Covid-19 : des appareils pour traiter l’apnée du sommeil reconvertis en respirateurs grâce à l’impression 3D

appareil pour l'apnée du sommeil converti en respirateur

L’équipe de Northwell Health (de gauche à droite) Stanley John, le Dr Hugh Cassiere et Todd Goldstein, PhD, montrent un adaptateur imprimé en 3D pour convertir les appareils BiPAP en ventilateurs pour les patients COVID-19. (Crédits photo Northwell Health)

Face à la pandémie du Covid-19, la liberté de conception offerte par l’impression 3D est pleinement exploitée pour détourner des appareils de leur fonction première. L’exemple le plus parlant est certainement ce masque de plongée de la marque Decathlon, initialement prévu pour le snorkeling, soit l’exploration de fonds marins à l’aide de palmes, transformé en respirateur ou en masque de protection pour les soignants. Le tuba est remplacé par un adaptateur imprimé en 3D qui permet selon l’usage, soit de relier le masque à un respirateur, soit d’ajouter un filtre antibactérien.

Aux Etats-Unis, pays désormais le plus touché par la pandémie et confronté à une pénurie criante de matériel, le gouverneur de New York, Andrew Cuomo appelle depuis plusieurs jours avec force le gouvernement fédéral à lui fournir des appareils de ventilation respiratoire. C’est dans ce contexte qu’un médecin et bio-ingénieur spécialisé dans l’impression 3D de Northwell Health, le plus grand fournisseur de soins de santé de l’État de New York, a eu cette idée de transformer un BiPAP en un ventilateur mécanique fonctionnel.

Un BiPAP® (Bilevel Positive Airway Pressure) est en fait un appareil non-invasif de type CPAP (Continuous Positive Airway Pressure), aussi appelé Pression Positive Continu (PPC), qui sert habituellement à apporter une assistance ventilatoire le plus souvent à des personnes souffrant d’apnée obstructive du sommeil, mais aussi d’autre pathologies comme des insuffisances cardiaques congestives ou des inflammations pulmonaires chroniques. Il permet d’apporter la pression positive nécessaire pour permettre aux voies aériennes de demeurer ouvertes.

Pour convertir l’appareil (un BiPAP Philips Respironics V60) en respirateur, une équipe dirigée par Hugh Cassiere, directeur médical des services de thérapie respiratoire au North Shore University Hospital (NSUH) et Stanley John, directeur de la thérapie respiratoire du NSUH, ont conçu et imprimé un adaptateur en T. À en juger les vidéos publiées par Northwell Health, les pièces ont été imprimées à l’aide d’une imprimante 3D résine SLA de Formlabs sur sa plateforme automatisée Form Cell.

« Si le besoin s’en faisait sentir, nous serions en mesure d’imprimer 150 adaptateurs en 24 heures »

impression d'un adaptateur

Impression des adaptateurs en T sur la plateforme robotisée Form Cell de Formlabs. (Crédits photo Northwell Health)

« Nous avons pu imiter la conception de l’adaptateur de la pièce en T et imprimer la pièce en résine plastique avec nos imprimantes 3D », a déclaré Todd Goldstein, PhD, directeur du département Conception et innovation 3D de Northwell Health. « Si le besoin s’en faisait sentir, nous serions en mesure d’imprimer 150 adaptateurs en 24 heures. »

Les docteurs Cassiere, Goldstein et Stanley John se disent pleinement satisfaits des tests qui ont été réalisés avec cet adaptateur imprimé en 3D sur des patients COVID-19 et non COVID-19. « Nous avons branché la machine sur le patient qui avait des poumons très, très malades et nous l’avons fait pendant six heures et cela a fonctionné à merveille », dit le Dr Cassiere. « Elle a pu réaliser tout ce que nous voulions, même avec un patient atteint de la maladie pulmonaire COVID-19. »

En plus de cette pièce, d’autres modifications ont été apportées à l’appareil BiPAP, comme l’ajout de deux filtres à particules d’air à haute efficacité (HEPA) aux deux extrémités du tuyau d’oxygène afin d’atténuer les craintes de propagation du virus. Ils recommandent également l’utilisation d’un réservoir relié au dernier filtre HEPA du circuit. Northwell Health indique qu’elle dispose de 315 BiPAP et qu’elle imprime actuellement les adaptateurs pour les faire fonctionner. Dans le contexte de solidarité, Northwell Health partagera la conception 3D de son adaptateur T en ligne avec les autres hôpitaux du Pays, ainsi que les protocoles pour convertir la machine BiPAP.

adaptateur imprimé en 3D

Adaptateurs en T imprimés en résine. (Crédits photo Northwell Health)