RESPIRATION DISPOSITIFS MÉDICAUX & PROGRÈS EN - LES INNOVATIONS TECHNOLOGIQUES MÉDICALES
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LES INNOVATIONS TECHNOLOGIQUES MÉDICALES
DISPOSITIFS MÉDICAUX
& PROGRÈS EN
RESPIRATION
ÉDITION NOVEMBRE 2014
RESPIRATION
Sommaire
3 PRÉFACE 29 AÉROSOLATHÉRAPIE
4
Des particules fines qui soignent
Pour tout l’air du monde
33
7
GLOSSAIRE
OXYGÉNOTHÉRAPIE Les mots techniques ou scientifiques
Quand l’oxygène vient à manquer expliqués sont accompagnés
•
13
dans le texte du symbole G
34
VENTILATION
Mimer la subtile mécanique SOURCES et REMERCIEMENTS
19 LES TROUBLES RESPIRATOIRES
DU SOMMEIL
n Diagnostic. Le sommeil à la loupe p. 20
n Pression positive continue (PPC). Un rempart contre les apnées p. 23
n Orthèse d’avancée mandibulaire. Jouer sur l’effet mécanique p. 26
SNITEM • 92038 Paris La Défense Cedex • Directeur de la publication : Éric Le Roy • Responsable d’édition : François-Régis Moulines • Coordination : Élisabeth Arnaud •
Rédactrice : Anne Le Pennec • Édition déléguée : Presse Infos Plus (www.presse-infosplus.fr) • Maquette : Didier Michon • Crédits photos, tous droits réservés : Air liquide
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Baron & Fils 92110 Clichy (Certifié Imprim’Vert®) • Novembre 2014 • ISBN : 979-10-93681-00-9
RESPIRATION • PRÉFACE
Préface
L’innovation au service de la respiration
Pr Patrick LÉVY, auteurs anglo-saxons ont largement fait la promotion. Les
Président de l’Université Joseph Fourier, années quatre-vingt ont vu l’émergence des apnées comme un
Grenoble, France. problème de santé publique, notamment par l’invention d’un
traitement qui venait se substituer à la seule trachéotomie. Voilà
Le développement de la prise en charge à domicile de plus de 30 ans en effet qu’un médecin créatif, talentueux et fort
l’insuffisance respiratoire a représenté dans les qua- de ses convictions inventait la Pression Positive Continue. Colin
rante dernières années une formidable aventure scien- Sullivan n’avait aucune idée de ce qui allait se passer ensuite.
tifique, médicale et technologique. L’aventure a été à Pas plus d’ailleurs que l’un des pionniers infatigables de cette
bien des égards française du fait notamment du déve- pathologie, le premier à en définir un cadre cohérent, Christian
loppement dès la fin des années soixante-dix des Guilleminault, Français émigré à Stanford dans les années
réseaux associatifs de prise en charge. Il faut se rappeler à quel soixante-dix, pour le plus grand bonheur de la médecine du
point les services de pneumologie de l’époque étaient submer- sommeil. L’émergence d’une maladie, d’un ensemble de mala-
gés par la tuberculose et ses séquelles pour comprendre à quel dies, les troubles respiratoires au cours du sommeil, a bousculé
point la vision portée par quelques leaders charismatiques tels le cadre de la connaissance médicale.
Paul Sadoul, Bernard Paramelle ou Cyr Voisin était en rupture L’identification d’un facteur majeur de somnolence et de détério-
avec l’organisation des soins de l’époque et a tracé le futur de la ration de la qualité de vie et l’émergence d’un nouveau facteur
discipline. de risque cardiovasculaire sont des faits marquants de l’histoire
L’oxygénothérapie au long cours, la ventilation assistée, la venti- médicale de ces trente dernières années. Là encore, des entre-
lation non invasive, la pression positive, autant de techniques prises biomédicales dynamiques et inventives ont accompagné
très largement développées en France, sur des modalités cette aventure et rendu cette thérapeutique accessible au plus
originales de prise en charge globale, qui ont établi les bases grand nombre dans des conditions de confort et d’acceptabilité
d’un standard de soins très élevé dans notre pays et dont les transformées par rapport au début de ce traitement.
SNITEM • LES INNOVATIONS TECHNOLOGIQUES MÉDICALES • 3
RESPIRATION
Pour tout l’air
Parce que la respiration est une
fonction vitale, les soignants
n’ont eu de cesse depuis
toujours de rechercher des Si simple en apparence, la respiration s’appuie en chargées de vapeurs sulfureuses pour venir à bout
solutions pour pallier ses réalité sur une mécanique complexe à deux temps de leurs affections respiratoires. Pendant plusieurs
indispensable pour fournir à l’ensemble des cellules siècles, les traitements des troubles respiratoires se
dysfonctionnements et tenter de l’organisme l’oxygène dont elles ont besoin et les sont cantonnés à l’utilisation d’aérosols puis de
de sauver leurs patients atteints débarrasser des gaz qu’elles produisent. Plusieurs médicaments pour contrecarrer ses effets. Lorsqu’à
organes sont mis à contribution : les poumons bien la suite d’une infection ou d’une séquelle d’une
de troubles et de maladies sûr, mais aussi le nez, parfois la bouche, la trachée maladie, une insuffisance respiratoire grave s’instal-
respiratoires. Au cours du siècle ainsi que le diaphragme et plusieurs autres muscles lait et que le malade ne parvenait plus à respirer
commandés par des nerfs, eux-mêmes sous le correctement, on ne pouvait plus grand-chose pour
dernier, une série d’inventions contrôle du cerveau. Lorsque tous fonctionnent lui. La première machine inventée en vue de rétablir
ingénieuses a d’abord permis normalement, l’air entre et sort automatiquement •
la respiration, baptisée le spirophore G, date de la fin
sans que cela exige un effort particulier. Mais il suffit du XIXe siècle mais il fallut attendre cinquante ans
d’atteindre cet objectif pour une d’un grain de sable pour gripper la machine et pour voir apparaître les premiers modèles d’un
grande majorité de malades mettre tout l’organisme en péril. Il y a près de équipement plus abouti : le poumon d’acier. Associé
2 000 ans, Pedanius Dioscorides, le père de la à la trachéotomie qui commençait à être pratiquée,
avant de contribuer à améliorer pharmacie, prescrivait des fumigations de soufre et il s’avèra être un précieux allié lors des épidémies de
leur qualité de vie et l’efficacité Claude Galien recommandait à ses malades d’aller poliomyélite dans les années cinquante. Dans des
respirer sur les pentes du Vésuve les fumerolles hangars furent alors alignées des centaines de ces
des traitements. Ventilateurs
mécaniques, masques,
dispositifs délivrant de l’oxygène 1907 1914-18 1952 1956 1967
et aérosols comptent parmi les
avancées qui ont participé à
ces grandes avancées Mise au point du Premiers usages Naissance Premiers aérosols Premiers traitements
médicales. Pulmotor, ancêtre des
ventilateurs modernes
de l’oxygène
à des fins médicales
de la ventilation
invasive
dosés pressurisés
(sprays)
à domicile pour patients
insuffisants respiratoires
4 • SNITEM • LES INNOVATIONS TECHNOLOGIQUES MÉDICALES
RESPIRATION
du monde
machines métalliques dont ne sortait que la tête du porteurs de séquelles de poliomyélite, rapporte le
malade. Ces scènes ont marqué à jamais l’imagi- Pr Jean-François Muir, Chef de service de pneumo-
naire collectif, celui des familles et des soignants en logie au CHU de Rouen et Président de l’Antadir
particulier. Le poumon d’acier a permis à la méde- (Association nationale de traitement à domicile de
cine de franchir un pas considérable dans la prise en l’insuffisance respiratoire). Puis, ces premiers
charge de l’insuffisance respiratoire car les malades patients ont cédé la place à d’autres cohortes d’in-
ne mouraient plus. Dès lors, les innovations s’accé- suffisants respiratoires chroniques porteurs de
lérèrent dans le champ de la ventilation mécanique séquelles tuberculeuses, de maladies neuromuscu-
mais aussi de l’oxygénothérapie : concentrateurs laires et de bronchopneumopathies chroniques
d’oxygène qui produisent de l’oxygène médical G, • Ventilateur mixte support de vie
obstructives pour ne citer que les situations les plus
ventilateurs en pression positive utilisés en réanima- fréquentes. » Une première vague d’innovations
tion puis, dans les années soixante-dix, développe- ramener les malades chez eux. L’insuffisance respi- visant la miniaturisation et l’autonomie des ventila-
ment de l’oxygène liquide et ventilateurs autonomes ratoire n’était plus synonyme de condamnation à teurs et des dispositifs d’oxygénothérapie accom-
en air. mort et il importait désormais aux soignants et aux pagna ce retour des patients chez eux.
industriels de permettre à ces malades de vivre le Les années quatre-vingt marquèrent un tournant
LE RETOUR À DOMICILE DOPE mieux possible avec leur handicap. « Les premières radical pour le secteur de la respiration. Les
L’INNOVATION TECHNOLOGIQUE structures associatives créées dans les années cin- connaissances sur les pathologies respiratoires du
Grâce aux progrès technologiques, il fut possible de quante visaient à prendre en charge les malades sommeil s’accumulèrent. L’oxymétrie nocturne et la
technologie des enregistrements polysomnogra-
ANNÉES ANNÉES phiques se développèrent. La ventilation en pres-
•
1976 1981 1980 2000
sion positive G (PPC) s’imposa comme traitement
de référence du syndrome d’apnées du sommeil
décrit quelques années plus tôt. La forte demande
de prise en charge de ce syndrome induisit des pro-
grès technologiques spectaculaires, qui firent le lit
Description du Débuts de la ventilation par Essor de la ventilation Débuts du télésuivi de la ventilation non invasive en pression positive
syndrome d’apnées pression positive continue pour non invasive et développement de par masque nasal. « Les progrès réalisés en matière
du sommeil traiter les apnées du sommeil technologies favorisant de conception et de fabrication des masques
le confort des patients
SNITEM • LES INNOVATIONS TECHNOLOGIQUES MÉDICALES • 5
RESPIRATION
utilisés par la PPC ont rapidement profité à la cherche encore à améliorer le rendement des appa-
ventilation non invasive, qui commençait à s’impo- reils et le moyen d’administrer des molécules
ser en réanimation », témoigne le Professeur Muir. •
fragiles G. Dans les autres secteurs, si la course à la
La tendance se confirma dans les années quatre- miniaturisation et à l’autonomie des dispositifs se
vingt-dix, au détriment des techniques invasives poursuit, l’enjeu s’est déplacé au cours des années
dont les indications se restreignirent. La ventilation 2000 vers plus de confort d’une part, plus de sécu-
au masque focalisa l’attention d’un nombre crois- rité et un meilleur suivi du patient d’autre part.
sant de professionnels de santé et d’industriels qui L’objectif n’est plus de ramener le patient chez lui
tentèrent d’améliorer les performances des mais de l’y maintenir le mieux et le plus longtemps
masques et d’affiner la technologie des ventilateurs. possible. Les équipements sont moins bruyants,
La PPC auto-pilotée et la ventilation auto-asservie des efforts ont été faits sur le design et les maté-
Compresseur nébuliseur pour enfant
firent leurs débuts dans le traitement des apnées du riaux ; les systèmes de raccordement sont moins
sommeil. L’oxygénothérapie profita aussi de cette (Broncho-pneumopathie chronique obstructive). visibles et les masques plus ajustés et plus ergono-
période de forte innovation technologique avec le Dans le domaine des pathologies respiratoires du miques. L’ergonomie des appareils évolue pour tenir
développement de l’oxygène liquide pour délivrer sommeil, un regain d’intérêt pour les orthèses compte du niveau de compréhension et de connais-
des débits plus élevés et de solutions mobiles qui d’avancée mandibulaire, qui jouent sur la méca- sance des utilisateurs, qu’ils soient professionnels
facilitèrent les déplacements des patients. nique de l’appareil maxillofacial pour provoquer de santé, prestataires ou patients. Enfin, le matériel
l’ouverture des voies aériennes supérieures, se embarque désormais des systèmes de surveillance
SUIVI, SÉCURITÉ ET CONFORT : manifesta au cours de la décennie quatre-vingt. de l’observance du traitement toujours plus perfec-
LES NOUVEAUX ENJEUX S’agissant de l’insuffisance respiratoire enfin, les tionnés et dotés d’alarmes en cas d’évolution anor-
Les spectaculaires progrès de la ventilation méca- premiers essais de stimulation électrique du nerf male d’un paramètre physiologique ou défaillance
nique ne sauraient faire oublier les autres pans du phrénique furent menés au milieu des années technique. Le développement de l’informatique puis
traitement des affections respiratoires, à commen- quatre-vingt-dix et véhiculèrent l’espoir qu’une celui des technologies sans fil ont permis de conce-
cer par l’aérosolthérapie. Depuis l’invention du pre- assistance respiratoire sans trachéotomie ni voir des systèmes de recueil de données pour un
mier nébuliseur à usage médical au XIXe siècle, la masque serait possible un jour. Aujourd’hui, les ven- suivi à distance des patients. Le médecin peut
technique a considérablement évolué de même tilateurs, les enregistreurs de paramètres physiolo- modifier à distance les réglages de la machine et est
que ses indications. L’apparition au milieu des giques pendant le sommeil, les machines de PPC, renseigné sur l’observance du traitement, ce qui
années cinquante du spray a révolutionné le traite- les masques, le matériel d’oxygénothérapie et les peut s’avérer utile pour en évaluer l’efficacité. À en
ment de l’asthme. Dans les années quatre-vingt, nébuliseurs ont atteint une maturité technique suffi- croire le Professeur Muir, « il y a encore des progrès
l’amélioration des performances des nébuliseurs sante pour contribuer efficacement au traitement à faire pour améliorer les systèmes de suivi ». Mais
contribua à mieux prendre en charge la mucovisci- d’un grand nombre de pathologies respiratoires, le chemin déjà parcouru pour mieux traiter les
dose et les infections pulmonaires, puis la BPCO G • notamment à domicile. En aérosolthérapie, on pathologies respiratoires est impressionnant. n
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RESPIRATION • OXYGÉNOTHÉRAPIE
OXYGÉNOTHÉRAPIE À QUOI ÇA SERT ? liée à une défaillance de la fonction ventilatoire ou à
une altération des échanges gazeux au niveau des
Quand
L’oxygénothérapie est un traitement médical qui poumons. Si l’insuffisance respiratoire est sévère,
consiste à administrer de l’air enrichi en oxygène l’oxygénothérapie de longue durée, à savoir plus de
l’oxygène vient
(O2) pour corriger une hypoxémie, c’est-à-dire un 15 heures par jour, s’impose le jour et la nuit. C’est
déficit du volume de ce gaz dans le sang artériel. Le notamment le cas pour les patients atteints de
plus souvent, l’hypoxémie est la conséquence Broncho-pneumopathie chronique obstructive
à manquer directe d’une insuffisance respiratoire, elle-même (BPCO), de mucoviscidose, de pneumopathie
interstitielle ou d’hypertension artérielle pulmonaire.
D’autres pathologies peuvent provoquer une insuf-
fisance respiratoire qui justifie aussi l’administration
Si quelque 500 000 patients quotidienne d’oxygène mais en durée moindre.
insuffisants respiratoires ne L’oxygénothérapie de déambulation concerne
quant à elle les patients chez qui l’insuffisance res-
succombent plus à leur piratoire se manifeste uniquement à l’effort. Elle
maladie et peuvent aujourd’hui peut aussi compléter une oxygénothérapie de
repos. Elle sert alors à réduire l’essoufflement et à
vivre normalement à domicile, faciliter l’activité quotidienne pendant la journée.
c’est notamment grâce aux Enfin, le traitement par oxygène est indiqué pour
soulager les algies vasculaires de la face, de même
progrès des dispositifs qu’en fin de vie ou en soins palliatifs lorsque des
médicaux destinés à produire troubles respiratoires s’installent. Dans tous les cas,
l’oxygène est un médicament et, à ce titre, il doit être
et délivrer ce qui leur fait prescrit par un médecin.
défaut : l’oxygène.
COMMENT ÇA MARCHE ?
L’oxygène pur n’existe pas dans la nature mais il est
présent dans l’air ambiant, mêlé à de l’azote et à
d’autres gaz. Il est possible de l’isoler pour en dis-
poser à des concentrations élevées entre 90 et
Concentrateur d’oxygène portable 100 %.
SNITEM • LES INNOVATIONS TECHNOLOGIQUES MÉDICALES • 7
RESPIRATION • OXYGÉNOTHÉRAPIE
Les bouteilles d’oxygène contiennent jusqu’à de l’oxygène. Eux ne stockent pas l’oxygène : ils installations fixes. Pour permettre aux personnes de
15 l (3 mètres cubes) de gaz comprimé. Un mano- l’extraient à partir de l’air ambiant prélevé dans la rester mobiles malgré tout, des systèmes portables
détendeur placé à la sortie permet de réduire la pièce. Cet air est d’abord comprimé par le système ont été mis au point qui leur permettent de se dépla-
pression à 3 bars, ce qui rend l’oxygène respirable. puis il est filtré au travers d’une couche de zéolithe, cer en emportant avec elles soit une réserve d’oxy-
une matière naturelle qui a la propriété de retenir gène, soit un petit concentrateur. Pour délivrer cet
L’oxygène pur peut aussi être stocké sous forme l’azote et de laisser passer l’oxygène. A la différence oxygène au patient, différents moyens de raccorde-
liquide à -183°C dans des réservoirs. Ce système des bouteilles et des réservoirs qui fonctionnent en ment existent. Les lunettes nasales, qui sont
permet de conserver une très grande quantité autonomie dès lors qu’ils sont remplis, les extrac- aujourd’hui les plus utilisées, se placent sous le nez
d’oxygène sous un faible volume. Lorsque la bou- teurs doivent être branchés sur le courant électrique. et délivrent un flux d’oxygène directement dans les
teille ou le réservoir est vide, il faut le remplir, ce qui La qualité thérapeutique de l’oxygène est identique narines. Dans certains cas exceptionnels, une sonde
nécessite l’intervention d’un prestataire de santé. quelle que soit sa source mais selon l’usage qui en nasale, un masque à oxygène ou un cathéter posi-
est fait et les préférences individuelles, certains dis- tionné dans la trachée sont plus appropriés. En
Les concentrateurs, ou extracteurs, constituent une positifs conviennent mieux que d’autres. Ces diffé- pédiatrie et pour les nouveaux-nés, la tête de l’enfant
troisième catégorie d’appareils conçus pour délivrer rentes sources d’oxygène à domicile requièrent des est placée sous une cloche en plexiglas.
Oxygénothérapie de déambulation : bouteille remplie
Concentrateur d’oxygène portable Concentrateur d’oxygène portable avec station de remplissage
8 • SNITEM • LES INNOVATIONS TECHNOLOGIQUES MÉDICALES
RESPIRATION • OXYGÉNOTHÉRAPIE
UNE HISTOIRE D’INNOVATIONS ÉCLAIRAGE
L’oxygène a été découvert à la fin du XVIIIe siècle par
Joseph Priestley, chimiste anglais, qui étudia la
« Une oxygénothérapie personnalisée est devenue la norme »
nature et le comportement du dégagement gazeux
Dr Bruno STACH, Puis l’oxygène
produit lorsque l’on chauffe de l’oxyde de mercure.
Pneumologue libéral, membre liquide est arrivé et,
Il le baptisa d’abord « air particulier » car il avait noté
de la Fédération française de pneumologie. après lui, les
que ce gaz est légèrement plus dense que l’air, concentrateurs. Le
qu’une bougie brûle mieux en sa présence qu’avec « L’oxygène a mis du temps à sortir de l’hôpital médecin qui les
de l’air pur et qu’en le respirant, les souris deviennent pour entrer dans le champ du domicile. Le prescrivait se
plus actives. Par la suite, Antoine Laurent de moment où les patients ont pu en disposer contentait d’indiquer
Lavoisier comprit que ce gaz a également la pro- chez eux, en 1967, a marqué une grande le débit souhaité
priété d’oxyder les métaux pour les transformer en avancée dans la prise en charge de sans préciser le
acides. L’air particulier devint alors l’oxygin puis l’insuffisance respiratoire. Certes, la bouteille modèle et le patient
l’oxygène. Le mot vient du grec oxus (acide) et gen- de gaz de l’époque, seul matériel existant, était se le procurait
nân (engendrer). Lavoisier ne s’en tint pas là et grosse, lourde et encombrante mais au moins, auprès d’un
démontra ensuite que la respiration, qui consomme les malades pouvaient rentrer chez eux. prestataire. Aujourd’hui, le patient teste la
de l’oxygène, dégage du gaz carbonique et produit L’oxygénothérapie était alors réservée aux cas machine chez lui, lors de ses différentes
de la chaleur, repose sur le même principe que la d’insuffisance respiratoire sévère, donc activités pour choisir la solution la plus adaptée
combustion du carbone. essentiellement aux bronchopathes à sa situation. Compte-tenu de l’offre de
chroniques. Pour eux, l’accès à l’oxygène matériel disponible, une oxygénothérapie très
L’utilisation de l’oxygène à des fins médicales débuta médical est une question de vie ou de mort. personnalisée est devenue la norme. »
dans les hôpitaux à l’arrière des tranchées de la
Première Guerre mondiale. Il s’agissait alors de trai-
ter la gangrène gazeuse, une maladie qui ronge les porta pas un grand succès thérapeutique. Par la nique obstructive sévère a été démontré à la fin des
tissus blessés et qui décimait quantité de soldats. Le suite et jusque dans les années soixante, l’oxygène années soixante-dix. Deux essais anglo-saxons, l’un
Professeur Vignat, médecin-chef d’une ambulance, médical fut cantonné au milieu hospitalier. aux États-Unis et l’autre en Angleterre, ont ainsi jeté
utilisait l’oxygène gazeux chaud sous pression pour les bases des indications actuelles de l’oxygène
obtenir un dessèchement des plaies. Le protocole DEUX ÉTUDES PRINCEPS médical. Le premier en date, baptisé NOTT
requérait toutefois un matériel adapté, dont le manie- L’intérêt de l’oxygénothérapie au long cours chez les (Nocturnal Oxygen Therapy Trial), mit en évidence
ment nécessitait un savoir-faire précis, et ne rem- malades atteints de broncho-pneumopathie chro- l’intérêt d’une prise d’oxygène aussi prolongée
SNITEM • LES INNOVATIONS TECHNOLOGIQUES MÉDICALES • 9
RESPIRATION • OXYGÉNOTHÉRAPIE
et régulière que possible en établissant qu’une ambiant. Mais l’appareil de la taille d’un petit meuble
oxygénothérapie de près de 24 heures sur 24 amé- restait encombrant et ne se déplaçait pas facile-
liore davantage l’espérance de vie des patients et ment. Il fallait se trouver à portée de flexible pour
leur qualité de vie que le même traitement unique- l’utiliser. Les patients insuffisants respiratoires les
ment nocturne. Le second, mené par le Medical plus gravement atteints pouvaient certes vivre chez
Resarch Council britannique, a établi que l’oxygéno- eux mais étaient contraints à une vie sédentaire. Qui
thérapie améliore significativement l’espérance de plus est, les extracteurs d’alors généraient un débit
vie des patients insuffisants respiratoires chroniques d’oxygène limité, ce qui restreignait leur portée et les
obstructifs graves par rapport à un groupe témoin rendait inadaptés pour le traitement des insuffi-
traité médicalement. Dès lors, la porte était grande sances respiratoires chroniques très graves. A
ouverte pour que se développe l’oxygénothérapie au l’époque, l’oxygène liquide, qui délivre l’oxygène à
long cours. Et les technologies se devaient d’évoluer haut débit, existait déjà mais il n’était disponible qu’à
rapidement pour assurer ces durées de traitement l’hôpital. Les choses changèrent en 1989, date à
dans les meilleures conditions de sécurité, d’ergo- laquelle l’oxygène liquide devint accessible à domi-
nomie et de confort. C’est ce qu’elles firent. En 1967, cile. Les patients qui le pouvaient s’équipèrent, par
sous l’impulsion des associations de patients, l’oxy- l’intermédiaire de prestataires, de ces grosses bon-
gène obtint des autorités sanitaires l’autorisation bonnes qu’il fallait brancher sur le secteur et remplir
d’être délivré à domicile. La forme gazeuse était Concentrateur d’oxygène transportable régulièrement. Non seulement ils disposaient ainsi
alors la seule disponible. Les bouteilles étaient d’un débit d’oxygène élevé, mais ils jouissaient enfin
lourdes, encombrantes et le risque d’explosion réel. fumer à proximité. L’arrivée des extracteurs à domi- d’une plus grande liberté de mouvement. Car l’oxy-
L’installation et la manipulation de ces équipements cile, en 1978, marqua une première avancée en gène liquide peut être transféré dans de petits réser-
requéraient beaucoup de précautions. Les patients matière de sécurité dans la mesure où il n’y avait plus voirs, transportables en bandoulière et contenant la
et leur entourage devaient notamment s’abstenir de lieu de stocker l’oxygène lequel est extrait de l’air quantité de traitement nécessaire pour quelques
ANNÉES FIN DES ANNÉES ANNÉES
1914-1918 1960 1967 1960 1970
Premières utilisations Premières oxygénothérapies Bouteilles d’oxygène à domicile pour Premiers Développement de
de l’oxygène à des fins médicales à l’hôpital pour des patients les patients insuffisants respiratoires concentrateurs l’oxygénothérapie liquide et
au moyen d’un matériel complexe atteints de poliomyélite (O2 gazeux en bouteilles) d’oxygène premiers appareils portatifs
10 • SNITEM • LES INNOVATIONS TECHNOLOGIQUES MÉDICALESRESPIRATION • OXYGÉNOTHÉRAPIE
100 000
Celui des concentrateurs classiques n’est guère plus
élevé mais il existe désormais des concentrateurs
haut débit susceptibles de fournir jusqu’à 9 litres
d’oxygène par minute. Quant à l’oxygène liquide
stocké au froid, il reste une bonne option pour les
En France, plus de 100 000 patients bénéficient
d’une oxygénothérapie à domicile. Celle-ci est à long terme patients très dépendants en raison de leur grande
pour plus de 90 % d’entre eux (source : HAS, avril 2012). capacité de stockage. A ce matériel fixe est toujours
associé un réservoir portable que le patient remplit
lui-même à partir de la source fixe. Les modèles
heures. Ils pouvaient enfin déambuler plus facile- actuels de réservoirs portables permettent de déli-
ment chez eux et à l’extérieur. L’oxygénothérapie dite vrer l’oxygène soit en débit continu, soit en mode
de déambulation était lancée. pulsé, c’est-à-dire à la demande lors de l’inspiration,
afin d’économiser l’oxygène. Selon le débit prescrit,
PRIORITÉ À L’AUTONOMIE ils procurent jusqu’à 7 heures d’autonomie.
Aujourd’hui, l’oxygène gazeux en bouteille est com-
primé à une pression de 200 bars. Les grands obus Du côté des patients, les attentes portent également
installés à domicile sont utilisés en secours en cas sur ce qui permet de rendre le système d’administra-
de panne du concentrateur ou de coupure de cou- tion le plus discret possible. C’est particulièrement
rant. D’autres, moins volumineux, peuvent être pla- important pour ceux qui doivent porter un masque
cés sur un chariot et suivre les déplacements du ou une lunette à oxygène quasiment en perma-
patient chez lui. Les plus petits pèsent environ 3 kilos nence, c’est-à-dire plus de 15 heures par jour, ce qui
et confèrent au patient une autonomie d’environ correspond à la plupart des prescriptions. Pour les
2 heures. Leur débit n’excède pas 3 litres par minute. situations particulières comme les urgences ou Suivi tcpO2
1978 1980-1981 1989 1997 2008 2012
Premiers Études NOTT et BMR Premières utilisation L’oxygène devient Prise en charge par l’Assurance maladie Prise en charge par l’Assurance
concentrateurs d’oxygène liquide un médicament de solutions alternatives à l’oxygène maladie des concentrateurs
à domicile à domicile liquide de déambulation portables et transportables
SNITEM • LES INNOVATIONS TECHNOLOGIQUES MÉDICALES • 11RESPIRATION • OXYGÉNOTHÉRAPIE
l’administration d’oxygène à haut débit, les
masques sont mieux adaptés. Ceux à venturi G per- • À SAVOIR
mettent de délivrer une pression très précise d’oxy-
•
gène. Les masques à haute concentration, équipés QUID DU CAISSON HYPERBARE ?
l’oxygénothérapie normobare G qui vise à
de valves, chassent l’air expiré de sorte que le patient Une autre approche de l’oxygénothérapie rétablir dans les poumons une pression
inhale toujours le débit de gaz frais. La lunette à oxy- consiste à administrer de l’oxygène médical partielle d’oxygène normale, le but du
gène, ou canule nasale, se présente quant à elle par voie respiratoire à une pression supérieure traitement hyperbare est de l’augmenter
sous la forme d’une tubulure munie de deux orifices à la pression atmosphérique. La personne est temporairement de manière importante. Cela a
à embout à placer au niveau des narines. La tubulure alors placée dans un caisson (ou chambre) pour conséquence d’élever le taux d’oxygène
passe derrière les oreilles, ce qui assure la fixation de hyperbare d’acier ou de polymère et inhale dissous dans le sang et de mieux distribuer ce
l’oxygène surpressurisé à l’aide d’un masque gaz dans les tissus qui en ont été privés. Elle
l’ensemble. Au fil des années, le dispositif a gagné en
pendant au moins 90 minutes. Les prémices constitue ainsi une réponse d’urgence à
flexibilité. Sa taille a été réduite. Aujourd’hui, elle ne
de l’oxygénothérapie hyperbare remontent à la certaines pathologies comme l’intoxication au
se tord plus et ne comprend plus ni latex ni bisphé- fin du XVIIe siècle mais l’utilisation scientifique monoxyde de carbone, l’embolie gazeuse
nol. Des accessoires ont ainsi vu le jour permettant des chambres hyperbares débute réellement mais aussi l’accident de décompression dont
de la masquer au mieux, en la fixant sur des mon- dans les années cinquante. Les progrès de la sont parfois victimes les plongeurs remontés
tures de lunettes par exemple. discipline doivent beaucoup au trop vite à la surface. Les séances en caisson
développement de la plongée sous-marine et hyperbare favorisent également la
UNE NOUVELLE GÉNÉRATION des connaissances acquises sur la physiologie cicatrisation, une propriété aujourd’hui mise à
DE CONCENTRATEURS PORTABLES de l’organisme humain en milieu profit pour soigner les ulcères du pied chez le
A ce stade, la recherche d’une meilleure autonomie subaquatique. A la différence de patient diabétique.
pour les patients dépendants de l’oxygène médical
reste une priorité. Des solutions alternatives à l’oxy-
gène liquide, et surtout moins onéreuses, com- Alors que les concentrateurs classiques s’appa- gène en continu, à débit moindre si tel est le besoin
mencent à s’imposer. Sont ainsi apparus il y a rentent à de petits meubles sur roulettes d’un poids du patient. La petite machine capable de délivrer
quelques années des systèmes qui couplent un compris entre 14 et 30 kilos, ceux-ci pèsent 4 kilos de l’oxygène à haut débit en continu, voilà ce que
compresseur à un concentrateur portable en ban- et fonctionnent avec des batteries au lithium comme les industriels voudraient à présent pouvoir propo-
doulière ou sur caddie. Le patient peut remplir lui- les téléphones portables. Ils se rechargent sur l’al- ser aux malades. Dans les années qui viennent,
même ses bouteilles. Les modèles actuels confèrent lume-cigare d’une voiture et peuvent être utilisés en ils espèrent aussi trouver une alternative au lithium,
de 2 à 5 heures d’autonomie. L’innovation la plus avion. Des perspectives s’ouvrent ainsi aux patients en équipant ces extracteurs d’une batterie solaire
récente concerne la mise au point de concentra- sous oxygène désormais à même de voyager avec par exemple. Voire remplacer la zéolithe, dont la
teurs à la fois portables et transportables qui sont leur équipement. Leur autonomie est maximale en ressource naturelle s’épuise, par un matériau de
l’aboutissement d’une course à la miniaturisation. mode pulsé mais ils peuvent aussi délivrer de l’oxy- synthèse. n
12 • SNITEM • LES INNOVATIONS TECHNOLOGIQUES MÉDICALESRESPIRATION • VENTILATION
VENTILATION À QUOI ÇA SERT ? modes de ventilation mécanique : l’invasive et la non
invasive, complémentaires l’une de l’autre. La venti-
Mimer
La ventilation mécanique consiste à suppléer ou à lation non invasive est souvent proposée aux per-
assister la respiration naturelle de la personne à sonnes les moins lourdement touchées, la
•
la subtile
l’aide d’un dispositif médical : le ventilateur (ou respi- trachéotomie G étant réservée à des patients insuffi-
rateur). Dans les services d’urgence et de réanima- sants respiratoires aigüs et à ceux dont la durée de
tion, on y a recours de manière transitoire pour traiter ventilation atteint 24 heures par jour du fait de la
mécanique les épisodes d’insuffisance respiratoire aigüe. A
domicile, elle concerne les patients en insuffisance
respiratoire chronique en raison d’une maladie neu-
sévérité de leur maladie. Les deux approches par-
tagent les mêmes objectifs : diminuer le travail des
muscles respiratoires, corriger les anomalies de la
romusculaire, d’une maladie de la cage thoracique, commande ventilatoire centrale, supprimer les évé-
L’histoire de la ventilation d’une Bronchopneumopathie chronique obstructive nements obstructifs des voies aériennes supérieures
mécanique moderne démarre (BPCO) ou d’une obésité massive. Pour certains de et ainsi favoriser la normalisation des gaz du
ces patients, le ventilateur est un véritable support sang.
dans les années cinquante de vie et leur sert jour et nuit. D’autres, moins dépen-
avec les grandes épidémies de dants, l’utilisent par intermittence. On distingue deux
poliomyélite. Support de vie
pour les uns, aide respiratoire
pour les autres, elle est le fruit
d’une série d’innovations qui
ont contribué à mettre à la
portée des patients à domicile
des ventilateurs de plus en plus
adaptés à leurs besoins.
Ventilateur support de vie et son masque
SNITEM • LES INNOVATIONS TECHNOLOGIQUES MÉDICALES • 13RESPIRATION • VENTILATION
COMMENT ÇA MARCHE ?
Tout système de ventilation mécanique se compose
d’une machine, le ventilateur, et d’une interface pour
délivrer l’air dans les poumons du patient et d’un
système de raccordement. Dans le cas d’une venti-
lation non invasive, l’air est délivré par l’intermédiaire
d’un masque nasal ou d’un masque facial ou d’un
embout buccal. Pour une ventilation invasive par
voie endotrachéale, l’air insufflé par le respirateur
arrive directement dans la trachée par le biais d’une
canule de trachéotomie. Ventilation invasive (intubation) Ventilation invasive (trachéotomie) Ventilation non invasive.
Masque sans fuite intentionnelle
médecin français, expérimentait sur lui-même le
UNE HISTOIRE D’INNOVATIONS
•
principe du spirophore G qu’il venait de mettre au
Spirophore, Pulmotor, Engström 150..., ces noms point. Il pensait en effet qu’une dépression exté-
sont étroitement liés aux débuts de la ventilation rieure appliquée sur les parois thoraciques pour
mécanique, évoquant une succession d’inventions obtenir leur dilatation serait un bon moyen de réta-
ingénieuses destinées à rétablir la fonction respira- blir la respiration chez les asphyxiés. « Je me suis
toire lorsque les organes dévolus à cette tâche placé à l’intérieur de l’appareil, expliquait-il. Ma poi-
n’en sont plus capables. En 1876, Eugène Wolliez, trine étant au repos, après une expiration et ma
Ventilation invasive
ANNÉES
1876 1952 1960 1967 1970 1979
Invention Premières ventilations mécaniques Premier ventilateur Prise en charge Apparition Premier ventilateur
du spirophore par voie endotrachéale pratiquées en pression positive de l’assistance des ventilateurs autonome en air
au Danemark utilisé en réanimation respiratoire à domicile barométriques
14 • SNITEM • LES INNOVATIONS TECHNOLOGIQUES MÉDICALESRESPIRATION • VENTILATION
glotte restant ouverte, je fais signe de l’œil pour die jusqu’à ce qu’un médecin danois eût l’idée de
qu’on fasse l’inspiration. Aussitôt je fais malgré moi libérer les voies aériennes en pratiquant une tra-
une inspiration brusque, bruyante et quand on chéotomie. En quelques mois, la mortalité chuta. En
relève le levier je fais de même une expiration invo- France notamment, la ventilation par voie endotra-
lontaire. » Quelque cinquante ans plus tard, naquit chéale, ou ventilation invasive, devint alors la règle
le poumon d’acier qui repose sur le même principe. pour traiter les paralysies respiratoires. Au début
Le patient est allongé dans la machine. La variation des années soixante, une autre étape fut franchie
de pression à l’intérieur est obtenue grâce à un lorsque fut mis au point l’Engström 150, premier
soufflet. Quand la pression descend en dessous de ventilateur en pression positive ainsi dénommé car
celle des poumons, l’air extérieur est aspiré par les il délivrait une pression d’air préréglée supérieure à
voies aériennes supérieures. On parle alors de pres- celle qui règne dans les poumons. Les premiers
sion négative. « Il est juste de rappeler que cet appa- appareils du genre étaient à soufflet et utilisaient
reil dut sa promotion à Lord Nuffield, constructeur l’oxygène comprimé comme force motrice. Ces Canule pour
automobile et généreux donateur, qui consacra sa ventilateurs avaient certes le gabarit d’une armoire, patient ventilé
fortune de milliardaire à équiper en « iron lung » la mais l’avancée était considérable car elle permettait
quasi totalité des hôpitaux américains », souligne le au patient trachéotomisé de quitter son poumon
Pr Claude Chopin, ancien Chef de service de réani- d’acier. En 1967, un enfant de sept ans ventilé de la bruyant. Ces années virent la mise au point de la
mation au CHRU de Lille. Dans les années cin- sorte regagna son domicile, bientôt suivi par beau- pression expiratoire positive (PEEP – Positive End
quante, lors des épidémies de poliomyélite qui coup d’autres. Un progrès énorme en terme de Expiratory Pressure, en anglais). Utilisés dès 1972,
touchèrent l’Amérique et l’Europe, des milliers de qualité de vie. Dans les années soixante-dix, les ces appareils améliorèrent l’efficacité de la ventila-
malades bénéficièrent de ce traitement lourd et soufflets furent progressivement remplacés par des tion en maintenant une pression résiduelle dans les
coûteux. La majorité succomba toutefois à la mala- turbines. Le système était plus souple et moins voies aériennes pendant l’expiration. La fin de
DÉBUT DES ANNÉES FIN DES ANNÉES ANNÉES
1980 1996 1990 2000 2006
Naissance de la ventilation Débuts de la stimulation Essor de la ventilation non Essor de la La HAS publie ses recommandations sur les
non invasive (au masque) phrénique en France invasive en réanimation ventilation non modalités pratiques de la ventilation non invasive
invasive à domicile à domicile dans les maladies neuromusculaires
SNITEM • LES INNOVATIONS TECHNOLOGIQUES MÉDICALES • 15RESPIRATION • VENTILATION
60 000
la décennie fut également marquée par la mise Alors que le Professeur Sullivan mit au point en
sur le marché, en 1979, du premier ventilateur auto- •
Australie un dispositif de pression positive continue G
nome en air. L’appareil n’avait pas besoin d’être ou PPC, l’équipe du Dr Yves Rideau à Poitiers fut la
branché sur le secteur électrique, ce qui facilitait première à apposer un masque à un patient atteint
grandement son utilisation à domicile. Pour autant, d’une myopathie de Duchenne pour le ventiler. « La C’est, en France, en 2011, le nombre de patients traités
pneumologues et réanimateurs ne s’en tinrent pas ventilation non invasive est née à ce moment-là », par ventilation mécanique à domicile.
là et cherchèrent des alternatives à la ventilation insiste le Dr Jésus Gonzalez-Bermejo, pneumo-
invasive, toujours seule en lice. De fait, l’ouverture logue à l’hôpital de la Pitié-Salpêtrière à Paris. Dans
endotrachéale limite la parole, gêne la déglutition et les années qui suivirent, tandis que la pression posi- ventilation mécanique était alors de moins en moins
l’intubation favorise les infections. « Les premiers tive continue s’imposait comme le traitement de vue comme une prothèse ventilatoire et de plus en
essais de ventilation non invasive par masque ont référence du syndrome des apnées du sommeil, la plus comme un support à la ventilation naturelle.
été effectués au milieu des années soixante mais ne ventilation non invasive se développa d’abord dans Aussi le développement visait-il à trouver un moyen
sont pas poursuivis du fait de l’absence de masques les services de réanimation où elle était de plus en d’améliorer la synchronisation entre l’effort du
adaptés pour le long terme. De même, la ventilation plus utilisée pour les patients atteints de patient et l’insufflation du ventilateur. Les appareils
par embout buccal ou pipette est restée confiden- Bronchopneum opathie obstructive (BPCO). A commencèrent à être équipés de dispositifs d’aide
tielle tout au long des années soixante-dix », raconte domicile, elle concernait uniquement les patients inspiratoire, comme les valves : plus l’effort du
le Pr Jean-François Muir. Les choses changèrent atteints d’une myopathie de Duchenne et ceux qui malade pour inspirer était important, plus la valve
radicalement au début des années quatre-vingt. présentaient des séquelles d’une poliomyélite. La s’ouvrait, augmentant ainsi le débit d’air.
Respirateur à domicile Ventilateur mixte Ventilateur support de vie Ventilateur interventions mobiles
16 • SNITEM • LES INNOVATIONS TECHNOLOGIQUES MÉDICALESRESPIRATION • VENTILATION
DES APPAREILS PLUS SÛRS
ET PLUS ERGONOMIQUES ÉCLAIRAGE
Au tournant du siècle, les indications de la ventila-
tion non invasive à domicile évoluèrent. Elle fut uti- « Les indications de la stimulation phrénique sont en train
lisée massivement chez trois nouvelles populations de s’étendre »
de patients en France : ceux atteints de BPCO, les
obèses et, à partir de 2006, les patients souffrant de Dr Jésus GONZALEZ-BERMEJO, que la ventilation
sclérose latérale amyotrophique. Aujourd’hui, les Pneumologue à l’hôpital de la Pitié-Salpêtrière mécanique externe.
machines sont plus petites et moins lourdes. La (Paris), responsable des appareillages Pour autant, les
respiratoires. dispositifs de stimulation
miniaturisation est passée par là. Les batteries
phrénique n’incluent pas
actuelles au lithium confèrent une autonomie de
« La stimulation phrénique consiste à implanter d’alarme d’efficacité du
plusieurs heures voire d’une journée complète. Les
au niveau du nerf phrénique un stimulateur stimulateur. Les patients
ventilateurs, équipés de systèmes d’alarme, sont
électrique commandé depuis un boîtier implantés ne peuvent
plus sûrs. Autant d’évolutions qui impactent direc-
externe, de manière à déclencher les donc pas encore se
tement la qualité de vie des patients insuffisants mouvements du diaphragme, principal muscle passer complètement de leur trachéotomie.
respiratoires chroniques devenus beaucoup plus respiratoire. La technique a commencé à être Trois études sont en cours, dont une à la
mobiles, qu’ils soient trachéotomisés ou ventilés par pratiquée en France au milieu des années Pitié-Salpêtrière, sur des patients atteints de
masque. Qui plus est, l’ergonomie des appareils a quatre-vingt-dix à la demande de chirurgiens- sclérose latérale amyotrophique pour voir si la
été améliorée afin d’en faciliter la prise en main par orthopédistes qui voyaient beaucoup de stimulation phrénique est en mesure de ralentir
les médecins. « Compte tenu du nombre de patients blessés médullaires. Elle est actuellement la dégradation du muscle diaphragmatique. Par
concernés, la ventilation non invasive n’est plus, validée dans cette indication et en cas ailleurs, des travaux récents menés à Paris
désormais, un traitement d’expert. Elle doit être d’hypoventilation d’origine centrale (syndrome sur des brebis ont montré que la stimulation
accessible à tous les pneumologues. Pour cela d’Ondine). Actuellement, deux types de appliquée lors d’une ventilation mécanique
il faut des interfaces plus convivales et intuitives, dispositifs existent pour stimuler le nerf maintient une bonne activité du diaphragme.
lesquelles commencent à arriver », explique le phrénique : la voie thoracique et la voie Ces résultats ouvrent des perspectives pour
Docteur Gonzalez-Bermejo. laparoscopique. Ils diffèrent par leur prix et leur l’utilisation de la stimulation phrénique dans le
voie d’abord mais leurs indications et contre- champ de la réanimation. Enfin, si on parvient à
Au cours des années 2000, alors que le marché de indications sont les mêmes. L’évaluation développer des voies d’abord plus simples, via
la PPC explosait, les masques s’améliorèrent et la effectuée par la Haute autorité de santé (HAS) la veine cave notamment, la technique pourrait
ventilation non invasive profita de ces évolutions. en 2012 montre que la stimulation phrénique constituer une solution de ventilation
Les industriels développèrent des systèmes pour permet d’obtenir une ventilation aussi efficace temporaire en post opératoire. »
compenser les fuites d’air et assurer ainsi l’effi-
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