonction également linéaire.  The term kΣ of recruitment K is the part induced by the modification of the instantaneous capacity of the virtual lung. It can be modeled by a linear function of the pressure P and also take into account a coefficient involving the basic pressure PPEP, for example by a function also linear.
Un avantage du modèle de poumon virtuel de l'invention provient donc de la capacité à modéliser le phénomène de recrutement et donc à étendre la modélisation de pathologies et de patients.  An advantage of the virtual lung model of the invention thus comes from the ability to model the recruitment phenomenon and thus to extend the modeling of pathologies and patients.
Les courbes VPf(P)2, VPf(P)3 représentent des sigmoïdes obtenues pour des sujets faisant du recrutement. La valeur absolue du facteur de recrutement K est modifiée pour être supérieure à 1 . Le modèle du poumon MODp virtuel varie donc en fonction du modèle de recrutement MODK appliqué comme l'illustre la figure 2. The curves V P f (P) 2 , V P f (P) 3 represent sigmoidal obtained for subjects doing recruitment. The absolute value of the recruitment factor K is modified to be greater than 1. The lung model Virtual MODp therefore varies according to the MODK recruitment model applied as illustrated in Figure 2.
Le phénomène de recrutement peut entraîner une augmentation de la capacité pulmonaire mais également une diminution de la capacité pulmonaire, par exemple lorsque le facteur de recrutement K est inférieur à zéro.  The phenomenon of recruitment can lead to an increase in lung capacity but also a decrease in lung capacity, for example when the recruitment factor K is less than zero.
Interface, configuration du modèle du poumon Interface, configuration of the lung model
Selon un mode de réalisation, l'invention comprend un paramétrage du modèle du poumon. A cet effet, une interface spécifique ΙΝΤψ peut être conçue afin de régler les différentes valeurs des paramètres du modèle du poumon MODp.  According to one embodiment, the invention comprises a parameterization of the model of the lung. For this purpose, a specific interface ΙΝΤψ can be designed to adjust the different values of the MODp lung model parameters.
Cette interface permet de définir des paramètres de la courbe Vf(P) dont notamment la pente au point d'inflexion C, la capacité maximale du poumon Vs, la pression au point d'inflexion Ps. Selon un autre mode de réalisation, les paramètres peuvent être chargés dans le simulateur à partir d'un fichier de configuration. Le fichier peut être transféré ou directement édité dans le simulateur.  This interface makes it possible to define parameters of the curve Vf (P) including the slope at the point of inflection C, the maximum capacity of the lung Vs, the pressure at the point of inflection Ps. According to another embodiment, the parameters can be loaded into the simulator from a configuration file. The file can be transferred or directly edited in the simulator.
Des valeurs par défaut normalisées peuvent être prédéfinis pour correspondre par exemple à un sujet saint, c'est à dire sans pathologie déclarée et/ou un sujet référence qui est représentatif d'un nominal d'un sujet moyen de la population.  Normalized default values may be predefined to correspond, for example, to a holy subject, that is to say without a declared pathology and / or a reference subject which is representative of a nominal of an average subject of the population.
La pression PPEP d'un respirateur virtuel peut être définie. The PPEP pressure of a virtual respirator can be set.
Enfin, le modèle de recrutement MODK peut être complètement défini, notamment par la détermination des deux facteurs de recrutement ki ou k2 ou par les deux facteurs de la relation linéaire précédemment définie Ci et C2 . Le recrutement K est également une fonction de la pression dans le poumon Pp, toutefois la relation pourrait être également écrite avec la pression P calculée en un autre point du système par exemple PAW. Finally, the MODK recruitment model can be completely defined, in particular by the determination of the two recruitment factors ki or k2 or by the two factors of the previously defined linear relation Ci and C2. The recruitment K is also a function of the pressure in the lung Pp, however the relation could also be written with the pressure P calculated at another point of the system, for example PAW.
Les fonctions SELECT_CONFp et SELECT_CON FR permettent de prendre en compte la valeur d'un paramètre et de l'injecter dans le modèle. Ces fonctions peuvent être réalisées au moyen de valeurs prédéfinies, d'un menu déroulant ou encore d'un champ de saisie. Les données peuvent être saisies à partir d'une interface tactile, par exemple une tablette numérique ou un téléphone intelligent plus connu sous le nom de « Smartphone ». Les données saisies sont utilisées par un calculateur MC afin de générer avec les autres paramétrages une courbe Vpf(P) ou encore d'autres tracés permettant de suivre l'évolution d'un paramètre lié à la respiration The functions SELECT_CONFp and SELECT_CON FR make it possible to take into account the value of a parameter and to inject it into the model. These functions can be performed using predefined values, a drop-down menu or an input field. The data can be entered from a touch interface, for example a digital tablet or a smartphone known as the "Smartphone". The data entered are used by a computer MC in order to generate with the other parameterizations a curve Vpf (P) or other plots making it possible to follow the evolution of a parameter related to the respiration
Modèle du système respiratoire du poumon Model of the respiratory system of the lung
Selon un mode de réalisation de l'invention, un modèle d'un système respiratoire MODR virtuel peut être défini notamment par un paramétrage de valeurs définissants certaines conditions numériques du modèle MODR.  According to one embodiment of the invention, a model of a virtual MODR breathing system may be defined in particular by a parameterization of values defining certain numerical conditions of the MODR model.
Le modèle d'un système respiratoire virtuel est défini par la relation suivante :  The model of a virtual respiratory system is defined by the following relation:
PAW-Pmus = R Q + PP [3]  PAW-Pmus = R Q + PP [3]
Où : Or :
■ PAW est la pression en sortie du système respiratoire d'un patient virtuel, c'est-à-dire la pression mesurée par un respirateur virtuel connecté en théorie à un poumon. La pression PAW prend en compte la pression du système respiratoire et la pression issue des tuyaux physiologiques jusqu'à l'entrée du respirateur. ■ PAW is the pressure exiting the breathing system of a virtual patient, that is, the pressure measured by a virtual respirator theoretically connected to a lung. The PAW pressure takes into account the pressure of the respiratory system and the pressure from the physiological tubes to the entrance of the respirator.
■ Pmus est la pression musculaire du poumon. Elle correspond à la pression musculaire générée par un effort musculaire du poumon d'un patient pour respirer. ■ Pmus is the muscular pressure of the lung. It corresponds to the muscular pressure generated by a muscular effort of a patient's lung to breathe.
■ Q est le débit d'air expulsé ou inspiré en sortie du système respiratoire d'un patient virtuel. ■ Q is the flow of air expelled or inspired at the exit of the breathing system of a virtual patient.
■ Pp est la pression dans le poumon. ■ Pp is the pressure in the lung.
■ R est une résistance ventilatoire. Elle peut correspondre à la somme de la résistance du patient et de la résistance du respirateur. La résistance du système ventilatoire artificiel du respirateur prend, par exemple, en compte celle des tubes, des valves, et tout accessoire de respiration présent dans le circuit de ventilation. On parle de pression interne Pi pour désigner la pression du poumon Pp et la pression musculaire Pmus. ■ R is a ventilatory resistance. It can be the sum of the patient's resistance and the respirator's resistance. The resistance of the ventilator's artificial ventilatory system takes into account, for example, that of the tubes, the valves, and any breathing accessory present in the ventilation circuit. We speak of internal pressure Pi to designate the pressure of the lung Pp and the muscular pressure Pmus.
Ainsi, le débit Q multiplié par la résistance respiratoire peut être vu comme une résultante entre la pression de sortie PAW et la pression interne. R Q = PAW - Pi  Thus, the flow rate Q multiplied by the respiratory resistance can be seen as a resultant between the outlet pressure PAW and the internal pressure. R Q = PAW - Pi
Le modèle est établi par analogie à la loi d'Ohm. La figure 4 représente un schéma d'un circuit électrique dont le calcul de la différence de potentiels aux bornes permet de déduire une relation entre le courant I, la résistance R, une capacité C et ladite différence de potentiels. Par analogie, la résistance R peut être assimilée à la résistance respiratoire R (même notation), le courant I au débit d'air Q, la capacité à la pression pulmonaire instantanée PP(t) et la différence de potentiels à la différence de pressions aux deux points extrémaux du système respiratoire PAW -Pmus à la différence de potentiels du circuit. Un point extrêmal peut être considéré comme le muscle du poumon et l'autre point comme la sortie du système respiratoire. The model is established by analogy with Ohm's law. FIG. 4 represents a diagram of an electric circuit whose calculation of the potential difference at the terminals makes it possible to deduce a relation between the current I, the resistance R, a capacitance C and said difference of potentials. By analogy, the resistance R can be likened to the respiratory resistance R (same notation), the current I to the airflow Q, the capacity to the instantaneous pulmonary pressure P P (t) and the difference of potentials to the difference of pressures at both extremal points of the PAW-Pmus respiratory system unlike circuit potentials. One extremal point can be considered as the lung muscle and the other point as the exit of the respiratory system.
On connaît également les relations liant le débit et le volume, puisque le débit d'air Q est une dérivée du volume V par rapport au temps t :  The relations linking the flow rate and the volume are also known, since the air flow rate Q is a derivative of the volume V with respect to the time t:
Q = dV/dt [4] Et la relation définie précédemment [1 ] : Q = dV / dt [4] And the relation defined previously [1]:
Vpf(Pp) = K-Vs / (1 +e"Cs <p-ps>) + A [1 ] Vpf (Pp) = K-Vs / (1 + e "Cs < p - ps >) + A [1]
peut donc s'exprimer de différentes manières selon la pression considérée, PAW, Pmus, ou toute autre pression pouvant être mesurée dans le circuit respiratoire du fait de la relation [3] qui lie la pression dans le poumon P p à une pression PAW OU Pmus. D'une manière générale, on pourra évoquer dans la présente description la relation VPf(P), pour signifier que le volume du poumon VP peut être une fonction d'une pression mesurée à un point donné du circuit de ventilation. can therefore be expressed in different ways depending on the pressure considered, PAW, Pmus, or any other pressure that can be measured in the breathing circuit because of the relationship [3] which links the pressure in the lung P p to a pressure PAW OR Pmus. In general terms, the relationship V P f (P) may be used in the present description to signify that the volume of the lung V P may be a function of a pressure measured at a given point of the ventilation circuit.
On parlera plus généralement d'une relation Vf(P) pour caractériser un modèle d'un poumon.  We will speak more generally of a relation Vf (P) to characterize a model of a lung.
Un avantage du modèle respiratoire de l'invention est de prendre en compte la pression musculaire Pmus. L'invention s'appuie également sur une modélisation de la résistance respiratoire de profils de patients selon leur(s) pathologie(s), leur âge, leur sexe, etc. Selon un mode de réalisation, le modèle du système respiratoire de l'invention prend en compte une modélisation dynamique de la pression musculaire Pmus. Cette modélisation peut être activée ou non à partir d'une interface de commande du simulateur. Selon un mode de réalisation, un fichier de configuration peut être préparé à distance ou directement sur le simulateur pour être exploité par le calculateur du simulateur lors de la génération des courbes, notamment de VP=f(PP) et/ou VAW=Î(PAW) . An advantage of the respiratory model of the invention is to take into account the muscular pressure Pmus. The invention is also based on a modeling of the respiratory resistance of patient profiles according to their pathology (s), their age, their sex, etc. According to one embodiment, the model of the respiratory system of the invention takes into account a dynamic modeling of the muscular pressure Pmus. This modeling can be activated or not from a control interface of the simulator. According to one embodiment, a configuration file can be prepared remotely or directly on the simulator to be used by the calculator of the simulator during the generation of the curves, in particular V P = f (P P ) and / or VAW = Î (PAW).
Modèle de pression musculaire rmus Muscle pressure model rmus
Un avantage de l'invention est de prendre en compte un modèle fidèle de la pression musculaire d'un patient qui serait assisté par un respirateur. Un avantage est de rendre compte plus précisément de phénomènes survenant réellement auprès de patients réels en reconstituant un couple {patient virtuel ; respirateur virtuel} qui puisse être configuré selon un paramétrage donné.  An advantage of the invention is to take into account a faithful model of the muscular pressure of a patient who would be assisted by a respirator. One advantage is to more accurately account for phenomena actually occurring in real patients by reconstructing a couple (virtual patient; virtual respirator} that can be configured according to a given setting.
Lorsqu'un patient est assisté par un respirateur, il peut diminuer son effort musculaire pour respirer, notamment dans certaines conditions relatives à un profil de patient donné et/ou une pathologie donnée.  When a patient is assisted by a respirator, he may reduce his muscular effort to breathe, especially under certain conditions relating to a given patient profile and / or a given pathology.
Afin de rendre compte de ce phénomène, une grandeur peut être régulée pour pondérer une valeur Pmus représentative de certains cas.  In order to account for this phenomenon, a magnitude can be regulated to weight a Pmus value representative of certain cases.
Selon un mode de réalisation, la valeur pondérée est un taux de gaz, qui peut être par exemple le dioxyde de carbone assimilé par unité de volume. Selon un autre exemple la valeur pondérée peut être un taux d'oxygène. La définition de cette variable à réguler permet de prendre en compte le fait que le patient ajuste sa pression musculaire Pmus pour se garantir un volume. minute-1 donné de gaz, noté Vcibie. According to one embodiment, the weighted value is a gas content, which may be, for example, assimilated carbon dioxide per unit volume. According to another example, the weighted value may be an oxygen level. The definition of this variable to be regulated makes it possible to take into account the fact that the patient adjusts his muscular pressure Pmus to guarantee a volume. minute -1 given gas, noted Vcibie.
Selon d'autres modes de réalisation, la pression musculaire Pmus peut être définie selon une autre variable à réguler. Selon un mode de réalisation, l'expression de la pression musculaire pondérée peut s'exprimer ainsi :  According to other embodiments, the muscular pressure Pmus can be defined according to another variable to be regulated. According to one embodiment, the expression of the weighted muscular pressure can be expressed as follows:
Pmus(t) = <Pmus(t)> (1 + C((t)) [5]  Pmus (t) = <Pmus (t)> (1 + C ((t)) [5]
Où : Or :
■ <Pmus(t)> est une courbe de pression théorique. a(t) est un coefficient d'adaptation qui définit le modèle de pression musculaire MODA, notamment représenté à la figure 2. ■ <Pmus (t)> is a theoretical pressure curve. a (t) is an adaptation coefficient that defines the MODA muscular pressure model, particularly shown in Figure 2.
Lorsque a(t)) est positif, le patient augmente son effort musculaire pour atteindre le volume Vcibie alors que lorsque a(t)) est négatif le patient réduit son effort musculaire pour atteindre le volume Vcibie. Le paramètre Vcibie est une consigne physiologique virtuelle qui simule un phénomène réel, notamment le fait patient réel asservit son effort musculaire pour avoir un certain volume. minute-1 donné. Ainsi, le modèle de la pression musculaire de selon un aspect de l'invention permet d'offrir un modèle riche du poumon et de la dynamique respiratoire. When a (t)) is positive, the patient increases his muscular effort to reach the Vcibie volume whereas when a (t)) is negative the patient reduces his muscular effort to reach the Vcibie volume. The parameter Vcibie is a virtual physiological instruction which simulates a real phenomenon, in particular the fact real patient enslaves his muscular effort to have a certain volume. minute -1 given. Thus, the model of the muscular pressure according to one aspect of the invention makes it possible to offer a rich model of the lung and respiratory dynamics.
Pendant le cycle respiratoire ou à la fin de chaque cycle respiratoire, le calcul du volume du poumon peut être exprimé en ls_1 et peut être décrit ainsi : During the respiratory cycle or at the end of each respiratory cycle, the calculation of the lung volume may be expressed in ls -1 and may be described as follows:
VAW-LOCAL = VAW ' fresp [6] VAW-LOCAL = VAW ' fresp [6]
Où : Or :
■ fresp est la fréquence de respiration ■ fresp is the breathing frequency
Une telle écriture permet de calculer de proche en proche, en discrétisant la relation [6] , le moment où on s'approche du volume cible Vcibie. Le calcul de VAW-LOCAL est effectué puis est comparé au volume Vcibie. En discrétisant la relation [6] entre deux instants différents, on obtient : Such a writing makes it possible to calculate step by step, by discretizing the relation [6], the moment when one approaches the target volume Vcibie. VAW-LOCAL is calculated and compared to the Vcibie volume. By discretizing the relation [6] between two different instants, we obtain:
a (n) = a (n-1 ) + 1 /faPmus - (Vncible - Vnlocal)/ Vncible [7]  a (n) = a (n-1) + 1 / faPmus - (Vncible - Vnlocal) / Vncible [7]
faPmus est un facteur d'adaptation, ce dernier permet de prendre en compte dans la modélisation la vitesse de convergence vers le volume cible Vcibie. Ainsi, plus la valeur du facteur d'adaptation faPmus est grande plus la convergence vers Vcibie est lente. faPmus is an adaptation factor, the latter makes it possible to take into account in modeling the speed of convergence towards the target volume Vcibie. Thus, the higher the value of the adaptation factor faPmus, the more the convergence towards Vcibie is slow.
Lorsque Vncibie = Vniocai, on a bien a (n) = a (n-1 ) Un avantage de la prise en compte du modèle de la pression musculaire Pmus est de simuler des cas, grâce au procédé de simulation de l'invention, liés à certaines pathologies ou certains profils de patient dans laquelle ou lesquels le respirateur induit une modification de la pression musculaire. Par ailleurs certains modes de ventilation spontanée estiment Pmus pour délivrer une assistance respiratoire. Le procédé de l'invention ainsi que le simulateur permet donc de rendre compte d'une grande variété de modes de ventilation grâce notamment à la modélisation de Pmus. When Vncibie = Vniocai, we have a (n) = a (n-1) One advantage of taking into account the Pmus muscular pressure model is to simulate cases, thanks to the simulation method of the invention, related to certain pathologies or certain patient profiles in which the respirator induces a modification of the muscular pressure. In addition, certain modes of spontaneous ventilation estimate Pmus to deliver a respiratory assistance. The method of the invention as well as the simulator thus makes it possible to account for a wide variety of ventilation modes, in particular by modeling Pmus.
Ainsi un tel respirateur peut illustrer de nombreux profils de patients et de situations différentes tout en offrant une simulation la plus fidèle qui soit vis-à-vis de cas réels.  Thus, such a respirator can illustrate many patient profiles and different situations while offering a most faithful simulation that is vis-à-vis real cases.
Les données du modèle de pression musculaire faPmus et Vdbie, ainsi que la résistance respiratoire R peuvent être saisies à partir d'une interface tactile, par exemple une tablette numérique ou un téléphone intelligent plus connu sous le nom de « Smartphone ». Selon un autre exemple, les données peuvent être saisies dans un fichier de configuration afin d'être enregistré dans une mémoire du simulateur. Les données saisies sont utilisées par un calculateur MC afin de générer avec les autres paramétrages une courbe VPf(PP) prenant en compte le modèle respiratoire de l'équation [3]. The data of the muscular pressure model faPmus and Vdbie, as well as the respiratory resistance R can be entered from a touch interface, for example a digital tablet or a smartphone known as the "Smartphone". According to another example, the data can be entered in a configuration file in order to be recorded in a memory of the simulator. The data entered is used by a computer MC to generate with the other parameters a curve V P f (P P ) taking into account the respiratory model of the equation [3].
Respirateur virtuel Virtual Respirator
Selon un mode de réalisation, le procédé de l'invention comprend la modélisation d'un respirateur virtuel et donc de différents modes de ventilation pouvant être configurés.  According to one embodiment, the method of the invention comprises modeling a virtual respirator and therefore different modes of ventilation that can be configured.
Le respirateur virtuel peut être assimilé à un choix d'un mode de ventilation donné.  The virtual respirator can be likened to a choice of a given ventilation mode.
VCmode  VCmode
Selon un mode de réalisation, un premier mode de ventilation VCmode peut être configuré. Ce mode est un mode contrôlé en volume par un respirateur virtuel permettant de reproduire le fonctionnement d'un respirateur réel dans lequel le contrôle peut être effectué en réglant le volume en entrée.  According to one embodiment, a first VCmode ventilation mode can be configured. This mode is a volume controlled mode by a virtual respirator to reproduce the operation of an actual respirator in which control can be performed by adjusting the volume input.
Ce mode comprend différentes phases correspondantes chacune à un moment donné du cycle respiratoire. Une première phase d'insufflation est modélisée en définissant une insufflation à débit constant dans laquelle Q = Qo. Cette phase est pilotée par un volume à atteindre VCE qui peut être configuré lors du paramétrage du mode VCmode. This mode comprises different phases each corresponding to a given moment of the respiratory cycle. A first phase of insufflation is modeled by defining a constant flow insufflation in which Q = Qo. This phase is driven by a volume to be reached VCE that can be configured when setting the VCmode mode.
Une seconde phase, optionnelle, de pause inspiratoire est modélisée en définissant une insufflation à débit constant dans laquelle Q = 0. Cette phase permet de mesurer des valeurs de pression télé inspiratoire de plateau Ppiateau. Cette phase permet dévaluer la pression alvéolaire du système respiratoire La durée de cette phase peut être définie par exemple lors du paramétrage du mode VCmode.  An optional second phase of inspiratory pause is modeled by defining a constant flow insufflation in which Q = 0. This phase makes it possible to measure inspiratory pressure values of plateau plateau. This phase makes it possible to evaluate the alveolar pressure of the respiratory system. The duration of this phase can be defined for example when setting the VCmode mode.
Une troisième phase d'expiration libre est modélisée par la détermination d'une pression en sortie PAW du système respiratoire choisie comme constante. Lorsque la pression en sortie du système respiratoire est imposée par le respirateur virtuel, elle est égale à la pression PPEP.  A third phase of free expiration is modeled by the determination of a PAW outlet pressure of the respiratory system chosen as a constant. When the pressure at the exit of the respiratory system is imposed by the virtual respirator, it is equal to the pressure PPEP.
Une quatrième phase, optionnelle, de pause respiratoire correspondante à la fin de la phase d'expiration est modélisée par un débit constant nul, Q = 0. La durée de cette quatrième phase peut être définie dans la configuration du mode VCmode.  An optional fourth phase of corresponding breathing pause at the end of the expiration phase is modeled by a zero constant rate, Q = 0. The duration of this fourth phase can be set in the VCmode mode configuration.
La seconde et quatrième phases sont optionnelles et peuvent être mise en œuvre ou non par le procédé de simulation de l'invention. Un avantage est de ces étapes optionnelles est de permettre d'effectuer des mesures en temps réel. En outre, ces phases permettent de décomposer le cycle respiratoire de manière claire afin de visualiser des phénomènes simulés par exemple à des fins de formation.  The second and fourth phases are optional and may or may not be implemented by the simulation method of the invention. An advantage of these optional steps is to enable real-time measurements. In addition, these phases make it possible to break down the respiratory cycle in a clear manner in order to visualize simulated phenomena, for example for training purposes.
La seconde phase et la quatrième phase peuvent être configurées de sorte que la valeur de la consigne relative à la fréquence respiratoire FR soit fixe.  The second phase and the fourth phase can be configured so that the value of the setpoint relating to the respiratory frequency FR is fixed.
Selon un mode de réalisation, la configuration du VCmode comprend la définition des paramètres suivants :  According to one embodiment, the VCmode configuration comprises the definition of the following parameters:
■ Fr : fréquence respiratoire exprimée en cycle / min ; ■ Fr: respiratory rate expressed in cycles / min;
■ Q : débit exprimé en litre par minute ; ■ Q: flow rate expressed in liters per minute;
■ VCE : volume à insuffler en ml ■ VCE: volume to be insufflated in ml
■ PPEP : valeur de la pression PPEP de base imposée par le respirateur virtuel. Selon une variante de réalisation, le mode VCmode peut être configuré avec un trigger se déclenchant sur un seuil de pression donné ou un seuil de débit donné, par exemple, si Pmus est différent de zéro. ■ PPEP: The value of the basic PPEP pressure imposed by the virtual respirator. According to an alternative embodiment, the VCmode mode can be configured with a trigger triggering on a given pressure threshold or a given flow threshold, for example, if Pmus is different from zero.
La condition pour trigger peut être par exemple exprimée ainsi : The condition for trigger can be for example expressed as:
■ > seuih , ou ;  ■> threshold, or;
■ |AQ| > seuil2.  ■ | AQ | > threshold2.
Un avantage de ce mode est de simuler une assistance respiratoire minimale rythmée par le cycle respiratoire quels que soient les écarts d'efforts musculaires du patient.  An advantage of this mode is to simulate a minimum respiratory assistance punctuated by the respiratory cycle regardless of the muscle strain of the patient.
PCmode PCmode
Selon un mode de réalisation, un second mode de ventilation PCmode peut être configuré. Ce mode est un mode contrôlé en pression par un respirateur virtuel permettant de reproduire le fonctionnement d'un respirateur réel dans lequel le contrôle peut être effectué en réglant la pression en entrée.  According to one embodiment, a second PCmode ventilation mode can be configured. This mode is a pressure-controlled mode by a virtual respirator to reproduce the operation of an actual respirator in which control can be performed by adjusting the inlet pressure.
Ce mode comprend différentes phases correspondantes chacune à un moment donné du cycle respiratoire.  This mode comprises different phases each corresponding to a given moment of the respiratory cycle.
Une première phase d'insufflation est modélisée en définissant une insufflation à pression constant dans laquelle PAW = PAWO. Cette phase est pilotée par un volume à atteindre VCE qui peut être configuré lors du paramétrage du mode VCmode.  A first phase of insufflation is modeled by defining a constant pressure insufflation in which PAW = PAWO. This phase is driven by a volume to be reached VCE that can be configured when setting the VCmode mode.
Une seconde phase de pause inspiratoire est modélisée en définissant une insufflation à débit constant dans laquelle Q = 0. Cette phase permet de mesurer des valeurs de pression télé inspiratoire de plateau Ppiateau. Cette phase permet dévaluer la pression alvéolaire du système respiratoire. La durée de cette phase peut être définie par exemple lors du paramétrage du mode PCmode.  A second phase of inspiratory pause is modeled by defining a constant flow insufflation in which Q = 0. This phase makes it possible to measure values of inspiratory pressure of plateau Ppiateau. This phase allows to evaluate the alveolar pressure of the respiratory system. The duration of this phase can be set for example when setting the PCmode mode.
Une troisième phase d'expiration libre est modélisée par la détermination d'une pression en sortie du système respiratoire PAW choisie comme constante lorsqu'elle est appliquée. La respiration du patient est laissée libre. Lorsque la pression en sortie PAW du système respiratoire est imposée par le respirateur virtuel, elle est égale à la pression PPEP.  A third phase of free expiration is modeled by the determination of a pressure at the outlet of the respiratory system PAW chosen as a constant when it is applied. The patient's breathing is left free. When the outlet pressure PAW of the respiratory system is imposed by the virtual ventilator, it is equal to the pressure PPEP.
Une quatrième phase de pause respiratoire correspondante à la fin de la phase d'expiration est modélisée par un débit constant nul, Q = 0. La durée de cette quatrième phase peut être définie dans la configuration du mode VCmode. A fourth phase of corresponding respiratory pause at the end of the exhalation phase is modeled by a constant zero flow, Q = 0. The duration of this fourth phase can be set in the VCmode mode configuration.
La seconde et la quatrième phases sont optionnelles et peuvent être mise en œuvre ou non par le procédé de simulation de l'invention. Un avantage de ces étapes optionnelles est de permettre d'effectuer des mesures en temps réel. En outre, ces phases permettent de décomposer le cycle respiratoire de manière claire afin de visualiser des phénomènes simulés par exemple à des fins de formation.  The second and fourth phases are optional and may or may not be implemented by the simulation method of the invention. An advantage of these optional steps is to enable real-time measurements. In addition, these phases make it possible to break down the respiratory cycle in a clear manner in order to visualize simulated phenomena, for example for training purposes.
Selon un mode de réalisation, la configuration du PCmode comprend la définition des paramètres suivants :  According to one embodiment, the configuration of the PCmode comprises the definition of the following parameters:
■ Ti : temps d'inspiration, exprimé en secondes ; ■ Ti: inspiration time, expressed in seconds;
■ Fr : fréquence respiratoire exprimée en cycle / min ; ■ Fr: respiratory rate expressed in cycles / min;
■ Pc+ : pression à imposer par le respirateur virtuel en plus de la pression de base PPEP ; ■ Pc +: pressure to be imposed by the virtual respirator in addition to the PPEP base pressure;
■ PPEP : valeur de la pression PPEP de base imposée par le respirateur virtuel. ■ PPEP: The value of the basic PPEP pressure imposed by the virtual respirator.
Selon une variante de réalisation, le mode PCmode peut être configuré avec un trigger se déclenchant sur un seuil de pression donné ou un seuil de débit donné, par exemple, si Pmus est différent de zéro.  According to an alternative embodiment, the PCmode mode can be configured with a trigger triggering on a given pressure threshold or a given flow threshold, for example, if Pmus is different from zero.
La condition pour trigger peut être par exemple exprimée ainsi : The condition for trigger can be for example expressed as:
■ |APAW| > seuih , ou ; ■ | APAW | > seuih, or;
■ |AQ| > seuil2. ■ | AQ | > threshold2.
Un avantage de ce mode est de simuler une assistance respiratoire minimale rythmée par le cycle respiratoire quel que soit les écarts d'efforts musculaires du patient.  An advantage of this mode is to simulate a minimum respiratory assistance punctuated by the respiratory cycle regardless of the muscle strain of the patient.
- VS Al mode - VS Al mode
Selon un mode de réalisation, un troisième mode de ventilation VSAImode peut être configuré. Ce mode est un mode contrôlé par la détection d'une ventilation spontanée chez le patient. A cet effet un déclencheur d'événement, connu sous le nom de trigger, est configuré pour enclencher un mode de fonctionnement du respirateur virtuel selon une étape donnée du cycle respiratoire.  According to one embodiment, a third VSAImode ventilation mode can be configured. This mode is a mode controlled by the detection of spontaneous ventilation in the patient. For this purpose an event trigger, known as a trigger, is configured to initiate a mode of operation of the virtual respirator according to a given stage of the respiratory cycle.
Ce mode est particulièrement intéressant lorsqu'il est utilisé avec un patient réalisant un effort de respiration spontanée, par exemple lorsqu'il n'est pas anesthésié en apnée ou lorsqu'il est en capacité de réaliser un effort respiratoire. This mode is particularly interesting when used with a patient performing a spontaneous breathing effort, for example when is not anesthetized in apnea or when he is able to achieve a respiratory effort.
Après la détection d'un volume d'air inspiré par minute, c'est-à- dire un débit donné Qi , un premier Trigger Tr+ est généré, un volume d'air théorique est alors émis par le respirateur virtuel qui est configuré pour arrêter une pression constante Pc+ dans la phase correspondante à l'insufflation. La pression constante est paramétrée, elle est notée Pc+ et elle correspond à la pression insufflée en plus de la pression PPEP.  After detecting a inspired volume of air per minute, i.e. a given flow rate Qi, a first Trigger Tr + is generated, a theoretical air volume is then emitted by the virtual respirator which is configured to stop a constant pressure Pc + in the phase corresponding to insufflation. The constant pressure is parameterized, it is noted Pc + and it corresponds to the pressure insufflated in addition to the pressure PPEP.
Dans ce cas, le respirateur virtuel contrôle en pression l'air échangé.  In this case, the virtual respirator controls the exchanged air.
Ce mode comprend différentes phases correspondantes chacune à un moment donné du cycle respiratoire.  This mode comprises different phases each corresponding to a given moment of the respiratory cycle.
Une première phase d'insufflation est modélisée en définissant une insufflation à pression constant dans laquelle PAW = PAWO. Cette phase est déclenchée après que le Trigger se soit déclenché.  A first phase of insufflation is modeled by defining a constant pressure insufflation in which PAW = PAWO. This phase is triggered after the Trigger has tripped.
Un second trigger Tr- est configuré pour détecter la fin de la première phase. Ce second trigger peut être défini pour une valeur issue du débit d'insufflation maximal de chaque cycle. Il est définit en pourcentage de ce débit maximal d'insufflation propre à chaque cycle. .  A second trigger Tr- is configured to detect the end of the first phase. This second trigger can be defined for a value resulting from the maximum insufflation rate of each cycle. It is defined as a percentage of this maximum insufflation rate specific to each cycle. .
Une phase suivante la première phase, dite phase d'expiration est déclenchée libre est modélisée par la détermination d'une pression en sortie du système respiratoire Pc+ choisie comme constante. La troisième phase s'achève lorsque le trigger Tr+ se déclenche pour un volume d'air par min donné, soit un débit donné Ch .  A phase following the first phase, the so-called expiry phase is triggered free is modeled by the determination of a pressure at the outlet of the respiratory system Pc + chosen as a constant. The third phase ends when the trigger Tr + is triggered for a given volume of air per min, ie a given flow Ch.
Une quatrième phase, optionnelle, de pause respiratoire correspondante à la fin de la phase d'expiration est modélisée par un débit constant nul, Q = 0.  An optional fourth phase of corresponding respiratory pause at the end of the exhalation phase is modeled by a constant zero flow, Q = 0.
Selon un mode de réalisation, la configuration du VSAImode comprend la définition des paramètres suivants :  According to one embodiment, the VSAImode configuration comprises the definition of the following parameters:
■ Tr+ : trigger de déclenchement en [l/min] ; ■ Tr +: Trigger trigger in [l / min];
■ Tr- : trigger de fin d'insufflation en [%] ; ■ Tr-: end of insufflation trigger in [%];
■ Pc+ : pression insufflée en plus de la pression PPEP ; ■ Pc +: pressure insufflated in addition to the PPEP pressure;
■ PPEP : valeur de la pression PPEP de base imposée par le respirateur virtuel. - PAVmode ■ PPEP: The value of the basic PPEP pressure imposed by the virtual respirator. - PAVmode
Le mode de ventilation PAVmode permet de reboucler la consigne du respirateur sur une mesure de pression chez le patient PP ou PAW. Un avantage est de simuler un mode de ventilation dans lequel le respirateur fournit une aide à la respiration selon une consigne proportionnelle à la pression estimée du patient. The PAVmode ventilation mode is used to rewind the ventilator setpoint to a pressure measurement in the P P or PAW patient. One advantage is to simulate a ventilation mode in which the respirator provides a breathing aid according to a setpoint proportional to the estimated pressure of the patient.
Le mode PAVmode peut être un mode amélioré du mode VSAImode avec un trigger de déclenchement Tr+,  PAVmode mode can be an enhanced mode of VSAImode mode with Tr + trigger trigger,
L'intérêt est d'établir une aide inspiratoire « proportionnelle» totalement configurée sur la dynamique respiratoire du patient (définie par l'équation du mouvement du poumon, équation [3]) qui peut évoluer au sein d'un même cycle de respiration.  The interest is to establish a "proportional" inspiratory aid totally configured on the respiratory dynamics of the patient (defined by the equation of the movement of the lung, equation [3]) which can evolve within the same cycle of respiration.
Les cycles de respiration peuvent être identiques à ceux du mode VSAImode, c'est-à-dire dont la phase d'inspiration est réalisée avec une consigne de pression ou de débit et par exemple une expiration libre.  The breathing cycles may be identical to those of the VSAImode mode, that is to say the inspiration phase is carried out with a pressure or flow rate and for example a free expiration.
Une seconde phase de pause inspiratoire par rapport au mode VSAI peut être définie. Cette phase de pause inspiratoire est modélisée en définissant une insufflation à débit constant dans laquelle Q = 0. La durée de cette phase peut être définie par exemple lors du paramétrage du mode PAVmode. Elle peut être suspendue si une insufflation est détectée de la part du patient virtuel. Cette pause permet de mesurer la compliance du système respiratoire ainsi que les résistances totales afin de résoudre l'équation [3].  A second inspiratory pause phase compared to the VSAI mode can be defined. This inspiratory pause phase is modeled by defining a constant flow insufflation in which Q = 0. The duration of this phase can be defined for example when setting the mode PAVmode. It can be suspended if an insufflation is detected by the virtual patient. This pause measures the compliance of the respiratory system as well as the total resistances in order to solve the equation [3].
- NAVAmode - NAVAmode
Le mode de ventilation NAVAmode permet de reboucler la consigne du respirateur sur une mesure électrique d'un effort musculaire représentatif d'un effort respiratoire du patient. Il peut s'agir d'une activité électrique Aeie, comme cela est illustré sur la figure 1 , du muscle du diaphragme. Une électrode comprise par exemple à la surface d'un dispositif médical peut être configurée pour mesurer un signal électrique à la surface du diaphragme. Le signal électrique, selon le niveau mesuré, peut entraîner le déclenchement et la fin d'une consigne adaptée du respirateur. L'aide inspiratoire est synchronisée au signal d'activation électrique du diaphragme.  The NAVAmode ventilation mode makes it possible to rewire the set point of the respirator on an electrical measurement of a muscular effort representative of a respiratory effort of the patient. It may be an electrical activity Aeie, as illustrated in FIG. 1, of the diaphragm muscle. An electrode, for example, on the surface of a medical device can be configured to measure an electrical signal on the surface of the diaphragm. The electrical signal, depending on the level measured, can cause the triggering and the end of a suitable setpoint of the respirator. The inspiratory aid is synchronized with the electrical activation signal of the diaphragm.
Un avantage est de simuler un mode de ventilation dans lequel le respirateur fournit une aide inspiratoire selon une consigne proportionnelle à une activité électrique musculaire mesurée chez le patient qui soit représentative d'un effort du patient pour engager sa respiration. One advantage is to simulate a ventilation mode in which the ventilator provides inspiratory support according to a proportional instruction to a measured muscle electrical activity in the patient that is representative of an effort of the patient to engage his breathing.
Le mode NAVAmode peut être un mode amélioré du mode VSAImode avec un trigger de déclenchement Tr+. L'initiation des cycles de respiration est définie par une certaine valeur d'électricité mais peuvent être identiques à ceux du mode VSAImode, c'est-à-dire dont la phase de déclenchement de l'inspiration est réalisée avec une consigne de pression ou de débit. L'expiration est déclenchée lorsque l'électricité atteint un certain % de l'électricité maximale inspiratoire. Elle est suivie par une expiration libre.  The NAVAmode mode can be an enhanced mode of the VSAImode mode with a Tr + trigger trigger. The initiation of the breathing cycles is defined by a certain value of electricity but may be identical to those of the VSAImode mode, that is to say the phase of triggering the inspiration is carried out with a pressure setpoint or of debt. The expiration is triggered when the electricity reaches a certain% of the maximum inspiratory electricity. It is followed by a free expiration.
Le choix d'un mode de ventilation peut être déterminé en vue de simuler un mode de fonctionnement d'un respirateur dont la configuration est adaptée à une pathologie donnée, un patient donné. The choice of a ventilation mode can be determined in order to simulate a mode of operation of a respirator whose configuration is adapted to a given pathology, a given patient.
Une interface INTv peut permettre de définir les différents modes et les paramètres associés. Cette interface peut être tactile. Selon un mode de réalisation elle peut être générée sur un même afficheur que l'interface ΙΝΤψ. Les fonctions permettant de choisir le mode de ventilation et les différents paramètres sont représentées sur la figure 1 :  An INTv interface can be used to define the different modes and associated parameters. This interface can be touch. According to one embodiment, it can be generated on the same display as the interface ΙΝΤψ. The functions to choose the ventilation mode and the different parameters are shown in Figure 1:
■ La fonction SELECT_CONFv permet de définir le mode de ventilation ; ■ The SELECT_CONFv function is used to define the ventilation mode;
■ Les fonctions PARA_VCmod, PARA_PCmod, PARA_VSAImod, PARA_PAVmod, PARA_NAVAmod permettent de définir les paramètres de chaque phase respiratoire pour chacun des modes de ventilation. ■ The PARA_VCmod, PARA_PCmod, PARA_VSAImod, PARA_PAVmod, PARA_NAVAmod functions make it possible to define the parameters of each respiratory phase for each of the modes of ventilation.
Ces fonctions peuvent être assurées par des menus comportant des valeurs prédéfinies ou des champs de saisies.  These functions can be provided by menus with predefined values or input fields.
Résolution du système d'équations Solving the system of equations
Un avantage de l'invention est que le procédé prend en compte les différents modèles et certaines hypothèses afin de générer un système d'équations qui puissent être résolus en temps réels lorsque la simulation est lancée. Afin de résoudre le système, l'équation [1 ] est exprimée selon les différentes possibilités de configuration du respirateur virtuel et donc des phases respiratoires correspondantes aux différents modes de ventilation. An advantage of the invention is that the method takes into account the different models and certain hypotheses in order to generate a system of equations that can be solved in real time when the simulation is started. In order to solve the system, equation [1] is expressed according to the different possibilities of configuration of the virtual respirator and therefore of the breathing phases corresponding to the different modes of ventilation.
- Pour phase respiratoire à débit constant, Q=Qo - For constant rate breathing phase, Q = Qo
Il est possible d'établir le système d'équations suivant :  It is possible to establish the following system of equations:
■ Q = dVp/dt [4] ■ Q = dVp / dt [4]
■ PAW-Pmus = R-Q + PP [3] ■ PAW-Pmus = RQ + PP [3]
- Vpf(Pp) = k-Vs / (1 +e"Cs <p-ps>) + A [1 ] - Vpf (Pp) = kV s / (1 + e "Cs < p - ps >) + A [1]
En discrétisant, à t = n et ΔΤ étant la durée entre et n et (n-1 ), on obtient :By discretizing, at t = n and ΔΤ being the duration between and n and (n-1), we obtain:
■ Q(n) = Qo ■ Q (n) = Qo
■ Vp(n) = VP(n-1 ) + Qo-AT ■ Vp (n) = V P (n-1) + Qo-AT
■ VAw(n) = VAw(n-1 ) + Οο'ΔΤ ■ V A w (n) = V A w (n-1) + Οο'ΔΤ
■ PAw(n) = R■ Qo + Ppf(VP(n)) + Pmus(n)■ P A w (n) = R ■ Qo + Ppf (V P (n)) + Pmus (n)
- Pour phase respiratoire à pression constante, PAw(t) = PAWO- For constant pressure breathing phase, PAw (t) = PAWO
PAW(Î) - Pmus(t) = R ■ Q + Ppf(Vp) = R■ dVp/dt + Ppf(VP) PAW (Î) - Pmus (t) = R ■ Q + Ppf (Vp) = R ■ dVp / dt + Ppf (V P )
Afin de résoudre cette équation le procédé de l'invention peut comprendre la formation d'une première hypothèse du modèle définissant une approximation lorsqu'on est au voisinage de VP(n) : In order to solve this equation, the method of the invention may comprise the formation of a first hypothesis of the model defining an approximation when it is close to V P (n):
Ppf(Vp) = 1 /CLOC■ VP, avec CLOC = rfVPf/rfPp(Pp), Ppf (Vp) = 1 / CLOC ■ V P , with CLOC = rfV P f / rfPp (Pp),
Où dVpf/dPp est la dérivée partielle de VPf par rapport à la pression Pp. Where dVpf / dPp is the partial derivative of V P f with respect to the pressure Pp.
De la sorte on obtient une équation linéaire du premier ordre qu'il est plus simple à résoudre. Le procédé de l'invention peut comprendre la détermination d'une seconde hypothèse dans l'élaboration du modèle afin d'obtenir un système performant et fidèle et modélisant l'évolution de pression musculaire localement. La seconde hypothèse donne une condition sur la valeur de la pression musculaire Pmus au voisinage de t = n ■ T. On considère selon cette seconde hypothèse que Pmus reste sensiblement constant entre (n-1 )T et nT. Un avantage de cette approximation est d'obtenir une équation qui peut être facilement résoluble. In this way we obtain a linear equation of the first order that is simpler to solve. The method of the invention may comprise the determination of a second hypothesis in the development of the model in order to obtain an efficient and faithful system and modeling the evolution of muscular pressure locally. The second hypothesis gives a condition on the value of the muscular pressure Pmus in the neighborhood of t = n ■ T. We consider according to this second hypothesis that Pmus remains substantially constant between (n-1) T and nT. An advantage of this approximation is to obtain an equation that can be easily solved.
En effet, en fixant localement, entre deux instants consécutifs de discrétisation, la valeur de Pmus l'équation linéaire du premier ordre a un second terme constant. De ce fait la différence P Aw-Pmus est constante localement. La résolution est ainsi donc simplifiée.  Indeed, by fixing locally, between two consecutive instants of discretization, the value of Pmus the linear equation of the first order has a second constant term. As a result, the difference P Aw-Pmus is locally constant. The resolution is thus simplified.
On obtient alors les valeurs de PAW(n), Vp(n), Q(n), Pp(n) et The values of PAW (n), Vp (n), Q (n), Pp (n) and
VAW(n). Simulateur VAW (n). Simulator
Différents simulateurs  Different simulators
Selon un mode de réalisation, le simulateur est configuré pour simuler la fonction thoracique d'un patient et la fonction du respirateur.  According to one embodiment, the simulator is configured to simulate the thoracic function of a patient and the function of the ventilator.
Selon un autre mode de réalisation, le simulateur VI RTp est configuré pour simuler la fonction thoracique d'un patient afin de tester un respirateur RESP réel. Dans ce cas, comme l'illustre la figure 5, un dispositif intermédiaire de ventilation DISPO_INT_VENT peut être utilisé afin d'être :  In another embodiment, the VI RTp simulator is configured to simulate the thoracic function of a patient to test a real RESP respirator. In this case, as illustrated in FIG. 5, an intermediate ventilation device DISPO_INT_VENT can be used in order to be:
■ d'une part, piloté par les consignes numériques 30 délivrées par le simulateur VI RTp et : ■ on the one hand, controlled by the digital instructions 30 delivered by the simulator RTp VI and:
■ d'autre part, interfacé mécaniquement avec le ventilateur du respirateur RESP.  ■ on the other hand, interfaced mechanically with the RESP ventilator fan.
Les interfaces 31 avec le respirateur RESP comprennent alors des voies physiques pour générer un flux d'air ou aspirer un flux d'air selon les conditions imposées par le simulateur.  The interfaces 31 with the RESP respirator then comprise physical channels for generating an air flow or aspirating an air flow according to the conditions imposed by the simulator.
Selon un mode de réalisation, le simulateur virtuel et le dispositif intermédiaire sont dans le même équipement.  According to one embodiment, the virtual simulator and the intermediate device are in the same equipment.
Selon un mode de réalisation, le simulateur virtuel comprend uniquement les modèles et paramètres nécessaires à simuler les fonctions thoraciques et respiratoires, c'est-à-dire le modèle du poumon MODp, la première configuration CONFp, le modèle d'un système respiratoire MODp, et la seconde configuration CONFp, ainsi que les paramètres par défaut ou les paramètres à définir à partir de l'interface.  According to one embodiment, the virtual simulator comprises only the models and parameters necessary to simulate the thoracic and respiratory functions, that is to say the MODp lung model, the first CONFp configuration, the model of a MODp respiratory system. , and the second CONFp configuration, as well as the default settings or parameters to be set from the interface.
Selon un mode de réalisation, le simulateur de l'invention permet de modéliser un respirateur virtuel, les fonctions permettant de définir les différents modes de ventilation. Une pré-configuration peut être générée dans le simulateur afin qu'il puisse être configuré simplement par la définition de paramètre dans une interface de saisie. Selon un mode de réalisation, le simulateur comprend une mémoire permettant de stocker les différents modèles ainsi que l'ensemble des paramètres par défaut. According to one embodiment, the simulator of the invention makes it possible to model a virtual respirator, the functions making it possible to define the different modes of ventilation. A pre-configuration can be generated in the simulator so that it can be configured simply by parameter definition in an input interface. According to one embodiment, the simulator includes a memory for storing the different models as well as all the default parameters.
Selon un mode de réalisation, le simulateur comprend un unique afficheur INTA pour configurer la première configuration CONFp et la seconde configuration CON FR. Selon ce même mode de réalisation, le simulateur comprend un unique afficheur permettant d'afficher les courbes Vf(P) et les différents paramètres de contrôles pouvant être contrôlés que ce soit ceux du poumon virtuel ou ceux du respirateur virtuel. According to one embodiment, the simulator comprises a single INTA display for configuring the first configuration CONFp and the second configuration CON FR. According to this same embodiment, the simulator comprises a single display for displaying the curves Vf (P) and the various control parameters that can be controlled whether those of the virtual lung or those of the virtual respirator.
- Données associées au simulateur - Data associated with the simulator
Un avantage du simulateur est qu'il peut être associé à une base de données locale ou serveur distant comportant des données représentatives d'un ensemble de pathologies ou de situations critiques qui sont la réalité clinique au lit des patients. Les données peuvent également comprendre des profils de patient type.  An advantage of the simulator is that it can be associated with a local database or remote server comprising data representative of a set of pathologies or critical situations that are clinical reality in patient beds. The data may also include typical patient profiles.
La base de données est définie de sorte à regrouper des paramètres de configurations avec des contextes de pathologies donnés ou de profils de patient donnés. Un ensemble de paramètres du système d'équation différentielles peut être prédéfini pour chacune des pathologies. Cette solution permet de prédéfinir des réglages afin de générer des tracés correspondant à un contexte de patient ou de pathologies.  The database is defined to group configuration parameters with given pathology contexts or given patient profiles. A set of differential equation system parameters can be predefined for each of the pathologies. This solution allows predefining settings to generate plots corresponding to a patient context or pathologies.
Moyen de calculs du simulateur Simulator calculation method
Un intérêt du simulateur de l'invention est de comprendre une modélisation mathématique du mouvement du poumon (WP1 ) et l'ajustement des paramètres dudit modèle.  An interest of the simulator of the invention is to understand a mathematical modeling of the movement of the lung (WP1) and the adjustment of the parameters of said model.
Une première tâche de ce WP consiste à écrire les équations différentielles qui régissent le système thoracique, puis à les discrétiser pour utiliser un solveur numérique. Un calculateur tel qu'un microprocesseur peut être utilisé pour effectuer la résolution et la discrétisation de ces dernières.  A first task of this WP is to write the differential equations that govern the thoracic system, then to discretize them to use a numerical solver. A computer such as a microprocessor can be used to perform the resolution and the discretization of the latter.
Le simulateur comprend au moins un moyen de calcul MC permettant d'effectuer les principales étapes de calcul du procédé. Un calculateur spécifique ou identique pour générer les courbes peut être utilisé. La fonction GEN TRACE de la figure 1 permet de tracer une courbe d'évolution notamment de Vp en fonction Pp en prenant en considération les différents modèles paramétrés. Selon un mode de réalisation, le paramétrage ou la modification d'un modèle peut être prise en compte lors du tracé de la courbe de manière dynamique afin de pouvoir illustrer sur un même graph les différentes courbes changeantes en fonction des modifications apportées. The simulator comprises at least one calculation means MC making it possible to carry out the main calculation steps of the method. A specific or identical calculator to generate the curves can be used. The GEN TRACE function of FIG. 1 makes it possible to draw an evolution curve notably of Vp as a function Pp taking into consideration the different parameterized models. According to one embodiment, the parameterization or the modification of a model can be taken into account when drawing the curve dynamically so as to be able to illustrate on the same graph the different curves changing according to the modifications made.
Selon un mode de réalisation, une programmation des évolutions d'un paramétrage peut être réalisée sur une période donnée et sur une plage de valeur prédéfinies du paramètre afin de faire varier la courbe en temps réel avec les modifications du paramétrage.  According to one embodiment, a programming of the evolutions of a parameterization can be carried out over a given period and over a predefined value range of the parameter in order to vary the curve in real time with the modifications of the parameterization.
Une telle programmation est particulièrement didactique et pédagogique pour illustrer des rapports de causalité entre une modélisation de patient ou de pathologie et une réponse physiologique.  Such programming is particularly didactic and educational to illustrate causal relationships between patient or pathology modeling and physiological response.
Un avantage de l'utilisation du procédé de l'invention est de fournir un simulateur offrant une simulation réaliste des courbes de sortie en lien avec une pathologie donnée ou un profil de patient donné.  An advantage of using the method of the invention is to provide a simulator providing a realistic simulation of the output curves related to a given pathology or a given patient profile.
Selon un mode de réalisation, des outils de monitorage physiologiques ou de réglages sont intégrés dans le simulateur. Les données et leur interaction sont étalonnées à partir de tests comportant des comparaisons aux études cliniques connues.  According to one embodiment, physiological monitoring tools or adjustments are integrated into the simulator. The data and their interaction are calibrated from tests with comparisons to known clinical studies.
- Afficheur, interface - Display, interface
Selon un mode de réalisation, le simulateur comprend un afficheur According to one embodiment, the simulator comprises a display
I NTA tel qu'un écran interactif de contrôle. Avantageusement, l'écran interactif peut comprendre des éléments ergonomiques semblables aux ventilateurs connus de l'homme de l'art. I NTA such as an interactive control screen. Advantageously, the interactive screen may comprise ergonomic elements similar to fans known to those skilled in the art.
Un tel simulateur permet à un opérateur de tester les réglages du ventilateur et observer les conséquences de ses choix.  Such a simulator allows an operator to test the fan settings and observe the consequences of his choices.
L'interface offre une interaction pour les professionnels de santé dans ce domaine de ventilation artificielle. Un tel simulateur permet de s'affranchir de l'usage de dispositifs complexes utilisés.  The interface provides interaction for health professionals in this field of artificial ventilation. Such a simulator makes it possible to dispense with the use of complex devices used.
Compte tenu de la résolution du système d'équations, le procédé peut générer toutes valeurs représentant un état de la respiration : volume, pression ou débit d'air en différents endroits comme par exemple au niveau du muscle, du poumon, en sortie du poumon au niveau du système respiratoire ou encore au niveau du respirateur. Il est donc possible d'accéder à PAW, VAW, PP, VP, Pmus, VpEP. Given the resolution of the system of equations, the process can generate all values representing a state of respiration: volume, pressure or air flow in different places such as the muscle, lung, output of the lung at the respiratory system or at the respirator. It is therefore possible to access PAW, VAW, PP, VP, Pmus, VpEP.
Selon un mode de réalisation, le simulateur comprend des sélecteurs permettant de choisir et de configurer un mode d'affichage des différentes valeurs représentatives du mode de respiration.  According to one embodiment, the simulator comprises selectors for selecting and configuring a display mode of the different values representative of the breathing mode.
Notamment, il peut être déduit à partir de ces valeurs, des valeurs dérivées de ces paramètres exprimées à partir de référence définie, Typiquement la pression du poumon peut être exprimée par rapport à la pression du muscle Pmus, par rapport à la pression atmosphérique Patm ou encore par rapport à toute autre pression.  In particular, it can be deduced from these values, values derived from these parameters expressed from defined reference, Typically the lung pressure can be expressed relative to the pressure of the Pmus muscle, relative to the atmospheric pressure Patm or again compared to any other pressure.
Ainsi, une simple personnalisation de l'affichage permet de visualiser la pression alvéolaire, la pression Trans-pulmonaire de Pmus et par exemple le volume obtenu par la pression de base PPEP en fin d'expiration. L'affichage de ces paramètres permet de fournir un simulateur offrant de nombreux modes d'affichages didactiques et un outil de contrôle illustrant :  Thus, a simple customization of the display makes it possible to visualize the alveolar pressure, the Trans-pulmonary pressure of Pmus and, for example, the volume obtained by the PPEP base pressure at the end of expiration. The display of these parameters makes it possible to provide a simulator offering numerous modes of didactic displays and a control tool illustrating:
■ toutes les implications d'une modification du mode de ventilation chez un patient donné et ; ■ all the implications of changing the mode of ventilation in a given patient and;
■ toute les implications d'un passage d'un profil de patient à un autre profil dans un mode de ventilation donné.  ■ all the implications of moving from one patient profile to another profile in a given ventilation mode.
La figure 3 représente un exemple d'interface du simulateur de l'invention comportant différentes zones permettant de définir un paramétrage donné. La zone 10 permet de définir des paramètres relatifs au modèle du système respiratoire, dont la pression musculaire Pmus. La zone 1 1 permet de définir des paramètres relatifs au modèle du respirateur et donc aux différents modes de ventilation dont les modes : VCmode, PCmode, VSAImode, PAVmode, NAVAmode. La zone 12 permet de définir des paramètres du respirateur tels que les seuils des trigger Tr+, Tr-, la pression constante Pc+ et la pression de base PPEP. La zone 13 permet de définir des données relatives au cycle respiratoire telle que la fréquence respiratoire FR, des volumes cibles et des paramètres de conditions aux limites. FIG. 3 represents an exemplary interface of the simulator of the invention comprising different zones making it possible to define a given parameterization. Zone 10 makes it possible to define parameters relating to the model of the respiratory system, including the muscular pressure Pmus. Zone 1 1 makes it possible to define parameters relating to the model of the respirator and therefore to the various ventilation modes whose modes: VCmode, PCmode, VSAImode, PAVmode, NAVAmode. Zone 12 makes it possible to define respirator parameters such as Tr + trigger thresholds, Tr-, constant pressure Pc + and PPEP base pressure. Area 13 is used to define respiratory cycle data such as respiratory rate FR, target volumes, and boundary condition parameters.
La zone 14 offre le tracé d'une courbe de référence permettant d'obtenir une zone de contrôle d'une courbe du volume du poumon V (P) en fonction de la pression du poumon P. Alternativement, une courbe équivalente en sortie du système respiratoire Vaw=f(PAw) peut être générée et affichée au niveau de la zone 14. Selon un mode de réalisation, les deux courbes Vp=f(Pp) et Vaw=f(PAw) peuvent être affichées simultanément. Area 14 provides the plot of a reference curve for obtaining a control zone of a lung volume curve V (P) in depending on the pressure of the lung P. Alternatively, an equivalent curve at the output of the respiratory system Vaw = f (PAw) can be generated and displayed at the zone 14. According to one embodiment, the two curves Vp = f (Pp ) and Vaw = f (PAw) can be displayed simultaneously.
Les zones 20, 21 , 22 permettent le tracé de courbes illustrant l'évolution de certains paramètres. L'affichage peut être configuré de sorte à sélectionner ou retirer des tracés donnés.  The zones 20, 21, 22 allow the drawing of curves illustrating the evolution of certain parameters. The display can be configured to select or remove specific traces.
Un intérêt du simulateur de l'invention est donc de proposer une intégration du modèle dans un logiciel informatique, avec une interface d'écran de contrôle de ventilateur comportant des agencements et une ergonomie facilitant la prise en main d'un opérateur ou d'un médecin.  An interest of the simulator of the invention is therefore to propose an integration of the model into a computer software, with a fan control screen interface comprising arrangements and ergonomics facilitating the handling of an operator or a user. doctor.
L'objectif est d'offrir un outil pédagogique unique aux professionnels de santé ou au constructeur et simple d'utilisation.  The goal is to offer a unique educational tool to health professionals or the manufacturer and easy to use.

Claims

REVENDICATIONS
Procédé de simulation d'une dynamique respiratoire d'un poumon virtuel à partir d'un modèle de poumon virtuel (MODp) et d'au moins un mode de ventilation (MODv), caractérisé en ce que le procédé comprend : A method for simulating a respiratory dynamics of a virtual lung from a virtual lung model (MODp) and at least one ventilation mode (MODv), characterized in that the method comprises:
■ une première configuration (CONFp) du modèle du poumon virtuel (MODp), ledit modèle comprenant : ■ a first configuration (CONFp) of the model of the virtual lung (mod p), said model comprising:
o Une relation fonctionnelle (VPf(PP)) non linéaire entre un volume du poumon virtuel instantané (VP(t)) et une pression du poumon virtuel instantanée (Pp(t)) ; o A nonlinear functional relationship (V P f (P P )) between a volume of the instantaneous virtual lung (V P (t)) and an instantaneous virtual lung pressure (Pp (t));
o Un premier paramétrage (CONFp) de la fonction non linéaire (SIG(Vs ; Ps, C)) ;  o A first parameterization (CONFp) of the nonlinear function (SIG (Vs; Ps, C));
■ ladite première configuration (CONFp) comprenant la détermination des paramètres suivants : ■ said first configuration (CONFp) comprising determining the following parameters:
o une dynamique maximale (Vs) correspondant à une capacité donnée d'admission en air du poumon virtuel ; a maximum dynamic (Vs) corresponding to a given air intake capacity of the virtual lung;
■ une seconde configuration (CONFp,) d'un modèle d'un système respiratoire virtuel (MODp,) comportant une relation fonctionnelle entre : ■ a second configuration (CONFp,) of a model of a virtual respiratory system (mod p) having a functional relationship between:
o d'une part, un débit d'air (Q) inspiré ou expiré par un patient virtuel et ;  o on the one hand, an air flow (Q) inspired or exhaled by a virtual patient and;
o d'autre part, au moins une pression considérée (P) dans le circuit respiratoire, ladite pression considérée (P) étant une pression résultante (Prest) correspondant à la pression dans les voies respiratoires en sortie du poumon virtuel (PAW), appelée pression de sortie, à laquelle est soustraite une pression interne (Pi) au poumon virtuel, la pression interne (Pi) du poumon virtuel comprenant une pression musculaire (Pmus) et la pression à l'intérieur du poumon (Pp) ; o la pression musculaire (Pmus) étant déterminée en fonction d'un modèle d'adaptation respiratoire (MODA) comportant un coefficient d'adaptation pondérant la valeur de ladite pression musculaire (Pmus) et déterminé en fonction de l'évolution d'une valeur d'un paramètre cible (Pcibie) à atteindre ; o on the other hand, at least one considered pressure (P) in the breathing circuit, said considered pressure (P) being a resulting pressure (Prest) corresponding to the pressure in the respiratory tract at the output of the virtual lung (PAW), called exit pressure, from which an internal pressure (P1) is subtracted from the virtual lung, the internal pressure (P1) of the virtual lung comprising a muscular pressure (Pmus) and the pressure inside the lung (Pp); the muscle pressure (Pmus) being determined according to a respiratory adaptation model (MODA) comprising an adaptation coefficient weighting the value of said muscular pressure (Pmus) and determined according to the evolution of a value of a target parameter (Pcibie) to be achieved;
■ ladite seconde configuration (CON FR) comprenant la détermination d'une donnée caractéristique d'au moins une résistance ventilatoire d'un patient virtuel (R) ; ■ said second configuration (CON FR) comprising determining a given characteristic of at least a ventilation resistance of a virtual patient (R);
■ une troisième configuration (CONFv) d'au moins un mode de ventilation (MODv) comprenant la détermination d'au moins un cycle respiratoire (CRESP) virtuel comportant au moins une phase d'expiration et une phase d'inspiration, lesquelles phases étant associées à une condition d'évolution soit du débit d'air expulsé et/ou inspiré (Q), soit de la pression de sortie (PAW), ■ a third configuration (CONFv) of at least one ventilation mode (MODV) comprising determining at least one respiratory cycle (CRESP) virtual comprising at least an expiration phase and an inspiration phase, which phases are associated with an evolution condition of either the expelled and / or inspired airflow (Q) or the outlet pressure (PAW),
caractérisé en ce que :  characterized in that
■ le procédé comporte une génération d'au moins une courbe (TRACE(Vpf(PP))) représentant un tracé de la pression (Pp) au sein du poumon virtuel en fonction du volume du poumon virtuel (VP) à partir du modèle de poumon virtuel (MODp) paramétré, du modèle du système respiratoire (MODp,) paramétré et d'un mode de ventilation (MODv) prédéfini. ■ the method comprises one of at least one curve generation (TRACE (Vpf (P P))) representing a pressure trace (P p) in the virtual lung based on the volume of the virtual lung (V P) from of the parameterized virtual lung model (MODp), the model of the respiratory system (MODp,) parameterized and a predefined ventilation mode (MODv).
Procédé de simulation selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la relation fonctionnelle entre le débit d'air inspiré ou expiré (Q) et la pression résultante ( Presuit) est linéaire, le coefficient de linéarité correspondant à la donnée caractéristique de la résistance (R) ventilatoire du patient virtuel. Simulation method according to claim 1, characterized in that the functional relationship between the inspired or exhaled air flow (Q) and the resulting pressure (Presuit) is linear, the linearity coefficient corresponding to the characteristic data of the resistance ( R) ventilatory of the virtual patient.
Procédé de simulation selon l'une quelconque des revendications 1 àSimulation method according to one of Claims 1 to
2, caractérisé en ce que le paramètre (Pcibie) cible à atteindre est un volume cible (Vcibie) du poumon virtuel à atteindre. 2, characterized in that the parameter (Pcibie) target to be reached is a target volume (Vcibie) of the virtual lung to be reached.
Procédé de simulation selon l'une quelconque des revendications 1 àSimulation method according to one of Claims 1 to
3, caractérisé en ce que la première configuration (CONFp) comporte, en outre, une détermination : 3, characterized in that the first configuration (CONFp) further comprises a determination:
o d'une pression d'inflexion (Ps) correspondant au point d'inflexion de la fonction non linéaire et ; o de la pente (C) de la fonction non linéaire (Vpf(Pp) au point d'inflexion (Ps) ; an inflection pressure (Ps) corresponding to the inflection point of the nonlinear function and; o the slope (C) of the nonlinear function (Vpf (Pp) at the point of inflection (Ps);
o d'un facteur correctif (K) d'un volume d'admission, dit facteur de recrutement.  o a corrective factor (K) of an admission volume, called recruitment factor.
Procédé de simulation selon la revendication 4, caractérisé en ce que la relation fonctionnelle (VPf(PP)) entre le volume du poumon virtuel instantané (VP(t)) et la pression du poumon virtuel instantanée (Pp(t)) est de type sigmoïde. Simulation method according to Claim 4, characterized in that the functional relation (V P f (P P )) between the volume of the instantaneous virtual lung (V P (t)) and the instantaneous virtual lung pressure (Pp (t)) ) is of the sigmoid type.
Procédé de simulation selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le facteur de recrutement (K) est déterminé en fonction d'un modèle de recrutement (MODK) comportant au moins un coefficient de recrutement (Ci, C2) paramétrable et dépendant d'une valeur prédéfinie d'une pression de base (PPEP) virtuelle introduite en entrée du poumon virtuel. Simulation method according to Claim 4 or 5, characterized in that the recruitment factor (K) is determined according to a recruitment model (MODK) comprising at least one parameterizable recruitment coefficient (Ci, C2) dependent on a predefined value of a virtual base pressure (PPEP) introduced at the input of the virtual lung.
Procédé de simulation selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le facteur de recrutement (K) comporte : Simulation method according to one of Claims 4 to 6, characterized in that the recruitment factor (K) comprises:
■ un premier terme (ki) qui est une fonction de la pression de base ( PPEP) virtuelle introduite dans le poumon virtuel ; ■ a first term (ki) which is a function of the basic pressure (PEPP) Virtual introduced into the virtual lung;
■ un second terme (k2) qui est une fonction de la pression d'air virtuel (Pp) dans le poumon virtuel et de la pression de base (PPEP) virtuelle. ■ a second term (k2) which is a function of the virtual air pressure (Pp) in the virtual lung and the virtual base pressure (PPEP).
Procédé de simulation selon la revendication 7, caractérisé en ce que le facteur de recrutement (K) s'exprime par une relation linéaire avec la pression (Pp) dans le poumon :Simulation method according to Claim 7, characterized in that the recruitment factor (K) is expressed by a linear relationship with the pressure (Pp) in the lung:
Où, Ci et C2 sont des fonctions de la pression de base P PEP.  Where, Ci and C2 are functions of the basic pressure P PEP.
Procédé de simulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le mode de ventilation (MODv) est un premier mode (VCmode) comportant une phase d'inspiration du cycle respiratoire (CRESP) configurée avec un débit d'air (Q) constant (Q0). Simulation method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the ventilation mode (MODv) is a first mode (VCmode) comprising a breath inspiration phase (CRESP) configured with a flow rate of constant air (Q) (Q 0 ).
10. Procédé de simulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le mode de ventilation (MODv) est un second mode (PCmode) comportant une phase d'inspiration du cycle respiratoire (CRESP) configurée avec une pression de sortie (PAW) constante (PAWO). 10. Simulation method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the ventilation mode (MODv) is a second mode (PCmode) comprising a breath inspiration phase (CRESP) configured with a pressure output (PAW) constant (PAWO).
1 1 . Procédé de simulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le mode de ventilation (MODv) est un troisième mode (VSAImode) comportant une phase d'inspiration du cycle respiratoire (CRESP) configurée avec une pression de sortie (PAW) constante (PAWO) et dont la phase est engagée consécutivement à la détection d'un seuil de pression de sortie (PAW) dépassant un seuil de pression prédéfini (PTR+). 1 1. Simulation method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the ventilation mode (MODv) is a third mode (VSAImode) comprising a breath inspiration phase (CRESP) configured with an output pressure (PAW) constant (PAWO) and whose phase is engaged following the detection of an output pressure threshold (PAW) exceeding a predefined pressure threshold (PTR +).
12. Procédé de simulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le mode de ventilation (MODv) est un quatrième mode comportant une phase d'inspiration du cycle respiratoire (CRESP) configurée avec une pression de sortie (PAW) proportionnelle à une consigne, ladite consigne étant produite par la mesure d'un paramètre physiologique, ledit paramètre physiologique étant : 12. Simulation method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the ventilation mode (MODv) is a fourth mode comprising a breath inspiration phase (CRESP) configured with an output pressure ( PAW) proportional to a setpoint, said setpoint being produced by measuring a physiological parameter, said physiological parameter being:
■ une pression du patient (Pp ou PAW), ou ; ■ patient pressure (Pp or PAW), or;
■ un signal électrique représentatif d'un effort musculaire respiratoire. ■ an electrical signal representative of a respiratory muscle effort.
13. Procédé de simulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'une étape de discrétisation temporelle du modèle du poumon virtuel (MODp) et du modèle du système respiratoire (MODR) est calculée pour au moins un mode de ventilation (MODv) donné en considérant au moins une première phase respiratoire dans laquelle le débit d'air expulsé et/ou inspiré (Q) est constant (Qo) et/ou une seconde phase respiratoire dans laquelle le la pression de sortie (PAW) du système respiratoire est constante (PAWO). 13. Simulation method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that a temporal discretization step of the model of the virtual lung (MODp) and the model of the respiratory system (MODR) is calculated for at least one mode. of ventilation (MODv) given considering at least a first respiratory phase in which the expelled and / or inspired air flow rate (Q) is constant (Qo) and / or a second respiratory phase in which the outlet pressure (PAW) ) of the respiratory system is constant (PAWO).
14. Procédé de simulation selon la revendication 13, caractérisé en ce que lors d'une phase respiratoire pendant laquelle la pression de sortie (PAW) est considérée comme constante, l'étape de discrétisation comprend une approximation d'une valeur maintenue constante de la pression musculaire (Pmus) entre deux échantillons de la discrétisation. 14. A simulation method according to claim 13, characterized in that during a breathing phase during which the output pressure (PAW) is considered constant, the discretization step comprises an approximation of a constant value of the muscular pressure (Pmus) between two samples of the discretization.
15. Produit programme d'ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un calculateur (MC), conduisent celui-ci à mettre en œuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14. 15. Computer program product comprising instructions which, when the program is executed by a computer (MC), lead it to implement the method according to any one of claims 1 to 14.
1 6. Support d'enregistrement lisible par ordinateur comprenant des instructions qui, lorsqu'elles sont exécutées par un calculateur (MC), conduisent celui-ci à mettre en œuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14. 6. Computer-readable recording medium comprising instructions which, when executed by a computer (MC), lead it to implement the method according to any one of claims 1 to 14.
17. Simulateur virtuel comportant au moins une interface pour configurer la première, la seconde et la troisième configurations (CONFp, CON FR, CON FV) du procédé de simulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la dite au moins une interface est définie dans un même équipement portable. 17. Virtual simulator having at least one interface for configuring the first, second and third configurations (CONFp, CON FR, CON FV) of the simulation method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the said at least one interface is defined in the same portable equipment.
18. Ensemble respiratoire comportant : 18. Respiratory assembly comprising:
■ un dispositif intermédiaire de ventilation (DISPOJNT VENT) destiné à coopérer mécaniquement avec un système de ventilation d'un respirateur (RESP) destiné à assister un patient ; ■ an intermediate ventilation device (DISPOJNT VENT) intended to mechanically cooperate with a ventilator ventilation system (RESP) intended to assist a patient;
un poumon virtuel (VIRTp), appelé simulateur virtuel, selon la revendication 17 générant des consignes numériques correspondant à une pression de sortie (PAW) d'un système respiratoire virtuel et un débit d'air sortant (Q) selon un cycle respiratoire prédéfini, le poumon virtuel (VIRTp) et le cycle respiratoire étant configurés selon le procédé de l'une quelconque des revendications 1 à 14, lesdites consignes numériques commandant le dispositif intermédiaire de ventilation.  a virtual lung (VIRTp), called virtual simulator, according to claim 17 generating digital setpoints corresponding to an output pressure (PAW) of a virtual respiratory system and an outgoing airflow (Q) according to a predefined breathing cycle, the virtual lung (VIRTp) and the respiratory cycle being configured according to the method of any one of claims 1 to 14, said digital instructions controlling the intermediate ventilation device.
EP18773181.5A 2017-09-22 2018-09-21 Method for simulating respiratory dynamics of a virtual lung with modelling of muscular pressure, virtual simulator Withdrawn EP3685404A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1771004A FR3071398A1 (en) 2017-09-22 2017-09-22 METHOD FOR SIMULATING RESPIRATORY DYNAMICS OF A VIRTUAL LUNG, VIRTUAL SIMULATOR, RESPIRATORY ASSEMBLY.
PCT/EP2018/075594 WO2019057887A1 (en) 2017-09-22 2018-09-21 Method for simulating respiratory dynamics of a virtual lung with modelling of muscular pressure, virtual simulator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3685404A1 true EP3685404A1 (en) 2020-07-29

Family

ID=60515725

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP18773180.7A Withdrawn EP3685403A1 (en) 2017-09-22 2018-09-21 Method for simulating respiratory dynamics of a virtual lung, virtual simulator, respiratory assembly
EP18773181.5A Withdrawn EP3685404A1 (en) 2017-09-22 2018-09-21 Method for simulating respiratory dynamics of a virtual lung with modelling of muscular pressure, virtual simulator

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP18773180.7A Withdrawn EP3685403A1 (en) 2017-09-22 2018-09-21 Method for simulating respiratory dynamics of a virtual lung, virtual simulator, respiratory assembly

Country Status (4)

Country Link
US (2) US20200312462A1 (en)
EP (2) EP3685403A1 (en)
FR (1) FR3071398A1 (en)
WO (2) WO2019057887A1 (en)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN205068345U (en) * 2015-10-29 2016-03-02 合肥鑫晟光电科技有限公司 Touch -control structure, touch screen and display device
US11428432B2 (en) * 2018-11-20 2022-08-30 Distech Controls Inc. Computing device and method for inferring an airflow of a VAV appliance operating in an area of a building
CN110187860B (en) * 2019-04-24 2020-10-09 北京声智科技有限公司 Volume fuzzy adjustment method and device, electronic equipment and storage medium
CN110047594A (en) * 2019-05-27 2019-07-23 北京气象在线科技有限公司 Respiratory disease Prediction of Incidence Trend method based on weather environment monitoring data
US20210097891A1 (en) * 2019-09-27 2021-04-01 Covidien Lp Airway simulator
CN112819390B (en) * 2021-03-26 2023-06-16 平安科技（深圳）有限公司 Medical resource planning method, device, equipment and storage medium
US20230102865A1 (en) * 2021-09-30 2023-03-30 Koninklijke Philips N.V. Digital twin of lung that is calibrated and updated with mechanical ventilator data and bed-side imaging information for safe mechanical ventilation
CN116525118B (en) * 2023-03-22 2023-09-26 哈尔滨理工大学 Human respiratory motion numerical simulation system and numerical simulation method under calm breath
CN116911212B (en) * 2023-07-31 2024-03-19 中国人民解放军总医院第一医学中心 Respiratory system modeling method based on fractional calculus
CN117323525B (en) * 2023-12-01 2024-02-23 南京沪家医疗科技有限公司 Pressure control method and device of breathing machine

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5772442A (en) * 1992-05-13 1998-06-30 University Of Florida Research Foundation, Inc. Apparatus and method for simulating bronchial resistance or dilation
US5584701A (en) * 1992-05-13 1996-12-17 University Of Florida Research Foundation, Incorporated Self regulating lung for simulated medical procedures
SE9801175D0 (en) 1998-04-03 1998-04-03 Innotek Ab Method and apparatus for optimizing mechanical ventilation based on simulation of the ventilation process after studying the physiology of the respiratory organs
US6257234B1 (en) * 1998-08-21 2001-07-10 Respironics, Inc. Apparatus and method for determining respiratory mechanics of a patient and for controlling a ventilator based thereon
DE10260762A1 (en) * 2002-12-23 2004-07-22 Pulsion Medical Systems Ag Device for determining cardiovascular parameters
US7651466B2 (en) * 2005-04-13 2010-01-26 Edwards Lifesciences Corporation Pulse contour method and apparatus for continuous assessment of a cardiovascular parameter
US8100836B2 (en) * 2006-12-06 2012-01-24 Texas Christian University Augmented RIC model of respiratory systems
WO2015127377A1 (en) * 2014-02-23 2015-08-27 Uniersity Of Vermont And State Agricultural College Variable ventilation as a diagnostic tool for assesing lung mechanical function

Also Published As

Publication number Publication date
EP3685403A1 (en) 2020-07-29
US20200303080A1 (en) 2020-09-24
US20200312462A1 (en) 2020-10-01
WO2019057881A1 (en) 2019-03-28
WO2019057887A1 (en) 2019-03-28
FR3071398A1 (en) 2019-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3685404A1 (en) Method for simulating respiratory dynamics of a virtual lung with modelling of muscular pressure, virtual simulator
US20180092595A1 (en) System and method for training and monitoring administration of inhaler medication
US20170162072A1 (en) Systems, Computer Medium and Methods for Management Training Systems
FR3038748B1 (en) TOUCH USER INTERFACE FOR A TRACHEO-BRONCHIC AIR STIMULATION DEVICE
CN107205695B (en) Method and apparatus for measuring airway resistance and lung compliance
RU2649461C2 (en) Adaptive patient circuit compensation with pressure sensor at mask apparatus
JP2016526466A (en) Determination of respiratory parameters
US20150121246A1 (en) Systems and methods for detecting user engagement in context using physiological and behavioral measurement
US20160220147A1 (en) Determining respiratory gas exchange in a subject
US20200152090A1 (en) Medical sensors for clinical and training applications
EP2590701A1 (en) System for electroencephalographic detection of an inadequateness between the state of a patient placed under respiratory assistance and the control of the machine used for this assistance, and use of this detection to adjust the control
CA2742201C (en) System for quantifying the discrepancy between a patient receiving assisted breathing and a corresponding assistance device
US20220215926A1 (en) System for measuring breath and for adapting breath exercices
US20220015693A1 (en) Digitally coached spirometry system and method
WO2016198757A1 (en) Apparatus for artificial ventilation, with monitoring for absence of chest contractions
Pangputt et al. Real-time acoustic analysis for flow rate estimation in a medical aerosol application
CN111068153B (en) Respiratory support equipment bi-level performance evaluation method and respiratory support equipment
Maxey et al. Experimental validation of a portable tidal volume indicator for bag valve mask ventilation
Rao et al. Design, development, and face validation of an intubation simulation device using real‐time force data feedback
TWI558377B (en) Measurement system, measurement method, and computer program product for measuring exhalation flow rate
CA3176990A1 (en) Apparatus and methods for pulmonary monitoring
Melvin et al. Development of Proportional Valve for Respiratory Training System BreathForce
CN116863955A (en) Method, device and system for detecting fatigue state based on audio and video operation and maintenance
EP2826511A1 (en) Breathing assistance device with estimation of the flow rate of gas exiting by the exhalation valve
Busschots FACULTY OF ENGINEERING

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20200416

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20230401