Pour plus de détail, voir arXiv.
Nous présentons ici le concept du Respirateur Artificiel Milan « Mechanical Ventilator Milano » (MVM). C’est un respirateur mécanique innovant, pensé pour être produit en grande série, rapidement et à bas cout, en réponse à la pénurie créée dans de nombreux pays par la pandémie mondiale de COVID-19.
Le MVM est inspiré du respirateur de Manley, inventé en 1961 par Roger Manley. L’idée principale est « d’utiliser la pression du mélange de gaz produit par l’instrument d’anesthésie comme force motrice d’un appareil simple assurant la ventilation des poumons du patient au bloc opératoire ». De la même façon, le MVM est conçu comme le plus simplement possible. Il intègre néanmoins des avancées techniques proposées par des anesthésistes participant au projet et travaillant dans les centres médicaux de Lombardie, la région de l’Italie la plus touchée par la pandémie. Le fils de feu Roger Manley, John Manley, a écrit à la collaboration : « C’est formidable de voir que son travail a encore le potentiel d’aider les gens aujourd’hui. »
A l’origine, un article fut publié sur arXiv/medRxiv pour toucher la plus large audience possible et permettre d’obtenir rapidement un retour d’information de la part des communautés médicales et scientifiques. L’idée était d’accélérer l’évaluation, l’amélioration et potentiellement le déploiement.
Le concept fut ensuite optimisé pour permettre une production en série, dans des délais courts et pour un coût limité, en utilisant des composants prêts à l’emploi et disponibles chez les revendeurs du monde entier. Pour fonctionner, le MVM nécessite uniquement une source d’oxygène (ou d’air médical) comprimé et une alimentation électrique. Une unité de contrôle et de surveillance est connectée à un (ou plusieurs) MVM par un Wifi ce qui limite le nombre de connections nécessaires.
Le MVM utilise des vannes électropneumatiques plutôt que des interrupteurs mécaniques. Réduite à sa plus simple expression, la partie mécanique de l’instrument utilise des pièces de grande série, facile à obtenir. Cela permet de passer rapidement du développement à la production de série de respirateurs sûrs et fiables destinés aux hôpitaux et aux patients du monde entier. La conception modulaire permet de remplacer les différentes pièces en fonction de leur disponibilité sur le terrain.
Le MVM est conçu pour fonctionner en ventilation à pression contrôlée, qui semble être idéale pour les patients atteints du COVID-19 : une pression trop importante pourrait endommager davantage les poumons. Il peut être utilisé avec des patients ne pouvant pas respirer par eux-mêmes ou bien comme aide respiratoire.
Le système se connecte directement sur une ligne pressurisée d’oxygène ou d’air médical et utilise la régulation du flux pour apporter le gaz au patient à la pression requise pour le traitement. Le contrôle de la pression à la fin du cycle d’expiration est assuré par l’écoulement de l’air à travers une soupape réglable qui définit la pression positive minimum en fin du cycle d’expiration (positive end-expiratory pressure, PEEP). La ligne d’inspiration passe par une autre soupape réglable qui garantit que la pression maximum de l’air délivré au patient ne dépasse pas une valeur prédéfinie.
Illustration du ventilateur MVM.
Pour l’heure, le MVM n’est pas un instrument médical certifié. Les premiers prototypes sont en court de fabrication par une équipe d’ingénieurs, de scientifiques et d’expert informatiques.
La collaboration a mis en route le projet sur ses fonds propres. Lorsque la conception passera des prototypes au modèle final, qui doit être certifié dans chaque pays d’utilisation, et éventuellement à la fabrication et à la distribution, des fonds supplémentaires seront demandés à chaque pays.
Un prototype a été testé sur un poumon en silicone ALS-5000 à l’Ospedale San Gerardo de Monza (Italie) pour vérifier sa conformité aux contraintes cliniques. Des certifications médicales sont préparées pour l’Europe (ISS), les USA (FDA) et le Canada (Santé Canada). Le system a été conçu en suivant les recommandations de l’Agence de Régulation des produits de Médecine et de Sante du Royaumes Unis : “Rapidly Manufactured Ventilator System” ( https://tinyurl.com/v8xn9j4).