DESCRIPTION DES SYSTÈMES ANESTHÉ SIQUES

DESCRIPTION DES SYSTÈMES ANESTHÉ SIQUES

Les principaux critères d'un bon système anesthésique sont : un espace mort minime, des résistances inspiratoires et expiratoires et une compliance faibles, l'absence de réinhalation de gaz expirés non débarrassés de CO2, un coefficient d'utilisation des gaz frais élevé, la possibilité d'une ventilation spontanée, assistée et contrôlée.

Les systèmes anesthésiques sont nombreux et de types très différents. Ils peuvent être

classés d'un point de vue fonctionnel et d'un point de vue technique ou organique.

La classification fonctionnelle est basée sur leur physiologie, c'est-à-dire leur fonctionnement, leurs effets ventilatoires, sans tenir compte de leur anatomie. Il existe plusieurs classifications contradictoires basées soit sur l'existence ou non de réinhalation de gaz expirés, soit sur l'élimination ou non du CO2 dans les gaz expirés réinhalés. La classification en systèmes " ouverts ", " semi-ouverts ", " semi-fermés " et " fermés " se heurte au manque de consensus sur la signification des trois premiers de ces termes.

La classification technique se base sur l'anatomie, c'est-à-dire la construction des systèmes, sans tenir compte de leurs effets ventilatoires.

Une solution intermédiaire consiste à caractériser un système par son anatomie ou sa dénomination, ainsi que son débit d'alimentation en gaz frais.

Trois grandes catégories de systèmes anesthésiques peuvent être distinguées : les systèmes sans réinhalation, les systèmes avec réinhalation sans absorption du CO2, les systèmes avec réinhalation et absorption du CO2. Des ventilateurs peuvent les actionner.

Systèmes sans réinhalation de gaz expirés

Ces systèmes comportent une valve de non-réinhalation (valve NR), qui dirige les gaz frais dans les voies aériennes et rejette les gaz expirés dans l'air ambiant. Ils permettent la ventilation spontanée, assistée, contrôlée. Ils sont utilisés tant en anesthésie qu'en réanimation [15].

Valves de non-réinhalation

Celles-ci (valve antiretour, valve de non-réinspiration, " non rebreathing valve ") comportent trois segments assemblés en T : un segment inspiratoire, un segment patient, commun aux gaz inspirés et expirés, constituant l'espace mort de la valve, et un segment expiratoire qui évacue les gaz expirés à l'extérieur. Elles comportent un ou plusieurs clapets ou valvule(s) mobilisé(s) par le flux de gaz, imposant à celui-ci un sens unique de circulation : gaz frais patient air ambiant [90].

La valve NR idéale doit avoir de très faibles pressions d'ouverture et de fermeture du(des) clapet(s). Il ne doit pas exister de " fuites en avant ", avec, en début d'insufflation, passage de gaz insufflés dans le segment expiratoire, ni " fuites en arrière ", avec, en début d'expiration, passage de gaz expirés dans le segment inspiratoire [104].

La valve NR doit avoir des résistances faibles, un espace mort minime, être légère, transparente, facile à nettoyer et à stériliser.

Valves Ambu®

Les valves Ambu® comportent la valve Ambu E®, la valve Ambu-Hesse®, la valve Ambu Mark III®, la valve Ambu Mark III® à 1 clapet et la valve Ambu Paedi®  (fig. 8). Toutes sont démontables.

La valve Ambu E® a un espace mort de 12 ml. Elle oppose peu de résistances au passage des gaz (0,6 à 2,1 cmH2O pour des débits de 5 à 40 l·min-1).

La valve Ambu-Hesse® se caractérise par des résistances encore plus faibles (0,3 à 0,7 cmH2O pour des débits de 5 à 40 l·min-1), du fait d'une plus grande section des conduits.

Son espace mort est égal à 17 ml.

La valve Ambu Mark III® a un espace mort de 6 ml. Elle oppose peu de résistances au

passage des gaz (environ 1,5 cmH2O pour des débits de 50 l·min-1). Elle peut être utilisée chez l'enfant à partir de 3 ans, ou d'environ 15 kg de poids corporel. Elle n'expose pas au risque d'un clapet desserti ou remonté de façon incorrecte.

La valve Ambu Mark III® à un clapet dispose d'un seul clapet, inséré sur l'orifice interne du segment inspiratoire qu'il obture en alternance avec l'orifice interne du segment expiratoire avec lequel le clapet est en rapport par son autre face. Le segment expiratoire ne dispose pas d'un clapet obturant son orifice externe. De ce fait, le patient peut inspirer de l'air ambiant si au moment de l'inspiration aucun gaz n'arrive par le segment inspiratoire.

L'espace mort de la valve est égal à 8 ml. Les résistances sont inférieures à 1 cmH2O pour des débits de 15 l·min-1.

La valve Ambu Paedi®, à usage pédiatrique, comporte une valve d'échappement qui s'ouvre pour des pressions dépassant environ 30 cmH2O. Celle-ci consiste en un disque obturateur métallique retenu par un aimant annulaire et qui se soulève sous l'effet de la pression des gaz. L'espace mort de la valve est de 0,8 ml. Du fait du petit calibre des

conduits et des clapets, les résistances sont relativement importantes (1 à 5,5 cmH2O pour des débits de 5 à 20 l·min-1). Il peut, de ce fait, se produire une fuite en avant dans le segment expiratoire si, en début d'insufflation, la montée en pression est insuffisante.

Valve de Ruben®

La valve de Ruben® [27, 102] a un espace mort de 9 ml  (fig. 9). Elle oppose peu de résistances au passage des gaz (0,2 cmH2O pour un débit de gaz de 50 l·min-1). Avec l'usure, les résistances peuvent atteindre 3,5 cmH2O. Elle n'est pas conçue pour être démontée de façon habituelle. De nombreuses erreurs sont possibles si le remontage n'est pas fait par des mains expertes. Elle est plus fragile que la valve Ambu®. Le va-et-vient correct de la tige-guide peut être freiné, voire bloqué par des sécrétions, dont la présence débit de gaz frais par le segment inspiratoire peut bloquer l'obturateur en position inspiratoire, empêchant ainsi toute expiration.

Valve de Digby-Leigh®

Elle est destinée à l'anesthésie pédiatrique [98]  (fig. 10). Du fait de ses résistances aux

débits de gaz élevés, elle ne doit pas être utilisée chez l'adulte. L'espace mort est de 7 ml.

Le cliquetis engendré par les mouvements du disque renseigne sur la ventilation. Elle ne

fonctionne correctement que si les trois segments sont dans un plan vertical, le segment

expiratoire étant au zénith. Elle se démonte et se nettoie facilement.

Un retour partiel des gaz expirés dans le segment inspiratoire, donc une réinhalation, peut se produire quand, par suite de l'usure, le clapet n'obture plus l'orifice de ce segment de façon étanche.

Valve Laerdal®

Elle comporte deux clapets en Silastic®  (fig. 11). Le clapet inspiratoire est en forme de

museau de tanche ou de bec de canard, entouré d'une collerette. Le clapet expiratoire a

une forme d'anneau. L'espace mort de la valve est de 9 ml et les résistances au passage

des gaz sont très faibles. Elle peut être dotée d'une valve de surpression.

Autres valves de non-réinhalation

Diverses autres valves entrent dans cette catégorie [90].

Systèmes avec valve de non-réinhalation

Les systèmes avec valve NR sont simples, légers et peu encombrants, faciles d'entretien,

bon marché  (fig. 12). Leurs compliances, résistances et constantes de temps sont peu

élevées.

L'avantage principal est l'inhalation ou l'insufflation d'un mélange gazeux ne contenant pas de gaz expiré, donc de composition constante et connue puisqu'elle correspond à celle du mélange de gaz frais. Quand le système est équipé d'un ballon autogonflable, donc capable de prélever de l'air ambiant, il permet de réaliser une anesthésie et une ventilation contrôlée manuelle, en l'absence de gaz comprimés et d'électricité.

Le principal inconvénient est celui de la non-réinhalation, en particulier, la consommation élevée de gaz frais, qui correspond à celle de la ventilation-minute, ainsi que l'administration de gaz froids et secs, donc une perte de chaleur et d'eau, et la pollution.

De plus, les dispositifs avec valve NR n'informent pas sur la ventilation effective du patient, à moins de comporter un spiromètre sur la branche expiratoire. En cas de ventilation spontanée, une variation de ventilation impose un réajustement des débitmètres, pour éviter soit un collapsus du ballon ou la prise d'air additionnel (quand le débit de gaz frais est inférieur à la ventilation-minute), soit une surdistension du ballon dans le cas inverse (à moins que l'alimentation en gaz frais se fasse par un réservoir d'amont). Certains modèles exposent à un barotraumatisme si le montage d'un clapet est incorrect. Avec l'usure, l'onde de pression (amplitude et pente) requise pour la fermeture des clapets augmente. Il se produit alors des " fuites en avant " et/ou des " fuites en arrière ".

Systèmes avec ballon ordinaire

Ce système, le plus simple de ce groupe, comporte une valve NR, un ballon ordinaire relié effectivement reçu par le patient.

Ce système permet d'évaluer la ventilation-minute (VE), à partir des valeurs affichées sur les débitmètres alimentant le ballon, c'est-à-dire le débit de gaz frais (DGF). En effet si DGF = VE, les variations de volume du ballon restent constantes dans le temps. Si DGF > VE, le ballon se distend progressivement et un accident d'hyperpression peut survenir. A l'inverse, si DGF < VE, le ballon se collabe progressivement.

L'interposition d'un tuyau annelé permet d'éloigner la valve du ballon et celle d'une valve d'échappement de prévenir les accidents d'hyperpression.

La FiO2 peut être monitorée par un analyseur à réponse lente, placé entre la sortie du système d'alimentation en gaz frais et le ballon [28].

Systèmes avec ballon autogonflable

Le remplacement du ballon ordinaire par un ballon autogonflable ou autoremplisseur, de type Ambu® ou Laerdal® par exemple, avec une valve d'entrée d'air, permet la ventilation avec de l'air ambiant, éventuellement enrichi en O2 et/ou en gaz et/ou en vapeur anesthésique.

Quand le ballon est directement alimenté par le débit continu de gaz frais, les mêmes problèmes se posent qu'avec le système précédent. De plus, par suite de l'entrée d'air, l'utilisateur perd souvent la maîtrise de la composition du mélange gazeux administré. Il est, de ce fait, difficile d'administrer de l'O2 pur, à moins d'occlure l'entrée d'air. Enfin, la valve à bille, qui équipe l'entrée de gaz frais pour empêcher une fuite en sens contraire quand le ballon est comprimé, a souvent une pression d'ouverture élevée, nécessitant des pressions d'entrée en rapport. Ceci entraîne un important risque de fuite d'O2 si le système d'alimentation n'est pas suffisamment étanche [55].

C'est pourquoi les ballons autogonflables sont maintenant équipés d'un réservoir de gaz, ou enrichisseur, ou économiseur, fixé sur l'entrée d'air. De cette façon, de l'air ne peut être aspiré par le ballon que si celui-ci a préalablement vidé le réservoir de son contenu. Le réservoir a une capacité légèrement supérieure à celle du ballon, pour permettre l'administration exclusive de gaz autres que l'air, en particulier d'O2 pur.

Le réservoir de gaz frais peut être un tuyau annelé alimenté en gaz à son extrémité

proximale et ouvert à son extrémité distale, de façon à laisser échapper l'excédent de gaz frais à l'extérieur, ou permettre l'entrée d'air en cas de déficit en gaz frais. C'est le réservoir le plus simple et le moins exposé au risque de panne. A l'inverse, il est encombrant.

Le réservoir peut aussi être une poche souple fermée. Celle-ci est plus compacte, mais plus complexe. Elle doit en effet disposer de deux valves, l'une permettant aux gaz excédentaires de s'échapper à l'extérieur et l'autre à l'air ambiant d'y pénétrer, si le débit de gaz frais est inférieur à la ventilation-minute. Ce réservoir est plus exposé au risque de panne. De plus, il oppose plus de résistances à l'entrée d'air ambiant et allonge ainsi la durée de la " diastole " requise pour le remplissage du ballon autogonflable.

Dans le cas des systèmes avec ballon autogonflable, la surveillance de la FiO2 impose, du fait de la possibilité d'aspiration d'air, un analyseur d'O2 à réponse rapide, avec prélèvement du gaz échantillon à la jonction valve NR-patient.

Systèmes avec ballon autogonflable et vaporisateur " draw-over "

Ces systèmes comportent une valve NR, un ballon autogonflable, un tuyau annelé, un à deux vaporisateurs de type " draw-over ", un réservoir alimenté en O2 à partir d'un obus ou d'un concentrateur, évitant un accident d'hyperpression tout en permettant une entrée d'air ambiant [94].

Les deux dispositifs les plus connus sont le " Triservice anaesthetic apparatus® " de Penlon [56, 78], et le PAC® " range portable anaesthesia system " de Ohmeda [17, 61].

Système avec ventilateur

Un ventilateur peut insuffler un mélange de gaz et de vapeur anesthésique dans un segment inspiratoire se terminant par une valve NR (cf. " Ventilateurs " fascicule 36-100- B-40). C'est le système anesthésique avec ventilation automatique le plus simple. En début d'insufflation, la montée en pression doit avoir une pente suffisamment raide pour éviter des " fuites en avant " au niveau de la valve NR. Les valves NR télécommandées par le ventilateur n'exposent pas à ce risque.

Systèmes avec réinhalation de gaz expirés sans absorption du gaz carbonique

Les systèmes avec réinhalation de gaz expirés non épurés en CO2, ou systèmes semiouverts, sont ceux entrant dans la classification de Mapleson [79], qui rassemble 5 systèmes (A-E), auxquels Willis et coll. [116] ont ajouté un système F, correspondant, selon le siège de l'orifice d'échappement des gaz, au système de Jackson-Rees ou au système de Kuhn (fig. 13) [15, 93].

Ce sont des systèmes en ligne fonctionnant en va-et-vient et dépourvus d'absorbeur de

CO2, de valves unidirectionnelles et de valves de non-réinhalation. Du fait de l'absence de séparation entre gaz inspirés et gaz expirés, il se produit une réinhalation dont l'importance dépend de l'anatomie du système, de la ventilation-minute, de la fréquence respiratoire et du rapport I/E, du débit de gaz frais et du mode ventilatoire (ventilation spontanée ou contrôlée). La réinhalation est d'autant plus importante que le débit de gaz frais est faible et/ou la ventilation-minute élevée [25]. La composition des gaz inhalés est d'autant plus différente de celle du mélange de gaz frais que le débit de celui-ci est faible.

les systèmes entrant dans la classification de Mapleson sont simples, légers, solides, peu encombrants et faciles d'entretien. Leurs compliances, résistances et constante de temps sont faibles. Certains sont particulièrement bien adaptés à des actes particuliers (système de Bain), ou à l'enfant (système de Jackson-Rees et système de Kuhn).

A l'inverse, ce sont de grands consommateurs de gaz correspondant en moyenne à 2 à 3

fois la ventilation-minute, donc 2 à 3 fois plus que les systèmes avec valve de nonréinhalation, pour éviter une réinhalation significative de CO2. C'est pourquoi ils ont aussi été appelés " carbon dioxide washout systems ", par opposition aux " carbon dioxide absorption systems ". Le débit élevé de gaz frais entraîne une importante perte de chaleur et d'eau, ainsi qu'une pollution accrue.

Des dérivés de ces systèmes sont apparus qui auraient l'avantage d'être plus performants, en permettant une hématose correcte avec un débit de gaz frais à peine supérieur à la ventilation-minute et de fonctionner de façon acceptable en ventilation spontanée et contrôlée. Il s'agit notamment des systèmes de Lack, PFS, EAR, ADE et Hafnia.

La mesure de la FiO2 délivrée par les systèmes de la classification de Mapleson et leurs

dérivés requiert un analyseur d'O2 à réponse rapide, placé au niveau de la jonction du

système avec le patient. Un capnographe permet d'adapter le mode ventilatoire, de façon

à prévenir une réinhalation excessive [85].

Système A et dérivés

Il inclut le système de Magill et ses dérivés.

Système de Magill

Il comporte une entrée de gaz frais et un ballon, séparés de la valve d'échappement et du

(fig. 14). La présence d'une pause expiratoire joue un rôle déterminant, car pendant

celle-ci le tuyau annelé est balayé par le flux de gaz frais. Les résistances inspiratoires et expiratoires sont très faibles [80].

L'espace mort d'appareillage va du patient jusqu'à la valve d'échappement. Il contient du

gaz alvéolaire qui sera réinhalé. Mais ce volume est trop faible pour être réellement préjudiciable.

L'espace mort modifiable se situe au niveau du tuyau annelé et du ballon. Il est nul quand

le rapport débit gaz frais/ventilation-minute est égal ou supérieur à 0,7 à 1 selon les auteurs. Comme la réinhalation de CO2 se produit en début d'inspiration, le capnogramme rejoint néanmoins la ligne du zéro.

Pour prévenir une réinhalation significative en ventilation spontanée, il est recommandé

d'administrer un débit de gaz frais correspondant à au moins 80 à 90 % de la ventilationminute.

Le risque de réinhalation est particulièrement grand en ventilation contrôlée. Sa prévention oblige à recourir à un débit de gaz frais égal ou supérieur à 20 l·min-1. De ce fait, on considère que, par rapport aux autres systèmes de la classification de Mapleson, le système de Magill est le mieux adapté à l'utilisation en ventilation spontanée et le moins adapté à la ventilation contrôlée [84, 110].

Système de Lack

Ce système, dérivé du précédent, permet un meilleur accès à la valve d'échappement et l'évacuation des gaz excédentaires dans un système antipollution (fig. 13 A') [69]. Le système original (Lack 1) est un système coaxial, long de 150 cm, équivalent à un système de Bain inversé. Le tuyau central a un diamètre intérieur de 14 mm, pour permettre une circulation facile des gaz expirés vers la valve d'échappement. Le tuyau externe, qui communique avec l'arrivée de gaz frais et le ballon, a un diamètre intérieur de 28 mm [1, 84].

Une version plus récente est le système parallèle (Lack 2) avec tuyau expiratoire situé en

dehors du tuyau inspiratoire [64, 80, 100].

Autres systèmes dérivés du système A de Mapleson

Un certain nombre d'autres dérivés ont été proposés : le " preferential flow system " (PFS) de Miller [86] ; les " enclosed afferent reservoir breathing systems " (EAR) [34, 39, 62, 82, 83], avec ses deux versions : le " enclosed Mapleson A breathing system " (EMA) de Miller et Miller [86], le " enclosed preferential flow system " (EPF) de Voss [86, 113].

Système B de Mapleson

Il diffère du précédent par le fait que l'alimentation en gaz frais s'effectue à proximité du

patient (fig. 13 B).

En ventilation spontanée, le mélange de gaz expiré et de gaz frais pénètre dans le tuyau

annelé et le ballon lors de l'expiration. La valve d'échappement s'ouvre quand une pression préréglée est atteinte, laissant échapper un mélange enrichi en gaz frais, par suite de la proximité de l'entrée de gaz frais. Lors de l'inspiration, la valve d'échappement reste fermée et le patient reçoit le mélange précédent, enrichi d'une fraction supplémentaire de gaz frais. Quand le volume courant dépasse celui du tuyau annelé, additionné de la quantité de gaz frais délivré pendant la durée de l'inspiration, des gaz provenant du ballon sont réinhalés. Pour prévenir la réinhalation, le débit de gaz frais doit être égal ou supérieur au double de la ventilation-minute.

En ventilation assistée ou contrôlée, la cinétique des gaz est similaire à celle observée en ventilation spontanée. Là-aussi, une alimentation en gaz frais au moins double de la ventilation-minute est requise pour éviter une réinhalation excessive.

Système C de Mapleson

Celui-ci diffère du système B par l'absence de tuyau annelé (fig. 13 C). Le ballon est

directement branché sur l'arrivée de gaz frais. Ce système est identique au circuit va-etvient de Waters, dépourvu d'absorbeur de CO2.

Par suite de l'absence du tuyau annelé, les gaz expirés pénètrent en masse dans le ballon

et la proportion de gaz alvéolaire réinhalé est particulièrement élevée. Pour prévenir cette réinhalation, le débit de gaz frais doit dépasser le double, voire le triple, de la ventilationminute.

Système D de Mapleson et sa variante, le système de Bain

Système D

Le système D de Mapleson diffère du système A par le fait que l'alimentation en gaz frais

s'effectue à proximité du patient, alors que la valve d'échappement est à l'autre extrémité, près du ballon (fig. 13 D). Cette position facilite le réglage de la valve, ainsi que l'utilisation d'un système antipollution [36].

En ventilation spontanée, les gaz expirés, mélangés à du gaz frais, pénètrent dans le tuyau annelé et éventuellement dans le ballon. En cas de pause expiratoire, le flux de gaz frais va remplir le ballon et quand la pression d'ouverture de la valve d'échappement est atteinte, une fraction de ce mélange est rejetée. Pendant l'inspiration, le sujet reçoit le mélange précédent, plus ou moins enrichi en gaz frais, accumulé dans le tuyau annelé ou délivré par le système d'alimentation. Sa composition dépend de trois facteurs : le débit de gaz frais (plus il est élevé, plus il va rincer le tuyau annelé et chasser les gaz par la valve d'échappement) ; la durée de la pause expiratoire, pendant laquelle le tuyau annelé se remplit de gaz frais (plus elle est longue, meilleur sera le rinçage du tuyau annelé) ; le volume courant (plus il est grand, plus la fraction de gaz réinhalée sera

importante).

En ventilation assistée ou contrôlée, le système permet d'insuffler pratiquement tout le mélange de gaz frais présent dans le circuit, les gaz expirés ayant été rejetés par la valve d'échappement. Vu l'importance des volumes courants habituellement utilisés, il faut assurer une alimentation en gaz frais pouvant atteindre 20 l·min-1. Parmi les systèmes de Mapleson, il paraît être le mieux adapté à la ventilation contrôlée et le moins bien à la ventilation spontanée, contrairement au système A.

Système de Bain

C'est un dérivé du système D de Mapleson, dont il diffère essentiellement par le fait que le tuyau d'alimentation en gaz frais chemine à l'intérieur du système, d'où le terme de système coaxial (fig. 13 D) [7]. Le tuyau annelé externe a un diamètre de 22 mm, une longueur d'environ 180 cm, une capacité de l'ordre de 500 à 600 ml (fig. 15). Il achemine le mélange de gaz expirés et de gaz frais, pénétrant dans le circuit pendant l'expiration, vers l'extrémité proximale du système où se trouvent la valve d'échappement réglable et le ballon. Le tuyau d'alimentation interne, qui délivre les gaz frais à l'extrémité distale, a un diamètre extérieur de 7 mm. Le système est en matière plastique légère, et convient particulièrement bien aux interventions où l'accès à la tête est difficile [1].

La cinétique des gaz est identique à celle du système D de Mapleson. Les gaz inspirés proviennent du tuyau interne (gaz frais) et de l'espace annulaire délimité par la face interne du tube externe et la face externe du tube interne (mélange de gaz expirés et de gaz frais). En ventilation spontanée, il faut administrer un débit de gaz frais dépassant 1,5 à 2 fois la ventilation-minute, pour prévenir une réinhalation. Celle-ci dépend aussi de la durée de la pause expiratoire. Ses résistances expiratoires sont hautes mais tolérables [80]. Compte tenu de la proximité de l'arrivée des gaz frais par rapport à la jonction avec le patient, l'évaluation correcte des concentrations fractionnelles d'O2 et/ou de CO2 nécessite un analyseur d'O2 à réponse rapide et un capnographe dont le site de prélèvement du gaz échantillon est placé le plus près possible du tube endotrachéal [49].

Des défauts au niveau du tube d'alimentation central peuvent entraîner une hypercapnie, en augmentant l'espace mort dans des proportions susceptibles d'atteindre la capacité du tube externe, soit au moins 600 ml. Il peut s'agir d'un débranchement du tube interne au niveau de son point d'insertion proximal, de son percement, de son raccourcissement, le tube central n'atteignant plus l'extrémité distale de raccordement au patient. C'est pourquoi le circuit, notamment le tube d'alimentation central, doit être vérifié avant usage.

Un premier test consiste, après occlusion de l'orifice de raccordement au patient ainsi que de la valve d'échappement, à remplir le ballon à l'aide du bypass d'O2. Puis, après avoir libéré l'orifice de raccordement au patient, il est envoyé à l'aide du bypass un débit élevé d'O2 dans le tube central. Si celui-ci est intact, le ballon se vide par effet Venturi. Si au contraire, il est percé, raccourci ou débranché, le ballon se distend. Un second test consiste, après mise en route d'un débit d'O2 d'environ 50 ml·min-1, à occlure à l'aide du piston d'une seringue l'extrémité distale du tuyau central. Si celui-ci est intact, le flotteur du débitmètre d'O2 retombe sur son embase car le débit est arrêté. Ce second test est préféré à l'autre car il reconnaît aussi l'absence de tuyau central, contrairement au précédent.

Le système de Bain peut être actionné par un ventilateur raccordé à la place du ballon, la valve d'échappement étant fermée (fig. 15). Le rôle du ventilateur est purement moteur, c'est-à-dire de mobiliser le mélange gazeux contenu dans le tuyau externe du système de Bain. En effet, le volume courant délivré par le ventilateur n'arrive pas lui-même jusqu'au patient car est intercalé entre son circuit et le raccordement au ballon du système de Bain, un tuyau annelé dont la capacité, ajoutée à celle du tuyau externe du système, est supérieure au volume courant. Dans ces conditions, la composition du mélange gazeux délivré par le ventilateur n'intervient pas. L'ensemble a une compliance élevée, dont il convient de tenir compte. Le volume gazeux administré au patient est la somme du volume de gaz frais libéré par le tuyau central pendant la durée de l'insufflation et le volume gazeux mobilisé par le ventilateur pendant celle-ci dans le tuyau externe. Par conséquent il faut régler le débit de gaz frais et le volume courant du ventilateur de manière à ce que la somme des deux corresponde au volume courant effectif souhaité. Les gaz excédentaires sortent par le ventilateur.

Système E

Il correspond à la pièce en T ou tube d'Ayre [6] (fig. 13 E). Ce système, conçu pour l'anesthésie chez le petit enfant et la neurochirurgie, a des résistances minimes et un espace mort insignifiant [98]. C'est le système anesthésique le plus simple, puisque dans sa forme originale il ne comporte ni ballon, ni valve expiratoire (fig. 16). Il est fiable, mais ne renseigne pas sur la ventilation du patient. Il n'est pas économique, car il consomme beaucoup de gaz frais, et il est polluant.

L'assistance ventilatoire suppose l'adjonction d'un ballon sur le segment expiratoire. Le contrôle ventilatoire est réalisé soit manuellement, par obturation intermittente du segment expiratoire ou compression d'un ballon relié à ce segment (= système F), soit à l'aide d'un ventilateur réalisant cette occlusion de façon automatique.

Système F

Le système F, ajouté par Willis et coll. [116] aux systèmes A à E de Mapleson, correspond au système E doté d'un ballon à son extrémité distale. Selon la configuration de la sortie des gaz excédentaires au niveau du ballon, on distingue le système de Jackson-Rees et le système de Kuhn.

Le système de Jackson-Rees [97] (fig. 13 F) est une variante de la pièce en T (adjonction à l'extrémité du segment expiratoire d'un ballon de 500 ml avec fuite), ou du système D de Mapleson (valve d'échappement entre le tube annelé et le ballon, remplacée par un ballon avec fuite). La fuite au niveau du ballon est habituellement contrôlée à l'aide d'un clamp réglable. C'est un système léger, simple, sûr, n'offrant que peu de résistances et bon marché. Il est bien adapté à l'anesthésie des enfants de poids inférieur à 20 kg [96].

Pour prévenir la réinhalation, le débit de gaz frais doit néanmoins dépasser de 2 à 2,5 fois la ventilation-minute, en cas de ventilation spontanée.

Le système de Kuhn (fig. 13 F') se caractérise par le fait que la sortie de gaz excédentaire a lieu près de l'équateur du ballon par l'intermédiaire d'une valve d'échappement, occluse par le doigt lors des insufflations, et que le mélange de gaz frais arrive en profondeur dans le masque, de façon à réduire au maximum l'espace mort [38, 68].

Systèmes combinés

Des systèmes combinés ont été mis au point, rassemblant plusieurs systèmes de la classification de Mapleson en un seul : systèmes de Hafnia, combinant des systèmes A, C, D et D modifié, reliés à un système antipollution de type aspiratif [1, 26] ; systèmes ADE de Humphrey [57, 58], combinant les systèmes A, D, et E, avec une version coaxiale et une version à deux tuyaux distincts parallèles ; système coaxial de Burchett et Bennett, combinant les avantages des systèmes A, D et E [22].

Systèmes avec réinhalation de gaz expirés et absorption du gaz carbonique.Circuit filtre

Ces systèmes sont basés sur le principe de la réadministration des agents anesthésiques expirés, après absorption du gaz carbonique produit et remplacement de l'O2 et des anesthésiques consommés. Ils permettent l'anesthésie avec un faible débit de gaz frais, en circuit presque fermé ou fermé.

Jusque vers les années 1950, les systèmes avec absorbeur de CO2 et alimentés avec un faible débit de gaz frais étaient utilisés pour diminuer le risque d'incendie et d'explosion (éther, cyclopropane), ainsi que le coût de l'anesthésie (cyclopropane) [98]. Le développement des anesthésiques volatils halogénés a apporté une solution aux problèmes d'incendie et d'explosion. Mais leur puissance rendait indispensables deux éléments non encore disponibles à ce moment, à savoir des vaporisateurs de précision et des moniteurs de concentration de vapeur, nécessaires pour l'anesthésie avec un faible débit de gaz frais, d'où le passage à l'anesthésie à débit de gaz frais équivalent à la ventilation-minute et l'abandon des systèmes avec absorbeur de CO2. Dans un troisième temps, le coût élevé de l'isoflurane ainsi que le développement d'analyseurs de gaz et de vapeurs, ont abouti à un retour en force du circuit alimenté avec un faible débit de gaz frais.

Deux systèmes entrent dans ce groupe. L'un est le système " vaet-vient " de Waters [114], qui est un équivalent d'un système C de la classification de Mapleson, avec un absorbeur de CO2 intercalé entre le ballon et l'entrée de gaz frais ; il a été abandonné à partir des années 1950 mais est susceptible d'un " retour " sous une forme améliorée [75]. L'autre est le circuit filtre, qui est actuellement le système anesthésique le plus utilisé [1, 14, 19