Coisel - Ventilateurs en anesthesie rea.pdf - CHU - Montpellier

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Coisel - Ventilateurs en anesthesie rea.pdf - CHU - Montpellier

L’appareil d’anesthésie

(principe de fonctionnement, composants,

circuits, ventilateurs, évaporateurs)

Dr Yannaël COISEL

Département d’Anesthésie et Réanimation B ;

Hôpital Saint Eloi – Pr Samir JABER – INSERM U 1046

CHU MONTPELLIER 34000 - FRANCE

Montpellier : Module introductif

D.E.S Anesthésie-Réanimation

Novembre 2011


Objectifs

1. Le ventilateur (station) d’anesthésie

Principes de fonctionnement,

Composants: circuits, ventilateurs, évaporateurs…

Type d’induction

2. Les principes « des modes ventilatoires »


Objectifs

1. Le ventilateur (station) d’anesthésie

Principes de fonctionnement,

Composants: circuits, ventilateurs, évaporateurs…

Type d’induction

2. Les principes « des modes ventilatoires »


Le ventilateur d’anesthésie

• Généralités – Principe de fonctionnement

• Circuit :

– Force motrice

– Mélangeur

– Évaporateur

– Bypass

– Valve de surpression (Valve APL)

– Chaux sodée

– Piège à eau / Evacuation des gaz

– Compensation de compliance

• Mode d’induction

• La station d’anesthésie

• Recommandations SFAR

• Performances


1902 1940-50

1° « machine » permettant

le dosage de l'oxygène,

de l'éther et du chloroforme

Ventilation

manuelle

Poumon d’acier

(épidémie de polio)


1990-2000 > 2010

Un mode Ventilatoire:

« Volume Contrôlé »

Nouveaux modes Ventilatoires:

« Volumétriques / Barométriques »

« Contrôlés / Partielles »

Station d’anesthésie


4 rôles du ventilateur d’anesthésie

Apporter de l’O2

Eliminer le CO2

Conditionner les gaz

Apporter des gaz et vapeurs anesthésiques


Réseau de fluides médicaux

Air Oxygène Protoxyde d’azote

(O2) (N2O) Pression = 3,5 bar ± 20 %, soit entre 2,8 bar et 4,2 bar

Vide


Mélange

Air/O 2

Échappement

Ventilateur

Schéma général

Valve

inspiratoire

Contrôle Patient

Valve

expiratoire

Branche

inspiratoire

Branche

expiratoire


Contrôle

Ventilateur

Inspiration

Valve

inspiratoire

Valve

expiratoire

Paw

t


Contrôle

Ventilateur

Valve

inspiratoire

Valve

expiratoire

Plateau

Paw

t


Contrôle

Ventilateur

Expiration

Valve

inspiratoire

Valve

expiratoire

Paw

t


Circuit des ventilateurs d’anesthésie

Circuit d’anesthésie = ensemble des parties constitutives de

l’appareil d’anesthésie par lesquels transitent les gaz

depuis les prises murales jusqu’au patient.

A l’heure actuelle tous les circuits d’anesthésie permettent le

recyclage (réinhalation) d’une partie ± importante des gaz

expirés par le patient (à la différence des circuits de

réanimation).

Ballon

réversoir

DGF

Valve anti-retour

expiratoire

Valve anti-retour

inspiratoire

Valve de

Pmax/PEP

Chaux

sodée

expiration

inspiration

Ventilateur

Capteur

de pression

Capteur

de spirométrie

Inspiratoire

et expiratoire


Ballon

réversoir

DGF

Circuit des ventilateurs d’anesthésie

Valve anti-retour

expiratoire

Valve anti-retour

inspiratoire

Chaux

sodée

expiration

inspiration

Ventilateur


Ballon

réversoir

DGF

Circuit des ventilateurs d’anesthésie

Valve anti-retour

expiratoire

Valve anti-retour

inspiratoire

Chaux

sodée

expiration

inspiration

Ventilateur

Capteur

de pression

Capteur

de spirométrie

Inspiratoire

et expiratoire


Ballon

réversoir

DGF

Circuit des ventilateurs d’anesthésie

Valve anti-retour

expiratoire

Valve anti-retour

inspiratoire

Chaux

sodée

Valve de

Pmax/PEP

expiration

inspiration

Ventilateur

Capteur

de pression

Capteur

de spirométrie

Inspiratoire

et expiratoire


Circuit des ventilateurs d’anesthésie

Ballon MAN/SPONT (réservoir)

ou ballon du circuit externe

(dit à la française)

La force motrice nécessaire à la

ventilation peut être

manuel ou mécanique

- Propulsion pneumatique

(soufflet ascendant ou descendant,

« volume reflector »)

- Propulsion électrique lectrique

(piston ou turbine)


O 2

DGF

% L/min

33 2.00

Air N 2 O

Circuit des ventilateurs d’anesthésie

La composition de gaz frais est déterminé par deux réglages :

Mélangeur des gaz vecteur

O2/N2O ou O2/Air

Air

NO 2

O 2

Réglage

de l’évaporateur


O 2

DGF

% L/min

33 2.00

Air N 2 O

Circuit des ventilateurs d’anesthésie

La composition de gaz frais est déterminé par deux réglages :

Mélangeur des gaz vecteur

O2/N2O ou O2/Air

Air

NO 2

O 2

Réglage

de l’évaporateur

L’appareil générateur du mélange de gaz frais fournit

un débit constant de gaz de composition déterminée

au système d’anesthésie (pas au patient)


Mélangeur

Deux solutions pour délivrer d livrer O 2 et N 2O

Mélangeur langeur classique ou électronique

lectronique

Sélection lection : Gaz vecteur N2O ou Air (mélange à l’O2) Réglage glage :

1. Debit O2 ex. 1 L/min

2. Debit N2O ex. 2 L/min

Conc. O2= Debit O2 / (Debit O2 + Debit N2O) = (Debit O2 + 0,21 Debit Air) / (Debit O2 + Debit Air)

Sélection lection : Gaz vecteur : N2O ou Air

(mélange a l’O2) Réglage glage :

1. Concentration en O 2

(ex. 50 %)

2. Debit Total de gaz frais

(ex. 1 L/min)


Mélangeur à tubes débitmétriques


Mélangeur à tubes débitmétriques

O 2

Tubes

débitmétriques

Robinets

Clapets

anti-retour

3,5 bar ± 20%

N 2O

O 2 rapide

Mélange

O 2/N 2O

Asservissement

N 2O


Mélangeur électronique


Air

N 2O

O 2

Unité de

contrôle

Mélangeur électronique

Valves d’entrées

Capacité

Valve

de débit


Air

N 2 O

O 2

Gaz frais O2 + N2O

O2 % L/min

50 1.00

N2O

AIR

unité de contrôle

valves d’entrée

de gaz

Mélangeur électronique

Informations du ventilateur

V

P

réservoir de

mélange

0.5 L

valve de contrôle

du débit de gaz frais

(0,5 - 12 L/min)

O2 rapide

O 2 +

V

P

Les valves d’entrée de gaz permettent

l’admission d’Air et d’O 2 ou de N 2 O et

d’O 2 dans le réservoir de mélange en

fonction du réglage de concentration.

Les valves s’ouvrent et se ferment

l’une après l’autre, et les débits de gaz

sont mesurés pour que le mélange

reste indépendant des pressions

d’alimentation.

Le débit total de gaz frais est contrôlé

par une valve proportionnelle (valve de

contrôle du gaz frais)

Vapor

gaz frais


Evaporateurs


• Toujours en dehors du système d’anesthésie (+++)

injecteurs en système fermé : exceptionnel, contrôles +++

• Evaporation indépendante du débit et de la composition

du gaz ou mélange vecteur

• Évaporation stable en fonction de la pression et de la

température : systèmes à inertie et à correction

• Séparateurs de débit

Evaporateurs

• Desflurane : évaporateur chauffant


Evaporateurs


Evaporateurs

• Nouvelle génération d’évaporateurs :

système d’injection directe des

halogénés dans le circuit anesthésique


By-pass d’oxygène

- Fournit directement au système d’anesthésie, de

l’O 2 pur sous un fort débit.

- Shunte les rotamètres, le mélangeur et les

évaporateurs

- Doit être accessible facilement !!!


= valve APL (Adjustable Pressure Level valve).

Réglage défini par le niveau maximal de

pression qui régnera dans le circuit et

les voies aériennes du patient.

Elle permet la pressurisation (jusqu’au

niveau affiché) du circuit pour la

ventilation manuelle (d’où sur certains

respirateurs sa double fonction de

« bascule » sur le circuit manuel).

Permet de mesurer la pression de fuite

avec des systèmes de ventilation

supraglottiques.

Valve de surpression

Exemple de valve APL

sur Fabius, Primus ou Zeus


Absorbeur de CO 2 : bac à chaux sodée

Poussière, sécheresse, corrosion => chaux

comprimée, humide…

Attention à :

- couleur : violet = épuisement

- constitution de tunnels ou cheminées

- composé A et sévoflurane : toxicité rénale chez le rat

- CO et desflurane « Monday morning syndrome » :

O 2 tourne tout le week-end,

chaux sodée se déshydrate

production de CO par interaction

desflurane / chaux sodée deshydratée


A vider régulièrement !!!

Piège à eau

Evacuation des gaz

Prise SEGA : Système d’Evacuation

des Gaz Anesthésiques

Alternative (surtout en réanimation)

: réceptacle à Sévoflurane


La notion de compliance

- Compliance = inverse de l’élastance…

- Représente la « déformabilité » du circuit traversé par les gaz.

- Compliance interne du ventilateur

- et Compliance du circuit

Compensation de compliance

- Le ventilateur indique un VT (Volume courant) supérieur à celui réellement

administré

Volume comprimé = compliance x pression d’insufflation, soit :

Compliance interne = 6 mL/cmH 2 O

Pression de crête = 25 cmH 2 O

déterminent le volume de gaz comprimé dans l’appareil,

mesuré mais non insufflé dans les voies aériennes

Volume comprimé = 150 mL

!!! En pédiatrie +++

La compensation de compliance compense ce défect en comparant les

spirométries inspiratoires et expiratoires et/ou en mesurant la compliance du

circuit lors de l’auto test => Ne pas modifier le type de circuit sans refaire l’auto

test !!!


La notion de compliance

- Compliance = inverse de l’élastance…

- Représente la « déformabilité » du circuit traversé par les gaz.

- Compliance interne du ventilateur

- et Compliance du circuit

Compensation de compliance

- Le ventilateur indique un VT (Volume courant) supérieur à celui réellement

administré

Volume comprimé = compliance x pression d’insufflation, soit :

Compliance interne = 6 mL/cmH 2 O

Pression de crête = 25 cmH 2 O

déterminent le volume de gaz comprimé dans l’appareil,

mesuré mais non insufflé dans les voies aériennes

Volume comprimé = 150 mL

!!! En pédiatrie +++

La compensation de compliance compense ce défect en comparant les

spirométries inspiratoires et expiratoires et/ou en mesurant la compliance du

circuit lors de l’auto test => Ne pas modifier le type de circuit sans refaire l’auto

test !!!


La notion de compliance

- Compliance = inverse de l’élastance…

- Représente la « déformabilité » du circuit traversé par les gaz.

- Compliance interne du ventilateur

- et Compliance du circuit

Compensation de compliance

- Le ventilateur indique un VT (Volume courant) supérieur à celui réellement

administré

Volume comprimé = compliance x pression d’insufflation, soit :

Compliance interne = 6 mL/cmH 2 O

Pression de crête = 25 cmH 2 O

déterminent le volume de gaz comprimé dans l’appareil,

mesuré mais non insufflé dans les voies aériennes

Volume comprimé = 150 mL

!!! En pédiatrie +++

La compensation de compliance compense ce défect en comparant les

spirométries inspiratoires et expiratoires et/ou en mesurant la compliance du

circuit lors de l’auto test => Ne pas modifier le type de circuit sans refaire l’auto

test !!!


Mode d’induction

• Circuit accessoire ou circuit machine ???


Mélangeur

Cuve

Induction au circuit accessoire

gaz frais

Chaux

sodée

Masque

Monitorage de :

• pression NON

• volumes NON

• gaz (O 2, CO 2, halogénés)

seulement si le moniteur

est relié au masque!


Induction au circuit accessoire

Dalens, TAGMAP


Mélangeur

Cuve

Induction au circuit machine

gaz frais

Chaux

sodée

Masque

Monitorage de :

• pression

• volumes

• gaz (O 2, CO 2, halogénés)


Induction au circuit machine

Dalens, TAGMAP


Avantages

Inconvénients

Circuit machine vs accessoire

Circuit machine Circuit accessoire

• Monitorage gaz +

ventilation (spiro, Paw)

• Utilisation du système

antipollution

• Circuit plus lourd et

encombrant

• Circuit léger

• Compliance basse

• Pas de monitorage de la

ventilation (spiro, Paw)

• Monitorage des gaz seulement

si la ligne de prélèvement est

branchée

• Pas d'utilisation du système

antipollution


Station d’Anesthésie

= Poste de Travail

= Sous-Ensembles

La station d’anesthésie

Moniteur cardiovasculaire

ECG, PNI, SpO 2, (PI)

Moniteur gaz

CO 2, halogéné, N 2O

Moniteur ventilation

Paw, spiro, FiO 2

Mélangeur Évaporateur

Ventilateur

(Respirateur)

Data Management


Administration de gaz frais

Évaporateurs

Ventilateur

Monitorage des gaz

Monitorage cardiovasculaire

Monitorage profondeur anesthésie

Monitorage de la curarisation

Pousse-seringues

Aspiration

Système d’informations médicales

Station d’anesthésie : à la carte

?

Un seul

appareil

Simplicité

« tout intégré »


Station d’Anesthésie (moderne)

Sous-Ensembles

Évaporateurs

Ventilateur

Moniteur

ventilation + gaz

Mélangeur


Monitorage

de la

ventilation

« Station d’anesthésie multifonction à la carte »

Réglages de la ventilation

et de l’administration des gaz

Cockpit d’anesthésie

Monitorage

cardiovasculaire

Contrôle de

l’administration

intraveineuse

Drager: Primus; Zeus…


« Station d’anesthésie multifonction à la carte »

Avantages Inconvénients

• Tout intégré

• Facilité de mobilisation

• Moins de branchement

• Moins de fils…

• En cas de panne de l’un des

éléments : immobilisation de

toute la station

• Difficulté en cas de mise en

réseau (homogénéité du parc

des moniteurs…)

• Évolutivité limitée

Trop performant ?


Recommandations SFAR


Recommandations de la SFAR (1)

Concernant l’appareil d’anesthésie et sa vérification

avant utilisation (janvier 1994)

1- Appareil d’anesthésie

- Bouteille d’oxygène de réserve

- Manomètres de pressions d’alimentation

- Alarme de défaut d’oxygène

- Dispositif de coupure du N 2 O

- Mélangeur : pas de mélange hypoxique

- Évaporateur : précis à 20 %

clé de remplissage

- Respirateur : adaptable au circuit fermé

utilisable en Air + O 2

dispositif de ventilation manuelle

- Monitorage : Paw, spirométrie, FiO 2

CO 2

Halogéné en circuit fermé

- Système anti-pollution : non connecté au vide central


Recommandations de la SFAR (2)

Concernant l’appareil d’anesthésie et sa vérification

avant utilisation (janvier 1994)

2- Check-list

- A effectuer avant chaque programme opératoire

3- Vérification périodique du matériel

- Par un technicien suivant les recommandations du

fabricant

4- Arrêt de l’appareil en fin de programme

opératoire

- Alimentation en gaz débranchée

- Alimentation électrique débranchée


Recommandations de la SFAR (3)

Concernant l’appareil d’anesthésie et sa vérification

avant utilisation (janvier 1994)

5- Nettoyage/Stérilisation

- En fonction de l’utilisation

6- Notice d’utilisation

- Claire et détaillée

7- Carnet de bord de l’appareil

- Visites de maintenance consignées

8- Formation à l’utilisation de l’appareil

- Pas d’utilisation avant formation théorique et pratique

9- Rapport en cas d’incident

- Auprès de la commission Nationale d’Homologation


Recommandations de la SFAR

concernant l’hygiène en anesthésie (1)

Matériel non critique (en contact avec la peau) : garrot,

brassard à tension, manche du laryngoscope, stéthoscope, etc.

Matériel semi-critique (en contact avec une muqueuse) :

lame de laryngoscope, pince de Magill, masque facial, ballon souple,

valve directionnelle, circuit externe et interne du respirateur et de

l’appareil d’anesthésie, etc.

Matériel critique (pénétrant un tissu stérile): cathéter veineux et

artériel, cathéter péridural, aiguille pour anesthésie péridurale ou sousarachnoïdienne,

canule de trachéotomie, etc.


Recommandations de la SFAR

concernant l’hygiène en anesthésie (2)

MATÉRIEL SOUILLÉ

INDICATIONS Non critique Semi-critique

Critique non stérilisable

Critique

Semi-critique

stérilisable

PROCÉDURE P1 P2 P3

Étape 1 Décontamination Décontamination Décontamination

Étape 2 Nettoyage, rinçage, Nettoyage, rinçage, Nettoyage, rinçage,

séchage manuels ou séchage manuels ou séchage manuels ou

automatisés

automatisés

automatisés

Étape 3 Désinfection par immersion Stérilisation

RÉSULTAT Matériel propre Matériel désinfecté Matériel stérile

circuit patient

interne/externe


Recommandations de la SFAR

concernant l’hygiène en anesthésie (3)

• Utiliser de préférence du matériel à usage unique

• Matériel non critique : décontaminer et nettoyer

entre chaque patient

• Matériel semi-critique : décontaminer, nettoyer et

désinfecter entre chaque patient (stériliser si

possible)

• Utiliser de préférence un filtre bactérien et viral pour

chaque patient

• Changer toutes les semaines les circuits des

respirateurs et machines d’anesthésie


Objectifs

1. Le ventilateur (station) d’anesthésie

Principes de fonctionnement,

Composants: circuits, ventilateurs, évaporateurs…

Type d’induction

2. Les principes « des modes ventilatoires »


Contrôlé Contrôl

VC

Volumétriques

(débit)

VAC

Modes de ventilation :

Partielle

VACI

Essai de classification

Barométriques

Barom triques

(pression)

Contrôlé Contrôl

PC

Mixtes (combinés)

-PAV; PPS; ASV, VSV, APV…

PAC

BIPAP

Partielle

PA ou AI


Intérêts :

Monitorage

Pressions voies aériennes (Paw)

⎮ Surveillance des pressions dans le circuit patient

⎮ Contrôle du débranchement et de l’obstruction

⎮ Critère de réglage du respirateur

⎮ Prévention du barotraumatisme


Intérêt :

Monitorage spirométrie

Contrôle du volume courant, du volume-minute et

de la fréquence respiratoire

Technologies :

⎮ Capteur à turbine

⎮ Capteur à fil chaud (simple ou double)

⎮ Pneumotachographe


Qu’est ce que

la courbe pression-volume

pression volume

Et la Compliance

du système respiratoire ?


Courbe pression volume

Poumon

(alvéole)

Volume (ml)

Pression

(cmH2O)


Courbe pression volume

Volume (ml)

500 ml

Expiration

Inspiration

5 cmH 2 O

Pression

(cmH 2O) O)


VOLUME (ml)

1400

1200

1000

800

600

500

400

200

0 2,5 5

10 20

C= 500/2,5 = 200 ml/cmH2O

C= 500/5 = 100 ml/cmH2O

C= 500/50 = 10 ml/cmH2O

30

40

50

PRESSION

(cmH2O)


Pour chaque combinaison “pression-volume”, il n’exite qu’un point

Réglages Monitorage

Mode en volume

Mode en pression

Mode en volume

Mode en pression


PARAMETRES REGLES ET PARAMATRES MONITORES

POUR CHAQUE MODE VENTILATOIRE

Paramètres

ventilatoires

Volume courant

Pression voies aériennes

PEEP

DEBIT

VOLUME

CONTROLE

FIXE

(assuré)

variable

fixe

PRESSION

CONTROLEE

variable

FIXE

(controlée = sécurité)

fixe

Carré (constant) décélérant


Pression

Débit

Mode en Débit (volume)

VC, VAC


Pression

Débit

Mode en Pression (barométrique)

AI, PC, PAC, BIPAP…


DEBIT

PARAMETRES REGLES ET PARAMATRES MONITORES

Paramètres

ventilatoires

VOLUME courant

PRESSION

voies aériennes

ALARMES à

surveiller

Quelles sont les différences entre

un mode en volume et un mode en pression ?

VOLUME

CONTROLE

FIXE

(assuré)

variable

PRESSION

CONTROLEE

variable

FIXE

(controlée = sécurité)

Carré (constant) décélérant

Pressions

(Ppic, Pplat, Pmoy)

Volume (VT mini)

Ventilation minute

EtCO2


P (cm H 2O)

VOLUME CONTRÔLE

Effets d'une augmentation d'impédance du système respiratoire

+

débit

(L.min -1 )

-

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t. (secondes)

Le volume réglé est “bien délivré”,

mais la pression est non controlée : risque barotraumatique


PRESSION CONTROLEE

Effets d'une augmentation d'impédance du

système respiratoire

+

-

20

P (cm H 2 O)

0

Q (L.min -1 )

1 2 3 4 5 6

7 8 9

t. (secondes)

La pression est “bien controlée” (pas de risque barotraumatique),

mais le volume délivré chute à chaque cycle (moins de ventilation : PaCO2 ↑ )


Q.C.M


RECOMMANDATIONS CONCERNANT L’APPAREIL D’ANESTHESIE

ET SA VERIFICATION AVANT UTILISATION

Recommandations SFAR 1994 NIVEAU 1

L’APPAREIL D’ANESTHESIE DOIT COMPORTER :

a) des manomètres indiquant la pression des gaz d’alimentation

b) une cartouche absorbante retenant les halogénés

c) un débitmètre – mélangeur assurant une FiO2 > 21 %

d) une bouteille d’oxygène de réserve solidarisée au respirateur

e) une bouteille d’O2 de réserve disponible, à proximité du respirateur

Réponses : A, C, D


LE DISPOSITIF DE SURVEILLANCE DU SYSTEME

ANESTHESIQUE COMPORTE OBLIGATOIREMENT :

a) une alarme de débranchement

b) un manomètre

c) une spirométrie (volume/débit)

d) un capnographe

e) un analyseur de vapeur anesthésique

Réponses : A, B, C, D


VERIFICATION DE L’APPAREIL D’ANESTHESIE :

a) l’appareil d’anesthésie est obligatoirement vérifié avant le début du

programme opératoire.

b) l’autocontrôle effectué par certaines machines remplace la vérification

par le médecin anesthésiste.

c) la vérification complète est répétée entre chaque intervention

d) la vérification du système antipollution est une recommandation

e) les vaporisateurs à sévoflurane doivent être systématiquement

vidangés tous les 8 jours.

Réponses : A, D


- Progrès technologiques (respirateur anesthésie ≅ respirateur réanimation)

- Homogénéité des ventilateurs

- Coût achat et exploitation, ergonomie…

- Répétition des tests (fiabilité) = surveillance ++

- Formation des utilisateurs ++

Conclusion

Attention à trop

« d’améliorations

cosmétiques »

- Place de l’Aide Inspiratoire à mieux préciser ?

Toujours privilégier

la simplicité et la sécurité

- L’avenir: "l’anesthésie quantitative" en circuit fermé strict autorégulée ?

- Des Etudes cliniques sont « nécessaires » +++

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