23, boucle de la Ramée – 38070 Saint Quentin Fallavier L’I.R.C.G.* Attention : ceci n’est pas un cours magistral de médecine, je ne suis pas médecin. Le but de cette formation est de bien comprendre la mécanique ventilatoire pour mieux appréhender et comprendre les différentes pathologies respiratoires et leurs traitements. *IRCG (Insuffisance Respiratoire Chronique Grave) BPCO (Bronchopneumopathie Chronique Obstructive) SAS (Syndrome d’Apnées du Sommeil) SAOS (Syndrome d’Apnées Obstructives du Sommeil) PPC (Pression Positive Continue) 23, boucle de la Ramée – 38070 Saint Quentin Fallavier Tél. : +33 (0) 4 74 82 57 27 – Fax. : +33 (0) 4 74 82 79 38 – l3medical@l3medical.com – www.l3medical.com

L’I.R.C.G. Anatomie & Physiologie Voies aériennes supérieures

L’I.R.C.G. Anatomie & Physiologie Les alvéoles pulmonaires : sont au nombre d’environ 200 millions et représenteraient à plat une surface de 100 m2 A l’inspiration, elles se gonflent A l’expiration, elles diminuent de calibre Les capillaires pulmonaires : petits vaisseaux entourant l’alvéole, c’est à travers leurs parois que se font les échanges gazeux où autrement appelé la perfusion. L’arbre respiratoire

L’I.R.C.G. Anatomie & Physiologie Les voies aériennes supérieures Bouche Nez Pharynx Larynx L’arbre respiratoire Trachée Bronches Bronchioles Alvéoles pulmonaires Capillaires pulmonaires La trachée est un gros conduit constitué d’anneaux à la fois rigide et souple permettant de l’air des voies aériennes supérieures vers les poumons. Elle se prolonge par Les bronches allant vers le poumon droit et le poumon gauche Les bronchioles sont fines comme des cheveux et se terminent par de sortes de petits sacs pleins d’air appelés Alvéoles pulmonaires qui sont au nombre d’environ 200 millions et représenteraient une surface de 100 m2. Les capillaires pulmonaires sont de petits vaisseaux entourant l’alvéole. C’est à travers leurs parois que s’effectuent les échanges gazeux où appelé perfusion.

L’I.R.C.G. Anatomie & Physiologie Les poumons Poumon droit : 3 lobes Poumon gauche : 2 lobes. Laisse un emplacement où se loge le cœur. La plèvre Mince membrane constituée de 2 couches l’une tapissant la paroi intérieure du thorax, l’autre la surface des poumons. Un liquide favorise le glissement des poumons dans la cage thoracique lors de la respiration.

L’I.R.C.G. Anatomie & Physiologie Les muscles de la respiration Le diaphragme sépare la cage thoracique de l’abdomen. C’est le muscle le plus important pour la respiration. Les muscles intercostaux, abdominaux, du cou, etc… Le cœur Muscle de la grosseur d’une orange fonctionnant comme une pompe ; aspire et refoule le sang dans l’organisme.

L’I.R.C.G. Anatomie & Physiologie Fonctionnement du système respiratoire L’air arrive dans les poumons, échange O2/CO2, transport de l’oxygène par le sang. Le cycle respiratoire comprend : la phase inspiratoire la phase expiratoire La phase inspiratoire Le diaphragme se contracte, descend et le thorax s’agrandit. L’augmentation du volume (VTI Volume Courant Inspiré)crée une dépression, l’air entre dans les poumons.

L’I.R.C.G. Anatomie & Physiologie La phase expiratoire Le diaphragme se décontracte, remonte et le thorax diminue. La diminution du volume (VTE Volume Courant Expiré)crée une pression, l’air sort des poumons. Une personne saine effectue 10 à 15 cycles respiratoires par minute. C’est la fréquence respiratoire Abréviation : CPM (Cycle Par Minute) Terme français BPM (Breath Per Minute) Terme anglo-saxon

L’I.R.C.G. Anatomie & Physiologie La protection des poumons 1/ Dans le voies aériennes supérieures L’air est réchauffé, humidifié et dépoussiéré 2/ Dans la trachée et les bronches Par les cils tapissant les parois, les sécrétions (poussières, microbes, mucus) sont remontées et avalées. La surproduction explique la toux et l’expectoration. 3/ Dans les alvéoles pulmonaires Par des cellules appelées « macrophages » digérant poussières et microbes.

L’I.R.C.G. Définition C’est l’incapacité permanente pour les poumons d’assurer des échanges gazeux normaux.

L’I.R.C.G. Les manifestations L’essoufflement Son augmentation traduit une aggravation Les maux de tête, la toux La cyanose Coloration violacées aux extrémités : ongles, oreilles, lèvres. Due à un manque d’oxygène (hypoxémie) dans le sang. Les oedèmes Gonflement des parties basses des membres inférieurs. Accompagné d’une prise de poids. somnolence anormale Suspicion d’un excès de CO2 dans le sang Les surinfections pulmonaires

L’I.R.C.G. peut être d’origine : Les origines L’I.R.C.G. peut être d’origine : Obstructive Restrictive Mixte

(Broncho-Pneumopathie Chronique Obstructive) L’I.R.C.G. L’IRCG d’origine obstructive Toutes les pathologies obstructives sont regroupées sous un terme générique BPCO (Broncho-Pneumopathie Chronique Obstructive) L’IRCG obstructive se traduit par un rétrécissement ou une réduction du calibre des bronches, bronchioles, alvéoles freinant ainsi le passage de l’air.

L’I.R.C.G. Les pathologies obstructives La bronchite chronique évoluée Affection très répandue Associe essoufflement, toux, expectoration quotidienne Épisodes infectieux => décompensations respiratoires aiguës Causes principales Tabac Pollutions atmosphériques Séquelles d’infections L’emphysème Dilatation permanente des alvéoles pulmonaires, Disparition des parois des alvéoles Apparition de « bulles » dans les poumons (trous de gruyère) Peut être une complication de la bronchite chronique

L’I.R.C.G. Les pathologies obstructives La dilatation des bronches (DDB) D’origine congénitale (mucoviscidose) Suite de maladies de la petite enfance, maladies bactériennes, tuberculose Toux productive quotidienne, crachats mucopurulents Surinfections bronchiques fréquentes L’asthme ancien Origine allergique Est au début épisodique puis devient permanent. Overlap syndrome Syndrome mixte SAS + une pathologie d’origine obstructive

L’I.R.C.G. L’IRCG d’origine restrictive L’IRCG restrictive se traduit par une diminution de la capacité pulmonaire dans les volumes mobilisés.

L’I.R.C.G. Les pathologies restrictives Séquelles de tuberculose Destruction du tissu pulmonaire Fibrose, pneumoconiose Maladies du tissu pulmonaire Maladies professionnelles Cyphoscoliose, thoracoplastie Déformations de la colonne vertébrale ou de la cage thoracique comprimant les poumons Maladies neuromusculaires Myopathies Séquelles de poliomyélite Maladies dégénératives du système nerveux

L’I.R.C.G. Les pathologies restrictives Séquelles d’une affection pleurale Épaississement de la plèvre (pachypleurite) Thoracoplastie Traitement chirurgical de la tuberculose Amputation pulmonaire Traitement chirurgical des tumeurs Surcharge pondérale importante Gêne la respiration Hypoventilation alvéolaire

L’I.R.C.G. L’IRCG mixte L’IRCG mixte associe pathologies obstructives et restrictives à différents degrés d’importance de l’une par rapport à l’autre. Exemples de pathologies mixtes : Dilatation des Bronches/Affection pleurale Séquelles de tuberculose/Bronchite chronique Etc., …

L’I.R.C.G. Les Examens Pour bien diagnostiquer la pathologie d’un patient, le médecin prescrira plusieurs examens. Radiographie des poumons EFR (Exploration Fonctionnelle Respiratoire) - Mesure des volumes et des débits ECG (Électrocardiogramme) GDS (Gaz du sang) - PaO2 (Pression partielle d’O2 dans le sang - mmHg) - SaO2 (Saturation en O2 de l’hémoglobine - %) - PaCO2 (Pression partielle du gaz carbonique dans le sang – mmHg) - pH (équilibre acido-basique du sang – entre 7,38 et 7,42) Epreuves à l’effort Oxymétrie Polysomnographie si SAS détecté

L’I.R.C.G. La ventilation artificielle La ventilation naturelle est assurée par les muscles respiratoires et les poumons, on parle de « ventilation spontanée » (VS) La ventilation est assurée par un ventilateur, on parle de ventilation artificielle ou mécanique.

L’I.R.C.G. La ventilation artificielle Les premiers ventilateurs appelés aussi respirateurs ont été fabriqués par les pays scandinaves dans les années 50.

L’I.R.C.G. Le matériel Le choix du type de ventilateur ainsi que les réglages sont déterminés pour chaque patient par le médecin prescripteur. Trois types de ventilateurs Ventilateur volumétrique Ventilateur barométrique Ventilateur mixte

L’I.R.C.G. Le matériel Le ventilateur volumétrique la consigne est le volume : Volume courant (VT) volume délivré à chaque insufflation Volume minute ( V ) volume délivré par minute Délivré à un rythme défini par une : Fréquence respiratoire (CPM) Dans un temps défini par : Le rapport I/E (Temps inspiratoire/Temps expiratoire) Exprimé par un valeur 1/X ou en % ou par un temps inspiratoire La pression peut varier, elle est la résultante des réglages, de la résistance et de la compliance du patient.

Plusieurs mode de ventilation sont disponibles L’I.R.C.G. Le matériel Le ventilateur volumétrique Plusieurs mode de ventilation sont disponibles VVC (Ventilation Volumétrique Contrôlée) VVAC (Ventilation Volumétrique Assistée Contrôlée) VVC ou VVAC +PEP (Pression Expiratoire Positive) Les alarmes de haute et basse pression doivent être correctement réglées en fonction de l’environnement du ventilateur. - Type de circuit - Humidificateur - Filtre échangeur de chaleur (nez artificiel) - Etc., …

L’I.R.C.G. Le matériel Le ventilateur barométrique la consigne est la pression : Pression Positive Inspiratoire(PPI) Pression Positive Expiratoire ( PPE ) Délivré à un rythme défini par : La fréquence respiratoire du patient (VS AI) et/ou par la fréquence de sécurité fixe ou réglable (VC AI) Dans un temps défini par : Un temps inspiratoire défini sur le ventilateur(seconde) ou par un déclenchement expiratoire (%) contrôlé par le patient Le volume insufflé peut varier, il est la résultante des réglages, de la résistance et de la compliance du patient.

Des alarmes de volumes sont disponibles. L’I.R.C.G. Le matériel Le ventilateur barométrique Plusieurs mode de ventilation sont disponibles AI (Aide Inspiratoire) VPC (Ventilation en Pression Contrôlée) VPAC (Ventilation en Pression Assistée Contrôlée) Des alarmes de volumes sont disponibles. Il est également important de vérifier l’environnement du ventilateur , tous les accessoires listés ci-dessous peuvent influer sur les volumes délivrés et sur la sensibilité des triggers. - Type de circuit - Humidificateur - Filtre échangeur de chaleur (nez artificiel) - Etc., …

Possibilité de choisir la consigne : L’I.R.C.G. Le matériel Le ventilateur mixte Possibilité de choisir la consigne : Le volume La pression Il regroupe les fonctionnalités et les modes de ventilation en volumétrique et en barométrique.

S A O S Mécanismes Définition Syndrome d’Apnées Obstructives du Sommeil Définition Le SAOS est un ensemble de signes (syndromes) qui sont : Les Apnées Les Hypopnées Le SAOS est provoqué par la fermeture ou le rétrécissement excessif du pharynx pendant le sommeil.

S A O S S A O S Mécanismes Mécanismes Syndrome d’Apnées Obstructives du Sommeil Syndrome d’Apnées Obstructives du Sommeil

S A O S Mécanismes Syndrome d’Apnées Obstructives du Sommeil

S A O S Mécanismes L’apnée Syndrome d’Apnées Obstructives du Sommeil L’apnée Une apnée est caractérisée par un arrêt du flux d’une durée supérieure ou égale à 10 secondes. A la reprise respiratoire coïncide généralement un micro-éveil. L’échange gazeux (O2/CO2) n’est pas fait => diminution de la SAO2 (Saturation en Oxygène) L’hypopnée Réduction du flux respiratoire d’au moins 50% pendant 10 secondes (air inspiré) associée à une désaturation égale ou supérieure à 4%. Conséquences Micro éveil Accélération du rythme cardiaque

S A O S Mécanismes Causes de l’obstruction Les causes sont variées : Syndrome d’Apnées Obstructives du Sommeil Causes de l’obstruction Les causes sont variées : Élargissement et allongement de la luette, Amygdales augmentées de volume, Problèmes d’articulation dentaire, Prise de poids => augmentation de la masse graisseuse dans la gorge et diminution de la tonicité des tissus, Etc., …

S A O S Mécanismes Syndrome d’Apnées Obstructives du Sommeil

S A O S Manifestations Syndrome d’Apnées Obstructives du Sommeil Hypersomnolence diurne , tendance à s’endormir la journée Ronflement Arrêts respiratoires détectés par le conjoint Sommeil agité Fatigue au réveil Céphalées fréquentes Prise de poids Hypertension artérielle Polyurie nocturne (levers fréquents pour uriner) Troubles du comportement : irritabilité, difficultés à mémoriser, troubles sexuels, etc., …

S A O S Examens Enregistrement du sommeil Syndrome d’Apnées Obstructives du Sommeil Enregistrement du sommeil 1/ Par polygraphie respiratoire Enregistrement et examen des paramètres uniquement (mesure du flux, capteur de ronflements, sangles thoracique et abdominale, oxymètre. 2/ Par enregistrement polysomnographique Enregistrement et examen beaucoup plus complet, en plus ; ECG, EEG, EOG, EMG. En fait, tout un enregistrement neurologique permettant d’une part, de vérifier la qualité du sommeil (différents stades) d’autre part, de déterminer le type d’apnée ; obstructive, centrale, mixte.

S A O S S A O S S A O S Examens Examens Les évènements Syndrome d’Apnées Obstructives du Sommeil Syndrome d’Apnées Obstructives du Sommeil Syndrome d’Apnées Obstructives du Sommeil Les évènements Le SAOS se définit par un Index d’Apnées/Hypopnées /heure > à 10. (IAH/h) Au delà de la quantité d’évènements, la sévérité du syndrome est appréciée par la désaturation en oxygène qui suit les évènements.

S A O S Examens Les évènements Syndrome d’Apnées Obstructives du Sommeil Les évènements Par l’examen polysomnographique, différents types d’évènements peuvent être décellés. Selon les types d’évènements présents sur l’enregistrement, le praticien choisira la thérapie appropriée. Apnée Centrale, Apnée mixte, Apnée obstructive, Hypopnée obstructive, Hypopnée Centrale, Cheyne-Stocks, Hypoventilation, …

et les évolutions des matériels L'extraction d'oxygène et les évolutions des matériels Variation de pression dans l’adsorption Utilisation de zéolite pour la séparation de l’oxygène Des cristaux poreux où les molécules d’Azote peuvent être piégées plus facilement que les molécules d’oxygène

Clef de la propriété du matériau : la courbe d’adsorption L'extraction d'oxygène et les évolutions des matériels Clef de la propriété du matériau : la courbe d’adsorption Lorsque la pression est augmentée, la quantité donnée de zéolite peut retenir relativement plus d’Azote Lorsque la pression est réduite, doit libérer l’Azote contenu

et les évolutions des matériels L'extraction d'oxygène et les évolutions des matériels Cycles de l’adsorption : Etape 1 Production Valve Air compressé Mise en pression du tamis L’air entre dans le tamis Un tampon est créé : Au dessus: air En dessous: Oxygène L’oxygène sort du bas du tamis Fonctionne ainsi jusqu’à ce que les billes de zéolite soient saturées Air O2 Tamis rempli de petites billes de zéolite Phase de production Valve Oxygène

et les évolutions des matériels L'extraction d'oxygène et les évolutions des matériels Valve N2 Remplissage du tamis en O2 par le dessous Echappement de la pression à l’atmosphère L’Azote sort du tamis Fonctionne ainsi jusqu’à ce que les billes de zéolite soient désaturées Le tamis est ainsi prêt pour une autre phase de production Echappement Air O2 Phase Purge / Régénération Oxygène

et les évolutions des matériels L'extraction d'oxygène et les évolutions des matériels Système classique à 2 tamis Compres- seur N2 Echappement Valves Tamis alternés Un en production Un en purge 10-15 secondes / cycle (typiquement) Technologie utilisée par tous les fabricants 3 (ou plus) valves par tamis Tamis moléculaires Réservoir tampon O2 Oxygène

et les évolutions des matériels L'extraction d'oxygène et les évolutions des matériels Caractéristiques des systèmes à adsorption Rendement - Le pourcentage de molécules d’oxygène à la sortie divisé par le nombre de molécules à l’entrée - Rendement typique : 25% - L’amélioration du rendement réduit l’alimentation en air nécessaire et directement réduit la taille et la puissance du compresseur Productivité - Le débit d’oxygène de sortie dépend du nombre de pounds (livres) de zéolite dans les tamis - Productivité typique : 0,7 L/mn par pound de zéolite (7 pounds pour un concentrateur à 5 L/mn) - L’amélioration de la productivité a permis de réduire le poids et la taille des tamis moléculaires

et les évolutions des matériels L'extraction d'oxygène et les évolutions des matériels Solutions pour améliorer les systèmes à adsorption Cycle de pression Cycle de pression Cycle de pression Sur le cycle (production-purge) qui consomme une certaine quantité d’énergie du compresseur, pour déplacer une certaine quantité d’Azote Temps de mise en pression des tamis Puissance = Energie/temps de cycle rendement du cycle Pour réduire la puissance, avoir une courbe plus rapide - Plus d’Azote déplacé à un cycle de pression donné - Meilleurs matériaux Pour réduire le volume des tamis, utiliser un process plus rapide Molécules déplacées Molécules déplacées

et les évolutions des matériels L'extraction d'oxygène et les évolutions des matériels Comment aller plus vite 2 temps constants pour maîtriser le rendement Temps matériel - Une molécule d’Azote met du temps pour pénétrer une particule de zéolite et trouver un emplacement disponible - Le temps de cycle est induit par la structure de la molécule de zéolite Temps système - Cela prend du temps pour remplir et purger les tamis eux-mêmes - Réduire la taille des tamis pour réduire le temps système

et les évolutions des matériels L'extraction d'oxygène et les évolutions des matériels Diminuer le coût du système La technologie brevetée ATF de Sequal permet la réduction de la taille et de la puissance tout en réduisant le coût du système Tamis plus petits Optimiser les temps système. Optimisation du système à adsorption Augmenter le nombre de tamis Diminuer la production par tamis

et les évolutions des matériels L'extraction d'oxygène et les évolutions des matériels Integra 10 EZ ECLIPSE

et les évolutions des matériels L'extraction d'oxygène et les évolutions des matériels Integra 10 EZ Performance Débit de 0.5 à 10 L/min (réglable par ½ litre) Concentration O2 : 92% ± 3% (de1 à 10 L/min) Pression : 48 Kpa Panneau de commande Bouton Marche/Arrêt Touche + & - pour réglage débit Touche cachée pour maintenance Alarmes Alimentation électrique Concentration O2 Pression irrégulière Surchauffe Dimensions: 58.4 H X 39.4 l X 47.0 P (cm) Poids: 26kg

et les évolutions des matériels L'extraction d'oxygène et les évolutions des matériels Integra 10 EZ Système ATF Concentrateur d’oxygène haut débit, l’INTEGRA 10™ équipé d’une technologie innovante en matière d’extraction d’oxygène permet pour une même puissance et un même encombrement qu’un concentrateur 5L, la production de 10L/min à une concentration optimale. Compresseur utilisé identique à un 5L/mn

et les évolutions des matériels L'extraction d'oxygène et les évolutions des matériels Integra 10 EZ L’INTEGRA 10 EZ™ est équipé d’une valve asservie à un capteur de débit permettant de contrôler et de réguler le débit en permanence . Contrôle de la concentration d’O2 Alarmes sur débit et concentration oxygène

ECLIPSE, concentrateur portable… L'extraction d'oxygène et les évolutions des matériels ECLIPSE, concentrateur portable…

et les évolutions des matériels L'extraction d'oxygène et les évolutions des matériels ECLIPSE Performances 0.5 - 3 L/mn en débit continu 1 – 6 L/mn en débit pulsé 7.9 kg avec batterie Batterie Li-Ion rechargeable automatiquement sur sources AC / DC Autonomie Jusqu’à 4.30 heures à 1 L/mn ou débit pulsé à 3 L/mn 2.30 heures à 2L/mn en débit continu

Technologie du compresseur L'extraction d'oxygène et les évolutions des matériels Technologie du compresseur Compresseur à piston Fabrication spécifique pour Sequal par Thomas Fiable Série Silencieux

et les évolutions des matériels L'extraction d'oxygène et les évolutions des matériels ECLIPSE Sytème ATF® Rendement 65-70% Module VPSA 1,8 kg Plage 0.5 to 3.0 L/mn Oxygène Inférieur à 150W à 3 L/mn Inférieur à 50W à 1 L/mn

et les évolutions des matériels L'extraction d'oxygène et les évolutions des matériels MEDIAIR Dimensions H 56cm X l 38cm X P 30cm Poids 18.7 kg Alimentation électrique 230 VAC –50Hz –1,9 A Puissance 420W max Double Isolation Pression max de sortie 600 mbar (+ 70 mbar) Plage de débit 1 à 5 L/min Concentration d’oxygène 93% + 3% de 1 à 5 L/min Filtres Poussière Entrée d’air compresseur Bactérien de sortie Niveau sonore 52 dBA Système de fonctionnement Cyclé en temps / Pression Alarmes Coupure alimentation Haute et basse pression Concentration d’oxygène basse Système contrôle oxygène OCI

et les évolutions des matériels L'extraction d'oxygène et les évolutions des matériels MEDIAIR Schéma pneumatique

et les évolutions des matériels L'extraction d'oxygène et les évolutions des matériels Filtre bactériologique MEDIAIR Filtre entrée compresseur Couvercle entrée air Régulateur de pression Maintenance Filtre poussière

et les évolutions des matériels L'extraction d'oxygène et les évolutions des matériels MEDIAIR Vue arrière

et les évolutions des matériels L'extraction d'oxygène et les évolutions des matériels MEDIAIR Vue avant

et les évolutions des matériels L'extraction d'oxygène et les évolutions des matériels MEDIAIR Vue compresseur et valve