La présente invention concerne un dispositif de ventilation respiratoire et un procédé pour la commande automatique d'un dispositif de ventilation pour une ventilation par pression, le dispositif de ventilation comprenant un ventilateur pour amener un gaz respiratoire sous une pression réglable, des équipements pour enregistrer des valeurs mesurées pour la pression des voies respiratoires Paw(t) et un débit volumétrique Flow(t) et pour déterminer le volume respiratoire Vol(t) et une unité de commande et d'évaluation pour commander le dispositif de ventilation pour une ventilation par pression en faisant appel aux paramètres mécaniques des poumons, à savoir la résistance et l'élastance ou compliance, qui sont déterminés automatiquement selon le procédé et le dispositif de ventilation. Le but de la ventilation est d'assister la musculature respiratoire afin d'atteindre une oxygénation et une élimination de gaz carbonique suffisantes. Si les propriétés mécaniques des poumons (résistance et élastance (= 1/compliance)) d'un patient sont connues, alors il est possible de déterminer par calcul l'activité respiratoire spontanée. En fonction du degré de l'activité respiratoire du patient, le dispositif de ventilation peut alors prendre en charge l'effort respiratoire en totalité, ou bien, dans des procédés assistés, faciliter l'effort respiratoire. Dans le premier cas, le patient est passif, par exemple dû à une sédation, et dépend d'une ventilation totale. Dans le deuxième cas, le patient respire spontanément et il suffit de l'aider avec le dispositif de ventilation. Ici, il se pose le problème délicat d'établir un synchronisme entre le patient et le dispositif de ventilation. Dans le passé, les patients respirant spontanément étaient souvent sédatés afin de régler correctement la ventilation et forcer le synchronisme entre le patient et le dispositif de ventilation. Selon les connaissances actuelles, cette procédure n'est plus acceptable puisque le risque de déplacement des voies respiratoires peut nécessiter une intubation et un risque élevé d'une lésion pulmonaire due à la respiration active est donc encouru. De nos jours, le maintien de la respiration spontanée est un objectif prioritaire du traitement clinique. La connaissance des paramètres mécaniques des poumons est nécessaire afin de régler les valeurs d'assistance Flow-Assist (FA) et Volume-Assist (VA) lors d'une ventilation assistée proportionnelle (PAV ou PPS). L'adaptation de l'assistance est nécessaire non seulement au début mais aussi régulièrement en cours de traitement puisque les propriétés mécaniques des poumons peuvent changer, par exemple en cas de transposition ou d'un début d'engorgement. Etant donné que dans la pratique clinique de tous les jours, ceci n'est que difficilement réalisable, et que les médecins ont des craintes légitimes de provoquer des emballements ("run-away") (c'est-à-dire une surcompensation qui entraîne une instabilité du mode de ventilation et pourrait mettre le patient en danger si les limites d'alarme étaient mal réglées ou qui augmente du moins son effort respiratoire) l'acceptation pratique est faible pour ce type de ventilation assistée proportionnelle malgré ses avantages physiologiques. Dans des procédés à ventilation assistée proportionnelle ("Proportional Assist Ventilation") (voir p.ex. Younes, M.: "Proportional Assist Ventilation" dans : Tobin M.J., éd. "Principles and practice of mechanical ventilation", New York, McGraw-Hill, 1994, pages 349-369), une assistance par pression est produite qui comprend une part proportionnelle au débit volumique ("flow") actuellement existant ainsi qu'une part proportionnelle au volume. Le degré d'assistance est spécifié par les valeurs de réglage Flow-Assist (FA) et Volume-Assist (VA). Grâce à l'asservissement positif du débit volumétrique et du volume, cette forme de ventilation réalise une sorte de servocommande qui permet de compenser séparément des fractions des résistances résistive et élastique du système respiratoire et de soulager ainsi le patient quantitativement dans son effort respiratoire. Toutefois, à cet effet, il faut disposer d'une valeur d'estimation suffisamment précise pour la résistance (R) et l'élastance (E) réelles puisque sinon des instabilités (appelées "run-away") et éventuellement une lésion pulmonaire par barotrauma risquent de survenir. De plus, de longue date, on s'efforce de déterminer R et E de façon fiable et mini-invasive pendant la respiration spontanée (voir par exemple WO 97/22377 A1). La difficulté particulière est que l'activité respiratoire spontanée du patient peut provoquer d'importantes erreurs d'estimation lors de la détermination des paramètres mécaniques de la respiration. Une procédure connue consiste à introduire des manoeuvres perturbatrices dans le profil respiratoire (par exemple par une brève occlusion) à des instants où une phase respiratoire passive est supposée, et à analyser ensuite les signaux respiratoires perturbés. Cependant, rien ne garantit que le patient se trouve dans une phase non perturbée du cycle respiratoire au moment de la manoeuvre et la validité de la mesure n'est donc pas assurée ; elle ne peut pas non plus être démontrée à posteriori. Ceci est dû au fait que l'activité des muscles respiratoires, en raison de fortes corrélations, ne peut pas être isolée du profil respiratoire mécanique, ni en théorie des signaux ni en statistique. L'entreprise Covidien/Tyco/Puritan/Bennett commercialise I e dispositif de ventilation PB840 avec le mode de ventilation PAV+ qui est censé fournir un réglage automatique de l'assistance. Toutefois, les paramètres définis pour la résistance (R) et l'élastance (E) ou la compliance (C = 11E) sont imprécis, de sorte qu'une compensation fiable de l'effort respiratoire n'est possible que pour les degrés d'assistance réduits (c'est-à-dire des valeurs d'assistance FA et VA faibles).
Le dispositif de ventilation PB840 avec mise en oeuvre du procédé PAV+ utilise également des occlusions, donc de brèves fermetures de l'alimentation en gaz respiratoire du patient, respectivement à la fin de l'inspiration du patient. Ces occlusions durent relativement longtemps (300 ms) et perturbent donc nettement le profil respiratoire du patient. De plus, l'occlusion a lieu à un instant dans le cycle respiratoire où il y a souvent une forte activité respiratoire du patient û contrairement à ce qu'il faudrait supposer pour l'efficacité du procédé. Il en résulte des erreurs dans le calcul des paramètres mécaniques des poumons qui sont la résistance (R) et l'élastance (E) ainsi qu'une dispersion élevée des valeurs numériques. Etant donné que ces paramètres R et E sont utilisés pour le réglage des valeurs d'assistance FA et VA, une compensation fiable de l'effort respiratoire est par conséquent possible uniquement dans la limite de valeurs d'assistance faibles. L'objet de la présente invention est de prévoir un dispositif de ventilation et un procédé pour la commande automatique de celui-ci qui permettent de déterminer de façon plus précise et fiable l'élastance ou la compliance. Cet objet est atteint par un dispositif de ventilation comprenant un ventilateur pour amener un gaz respiratoire avec un gradient de pression ou de débit volumétrique réglable, des équipements pour enregistrer des valeurs mesurées pour la pression des voies respiratoires Paw(t) et le débit volumétrique Flow(t) et déterminer le volume respiratoire Vol(t), et une unité de commande et d'évaluation qui est aménagée pour déterminer la résistance R et pour déterminer par soustraction de la composante de pression résistive Flow(t) * R de la pression mesurée des voies respiratoires Paw(t) la pression alvéolaire Pa,v(t) et l'enregistrer en fonction du temps, pour analyser la dépendance fonctionnelle de Pa,v(t) et de Vol(t) dans ce sens qu'avec des durées d'intervalle variables, la dépendance fonctionnelle de Pa,v(t) et de Vol(t) est examinée à des intervalles de temps dans lesquels une mesure de la qualité d'une dépendance fonctionnelle linéaire de Pa,v(t) et de Vol(t) satisfait un critère de seuil spécifié, et pour déterminer uniquement dans les intervalles de temps ainsi détectés l'élastance E ou la compliance C à partir de la pente de la pression alvéolaire Pa,v(t) en fonction du volume Vol(t) et un procédé pour l'exploitation de ce dispositif comprenant un ventilateur pour amener un gaz respiratoire avec un gradient de pression ou de débit volumétrique réglable, dans lequel, dans une unité de commande et d'évaluation, des valeurs mesurées pour la pression des voies respiratoires Paw(t) et le débit volumétrique Flow(t) sont enregistrées et le volume respiratoire Vol(t) et la résistance R sont déterminés et par soustraction de la composante de pression résistive Flow(t) * R de la pression mesurée des voies respiratoires Paw(t) la pression alvéolaire Palv(t) est déterminée et enregistrée en fonction du temps, dans lequel dans l'unité de commande et d'évaluation la dépendance fonctionnelle de Palv(t) et de Vol(t) est analysée dans ce sens qu'avec des durées d'intervalle variables, la dépendance fonctionnelle de Palv(t) et de Vol(t) est examinée quant à des intervalles de temps dans lesquels une mesure de la qualité d'une dépendance fonctionnelle linéaire de Palv(t) et de Vol(t) se situe au-dessus d'un seuil spécifié, et l'élastance E ou la compliance C sont déterminées uniquement dans les intervalles de temps ainsi détectés à partir de la pente de la pression alvéolaire Palv(t) en fonction du volume Vol(t), et l'unité de commande et d'évaluation commande le ventilateur pour produire un gradient de pression défini en fonction de l'élastance ou de la compliance ainsi déterminée. Le dispositif de ventilation selon l'invention comporte un ventilateur pour amener un gaz respiratoire avec un gradient de pression ou de débit volumétrique réglable, des équipements pour enregistrer des valeurs mesurées pour la pression des voies respiratoires Paw(t) et le débit volumétrique Flow(t) et pour déterminer le volume respiratoire Vol(t), et une unité de commande et d'évaluation. L'unité de commande et d'évaluation est d'abord aménagée pour déterminer la résistance R, le procédé décrit dans la demande de brevet EP 1 972 274 Al utilisant des occlusions très brèves d'environ 100 ms pouvant être appliqué à cet effet ; en variante, la résistance peut être déterminée par la "ventilation assistée proportionnelle" selon l'article de Younes évoqué ci-dessus ou par une procédure conventionnelle dans laquelle le patient est passif (par exemple sédaté), ou bien par toute autre méthode connue. La méthode mentionnée en premier pour déterminer la résistance (compliance) au moyen d'occlusions brèves répétées (dites occlusions P0.1) est préférée puisque ces occlusions PO.1 sont si brèves qu'elles ne sont guère perçues par le patient et ne perturbent donc pas l'activité respiratoire. De plus, elles sont acceptées sur le plan clinique et sont appliquées de façon répétée par exemple dans le cadre d'un sevrage afin de mesurer la fonction respiratoire. L'unité de commande et d'évaluation est préparée pour déterminer à partir de la valeur mesurée pour le débit volumétrique Flow(t) et de la valeur définie pour la résistance R la composante de pression résistive Flow(t) * R et pour soustraire celle-ci de la pression mesurée des voies respiratoires Paw(t) afin de déterminer ainsi la pression alvéolaire Pa,v(t) et l'enregistrer en fonction du temps. Selon l'invention, l'unité de commande et d'évaluation est alors développée en outre pour analyser la dépendance fonctionnelle de Pa,v(t) et de Vol(t) et les scruter quant à des intervalles de temps définis, notamment en examinant avec des durées d'intervalles de temps variables la dépendance de Pa,v(t) et de Vol(t) quant à des intervalles de temps dans lesquels une mesure de la qualité d'une dépendance fonctionnelle linéaire de Pa,v(t) et de Vol(t) satisfait un critère de seuil spécifié, c'est-à-dire on cherche à l'aide de durées d'intervalle variables des intervalles de temps dans lesquels il n'existe que des écarts minimes de la linéarité de façon à omettre ainsi des phases dans lesquelles il existe une respiration spontanée très variable, de sorte que des erreurs de calcul dues à la respiration spontanée sont diminuées. Ce n'est que dans les intervalles de temps ainsi détectés qu'on détermine finalement l'élastance ou la compliance à partir de la pente de la pression alvéolaire Pa,v(t) en fonction du volume Vol(t). En tant que mesure de la qualité de la dépendance fonctionnelle linéaire, il est possible dans les intervalles de temps à longueur d'intervalle variable d'effectuer respectivement des régressions linéaires, et de soumettre respectivement une fonction cumulant les résidus de la régression linéaire, par exemple la variance, à un critère de seuil spécifié, la variance résultant de la somme des résidus au carré (écarts de la droite par rapport aux points de mesure). On peut utiliser la variance par exemple pour déterminer les limites de confiance à un pourcentage spécifié, de préférence la limite de confiance à 95 %, pour le paramètre déterminé par la régression linéaire, et ces limites de confiance peuvent être soumises à un critère de seuil spécifié. Il s'est avéré qu'une mesure particulièrement sensible de la qualité de la dépendance fonctionnelle linéaire est obtenue en déterminant la différence des limites de confiance de l'élastance déterminée au cours de la régression et en réduisant cette différence à la racine du nombre des valeurs de données dans l'intervalle de temps et la valeur déterminée par la régression pour l'élastance ; la valeur ainsi formée représente en quelque sorte un intervalle d'erreur réduit pour lequel on peut exiger qu'il soit situé au-dessous d'une valeur de seuil spécifiée, ce qui signifie que l'élastance (compliance) déterminée au cours de la régression linéaire présente une faible erreur. En variante, l'unité de commande et d'évaluation peut être préparée pour utiliser comme mesure de la qualité de la dépendance fonctionnelle linéaire respectivement des régressions linéaires dans les intervalles de temps de longueurs d'intervalle variables et utiliser respectivement comme mesure de la qualité le coefficient de corrélation des régressions respectives, un écart minimal du coefficient de corrélation de 1 étant admis en tant que critère de seuil spécifié. Selon une forme d'exécution, l'unité de commande et d'évaluation est préparée pour effectuer en tant que mesure de la qualité de la dépendance fonctionnelle linéaire de Pa,v(t) et de Vol(t) dans les intervalles de temps de durées d'intervalle variables respectivement des tests d'hypothèse pour l'hypothèse qu'il s'agisse d'une dépendance linéaire et exiger en tant que valeur de seuil spécifiée un niveau de signification du test d'hypothèse d'au moins 95 %. De préférence, l'unité de commande et d'évaluation est en outre préparée, au cas où à l'intérieur d'un cycle respiratoire plusieurs intervalles de temps satisfaisant le critère de seuil seraient détectés, pour regrouper les valeurs calculées dans ces intervalles de temps pour l'élastance (ou la compliance) en procédant d'abord à une détection des observations aberrantes et en rejetant les observations aberrantes constatées et en regroupant les valeurs restantes en une valeur moyenne ou médiane. De plus, l'unité de commande et d'évaluation peut être préparée pour regrouper les valeurs calculées dans plusieurs intervalles de temps sur des inspirations successives pour l'élastance (ou la compliance) en procédant d'abord à une détection des observations aberrantes et en rejetant les observations aberrantes constatées et en regroupant les valeurs restantes en une valeur moyenne ou médiane. L'élastance ou la compliance déterminée selon l'invention à l'aide du dispositif ou du procédé peut ensuite, en conjonction avec la résistance déterminée par ailleurs, être employée à différents usages : - pour régler le degré d'assistance dans une assistance par pression proportionnelle ("proportional pressure support" ou "proportional assist ventilation"), - pour le réglage automatique d'une rampe en cas d'assistance par pression, comme décrit dans le document DE 10 2007 033 546 B3, - pour la mise en oeuvre de modèles d'échange gazeux en vue d'une ventilation optimisée, - à des fins de diagnostic ou de monitorage, - pour calculer la pression des muscles respiratoires (Pmus) afin de - déclencher ou terminer ainsi des courses respiratoires mécaniques, - servir de signal différentiel pour la mise à l'échelle d'un signal d'activité musculaire non pneumatique, par exemple du signal sEMG, comme le décrit la demande de brevet DE 10 2007 062 214, - être utilisé lors de la détermination du degré de fatigue des muscles respiratoires, - être utilisé dans une stratégie en vue du sevrage de la ventilation, - d'une manière générale être affiché à des fins de 25 diagnostic ou de monitorage, - être utilisé pour l'aide à la décision médicale, par exemple pour la détermination précoce du moment de l'extubation. Par la suite, l'invention sera expliquée plus en détail à l'aide des figures : - la figure 1 montre la dépendance du volume de la pression alvéolaire pour une inspiration exemplaire, et - la figure 2 montre la dépendance du volume, de la pression alvéolaire et de la pression musculaire estimée du temps pour la même inspiration exemplaire de la figure 1. Dans le contexte de la présente invention, il est possible de bien déterminer l'élastance ou la compliance dans des phases dans lesquelles 30 35 l'activité musculaire respiratoire reste suffisamment constante. En supposant un modèle à un compartiment, il s'applique pour la relation entre l'activité musculaire Pmus(t), les paramètres mécaniques des poumons (R et E) et les signaux de ventilation paw(t), le débit volumétrique Flow(t), le volume Vol(t), l'équation dite du mouvement
Pmus(t) + Paw(t)= R * Flow(t) + E * Vol(t) + PEEPi
Ici, PEEPi est la PEEP dite intrinsèque, c'est-à-dire la pression (relativement constante) restant dans les poumons après l'expiration. Si l'on suppose que l'activité musculaire soit constante dans une certaine fenêtre temporelle, c'est-à-dire pmus(t) = K et si l'on déduit la composante de pression résistive R * Flow(t) de la pression des voies respiratoires paw(t), alors il en résulte la pression alvéolaire pa,v(t) avec Palv(t) = E * Vol(t) + PEEPi û K.
Cette équation montre que l'élastance E peut être déterminée au moyen d'une régression entre les variables pa,v(t) et Vol(t) en supposant une activité musculaire constante pmus(t) = K. Cependant, chez des patients respirant spontanément, pmus(t) varie constamment. Une particularité essentielle de la présente invention consiste à trouver automatiquement des intervalles de temps ou des fenêtres temporelles dans lesquels pmus(t) est suffisamment constante, ces intervalles de temps étant identifiés en ce que les uns après les autres des intervalles de temps de durée d'intervalle variable sont déplacés tout au long du cycle respiratoire et respectivement une régression linéaire de pa,v(t) et Vol(t) est effectuée et une mesure de la qualité de l'adaptation est détectée. De préférence, la variance de la régression linéaire respective ou les limites de confiance à 95 % qui en sont dérivées sont soumises à un critère de seuil afin de constater la qualité de la dépendance linéaire. Dans la pratique, des régressions sont effectuées de façon itérative avec différentes durées d'intervalle de temps et différentes positions d'intervalle de temps jusqu'à ce qu'un intervalle de temps soit trouvé dans lequel l'intervalle de confiance pour la valeur d'élastance calculée se trouve au-dessous d'une valeur minimale spécifiée. C'est le cas lorsque pmus(t) dans l'intervalle ainsi trouvé est suffisamment constante et qu'en même temps un changement de volume significatif a lieu de sorte qu'une détermination de l'élastance est possible sans perturbation par l'activité musculaire. La figure 1 montre représentation du volume en fonction de la pression alvéolaire pour une inspiration exemplaire. Avec un dispositif de ventilation selon l'invention la dépendance de la pression alvéolaire du volume était analysée en de nombreuses étapes successives en faisant varier les durées d'intervalle de temps et les positions des intervalles de temps, en ce que pour chaque intervalle de temps successif une régression linéaire de la dépendance était effectuée et une mesure de la qualité était détectée et soumise à un critère de seuil, sachant que dans ce cas on a utilisé la différence des limites de confiance à 95 % pour la valeur de l'élastance E déterminée au cours de la régression linéaire réduite à la racine du nombre des valeurs de données dans l'intervalle de temps et à la valeur détectée pour l'élastance, et qu'il était exigé que cette valeur passe sous une valeur minimale spécifiée. Les intervalles de temps détectés ensuite sont respectivement identifiés par leur point initial (cercle vide) et leur point final (cercle plein). Les lignes en tirets épaisses entre les points initiaux et finaux respectifs représentent les droites de régression à partir desquelles l'élastance est calculée. Les droites de régression détectées sont substantiellement parallèles entre elles, c'est-à-dire que les valeurs d'élastance détectées dans l'intervalle de temps respectif ne varient guère. La figure 2 montre une représentation de la dépendance du temps des volumes des grandeurs (Vol(t), ligne pointillée), de la pression alvéolaire (Pa,v(t), ligne continue) et de la pression musculaire estimée (Pmus(t), courbe en tirets) pour la même inspiration exemplaire que sur la figure 1. Les intervalles de temps détectés selon l'invention sont identifiés par leur l'instant initial respectif (ligne verticale en tirets) et leur instant final respectif (ligne verticale continue) ainsi que par des barres horizontales épaisses. Il ressort de la comparaison avec la courbe de la pression musculaire estimée Pmus(t) que les intervalles de temps détectés à l'aide de la dépendance de Pa,v(t) de Vol(t) identifient des intervalles de temps réels, dans lesquels la pression musculaire Pmus(t) calculée ensuite ne varie substantiellement pas.