Oxygénothérapie collective
Logistique de masse et anticipation.

L’agression chimique d’une population non protégée provoque un nombre considérable de victimes, notamment en milieu urbain. Leur prise en charge nécessite une organisation lourde, mais qui doit être rapide et ordonnée, rendue complexe par la mise en œuvre d’une logistique de lutte contre l’hypoxie et la durée de survie éphémère en cas de détresse respiratoire de masse.

L’émergence de nouvelles menaces rend indispensable l’organisation d’une réponse logistique adaptée à la prise en charge d’une population agressée. Dans un contexte de catastrophe, l’oxygénothérapie doit être envisagée à grande échelle, avec des volumes de gaz très importants, des sources diversifiées et réparties le long de la chaîne des secours, une technologie d’administration ramifiée et une stratégie d’approvisionnement dépassant le contexte local.

QUELQUES EXEMPLES DE DÉTRESSES VENTILATOIRES COLLECTIVES

L’exposition des populations à des toxiques atmosphériques provoque très rapidement un nombre élevé de victimes asphyxiées et/ou intoxiquées. Une des raisons essentielles tient au caractère obligatoire et vital de la respiration qui doit extraire l’oxygène de l’air. Dans une population non protégée, non préparée, de tous âges, malade dans certains cas, et éventuellement confinée, l’agression toxique provoque en quelques minutes hypoxie, détresse respiratoire, panique et décès. Quelques exemples d’agressions diverses en témoignent :
22 avril 1915 Ypres (Belgique) : attaque de troupes non protégées avec 168 tonnes de chlore. 5000 morts et 15000 intoxiqués.
2 décembre 1984 Bhopal (Inde) : accident industriel libérant un nuage de 35 tonnes d’isocyanate de méthyle. 2300 morts et 60 000 intoxiqués (200 000 personnes exposées).
18 mars 1988 Halabja (Irak) : attaque de population avec des gaz de combat (Palite / Sarin / Ypérite). 5000 morts et 10 000 intoxiqués.
20 mars 1995 Tokyo (Japon) : attentat dans le métro avec du Sarin « artisanal ». 12 morts et 5500 intoxiqués.
26 octobre 2002 Moscou (Russie) : usage d’un gaz « nocif » sur des otages et leurs ravisseurs dans un théâtre. 170 morts et 600 intoxiqués environ.

L’OXYGÈNE

PROPRIETES :
L’oxygène est un gaz permanent, puisque la température de son point critique (-118,6°C) est très inférieure à la température ambiante. Il peut être comprimé dans des bouteilles à l’état monophasique. Le manomètre permet de déduire le volume du gaz détendu par application de la loi de Boyle-Mariotte :

Volume détendu (l) = Pression bouteille (bar) x Capacité en eau bouteille (l).

Il peut être refroidi en dessous de sa température d’ébullition (-183° C / 1013 hPa) et conservé à l’état liquide dans des récipients cryogéniques. Un litre de liquide libère 854 litres de gaz détendu (+ 15°C / 1013 hPa).
L’oxygène est un oxydant puissant, capable de réagir avec la plupart des composés chimiques : rancissement des corps gras, oxydation des métaux, respiration cellulaire, combustions… A concentration supérieure à 25%, il y a risque d’auto inflammation. Sous pression ou à l’état liquide la réaction est rapide, violente (auto-inflammation, péroxydation, explosion…), en particulier en présence hydrocarbures et de corps gras. Attention donc, lors d’une utilisation dans des lieux confinés ou lors de la manipulation de réservoirs d’oxygène liquide. Le risque « comburant » est signalé sur les emballages médicaux par un losange jaune.
L’oxygène est un médicament vital. Toute hypoxie est rapidement pathogène, puis létale. Dans certaines conditions (concentration, temps, pression), l’oxygène devient toxique. L’oxygène est devenu un « médicament » en juin 1997 et 6 fournisseurs industriels sont devenus « laboratoires pharmaceutiques ». L’Autorisation de Mise sur le Marché (AMM) concerne l’oxygène pour inhalation à l’état gazeux en bouteille et à l’état liquide en évaporateur fixe ou mobile.
L’oxygène est indiqué dans la correction des hypoxies, la production d’aérosols médicamenteux, la motricité des respirateurs et depuis juin 2002, le traitement des algies vasculaires de la face. L’AMM fait également état de dispositions particulières concernant les contenants (propriété du fournisseur), les bouteilles (pleines ou vides) et les robinets, tous soumis à traçabilité. Les bouteilles portables sont équipées de robinets spécifiques à manodétenteur intégré.

LE STOCKAGE :
Les bouteilles sont des récipients métalliques (acier, aluminium) d’un volume (capacité en eau gravée sur la bouteille) de 2 à 50 litres, résistants à la pression du gaz (pression de service de 200 bar en général). Lourdes et instables, elles sont équipés d’un robinet à raccord normalisé spécifique de l’oxygène (type F) et d’un chapeau de protection (dans une bouteille de 50 litres / 200 bar, la force qui s’exerce sur le robinet est de 70 tonnes).
Les bouteilles portables de 2 à 15 litres peuvent être constituées de métal allégé, renforcé par un matériau composite. Elles sont munies d’un robinet à manodétendeur débit litre intégré à une ou deux sorties : un embout olive géré par le débit/litre (0-15 l / mn) et une prise crantée à pression de 3,5 bars. Ce robinet est équipé d’un clapet à pression résiduelle empêchant la rétropollution d’une bouteille laissée ouverte.
Les bouteilles de 50 litres acier peuvent être assemblées en cadre de 6 à 28 bouteilles, munie de une à deux sorties haute pression de type F (Poids 1 à 3 tonnes).
Les bouteilles d’oxygène médical sont peintes entièrement en blanc. Selon la quantité, leur transport est soumis à réglementation. Pour le transport aérien, seul l’oxygène « aviation » en bouteille (norme DOT / US) est autorisé en cabine sur les vols commerciaux. Les bouteilles, en dépit de leur poids, ont l’avantage de délivrer directement du gaz à haute pression (200 bar).
Les évaporateurs froids sont des récipient métallique aux propriétés thermiques isolantes renforcées dans lesquels l’oxygène est maintenu à l’état de liquide froid (- 183°C, 1013 hPa). Ils sont mobiles (100 à 600 litres) ou fixes (800 à 50000 litres) et plus (les évaporateurs portables pour insuffisants respiratoires ne sont pas pris en compte dans l’AMM).
En dépit de cette protection, le transfert de la chaleur atmosphérique au contenu entraîne la vaporisation du liquide, à raison de 1% environ de la capacité du récipient par jour. La création de cette phase vapeur au-dessus du liquide, provoque une augmentation progressive de la pression du ciel gazeux (max. = 15 bar à - 145°C). C’est cette phase vapeur, mise à température dans un réchauffeur d’utilisation extérieur, qui doit être utilisée en continu, au fur et à mesure de la production. Un régulateur augmente la quantité de liquide vaporisé en cas d’utilisation intensive d’oxygène gazeux. A l’inverse, des dispositifs de sécurité étagés protègent le réservoir en cas de surpression due à une utilisation trop faible ou à un arrêt d’utilisation de la phase vapeur produite.
Ainsi, un évaporateur rempli d’oxygène liquide doit toujours être utilisé à court terme (ou retourné au fournisseur).
L’oxygène liquide doit faire l’objet de précautions strictes en raison de sa très basse température (gelures, formation de brouillard, expansion brutale de volume en cas de déversement dans des canalisations ou regards), du risque « comburant » (ne pas fumer, éloigner toute source de chaleur ou d’énergie ainsi que les matières combustibles) et du risque « matière dangereuse » (transport et le stockage soumis à réglementation).
Le principe de fonctionnement étant connu et les précautions mises en œuvre, l’évaporateur froid est une bonne source d’approvisionnement en oxygène gaz à 10 bar de pression environ.

LES SOURCES DE PRODUCTION :
Dans certaines conditions (contraintes réglementaires, chantiers éloignés, consommation continue, nécessité d’autonomie…), le recours à une production extemporanée (extraction physique ou réaction chimique) peut être envisagé :
L’extracteur produit de l’oxygène à partir de l’air atmosphérique. Filtré, puis comprimé, l’air passe dans des colonnes contenant un tamis moléculaire qui retient préférentiellement l’azote, la vapeur d’eau et des gaz divers. La saturation rapide du tamis nécessite le fonctionnement alternatif des colonnes pour rinçage de l’azote fixé. L’extracteur est un Dispositif Médical CE qui fournit de l’oxygène non pharmaceutique. La concentration en oxygène varie entre 85 et 95% en fonction du débit, qui doit rester modéré. La pression du gaz produit est peu élevée. Le fonctionnement est bruyant et nécessite de l’énergie. L’oxygène extractif est produit sur place, à la demande, à partir d’une matière première inépuisable, mais pour laquelle il faut s’assurer de l’absence de pollution par des toxiques. Il existe aussi un procédé de fabrication industriel par électrolyse de l’eau.
L’oxygène chimique est produit par décomposition thermique auto-entretenue d’un composé riche en oxygène (chlorate, perchlorate de sodium, superoxyde de potassium…). Le mélange réactif est comprimé à l’état solide dans des chandelles métalliques introduites dans un générateur ou percutées directement. La production d’oxygène est immédiate (une chandelle de 10 kg produit 2000 litres en 20 mn, soit 100 l/mn pour un usage collectif) et non limitée par la pression. Il est possible de remplir des bouteilles à 150 bar avec un générateur approprié. Le fonctionnement est silencieux. Il produit de la chaleur et de la vapeur d’eau sans nécessiter de source d’énergie.
C’est une forme de stockage longue durée, sans entretien, permettant le transport aérien. L’oxygène produit n’est pas pharmaceutique, bien que proche des spécifications de la pharmacopée. Il est en attente d’une demande de statut administratif de produit de santé.
L’oxygène chimique est utilisé par les armées pour la maîtrise des atmosphères confinées ou les besoins médicaux, l’aviation commerciale en cas de dépressurisation de la cabine, la sécurité dans des appareils respiratoires ou des cagoules d’évacuation et la soudure sur des chantiers extrêmes.

L’OXYGENOTHERAPIE CONVENTIONNELLE

AU QUOTIDIEN :
L’oxygène médical est utilisé en traitement individuel normobare par les services de secours (bouteilles), par les structures de soins aux malades (bouteilles, évaporateurs et extracteurs), en distribution centrale collective normo ou hyperbare par les établissements de santé (bouteilles, cadres, évaporateurs).
Sur un plan pratique le matériel comprend une source en pression, un circuit de distribution (tuyau souple ou canalisation rigide), un dispositif d’administration (lunettes, masque, sonde…) complété éventuellement par du matériel d’assistance ventilatoire (ballon auto-remplisseur, respirateur). La mécanique des fluides explicite les règles de base : la pression assure la motricité du fluide jusqu’à la victime, le circuit oppose une résistance à l’avancement du fluide (pertes de charge), le volume et la vitesse du fluide déplacé augmentent considérablement les pertes de charge, le débit à la sortie du circuit détermine la posologie du fluide administré.
L’administration individuelle d’oxygène ne pose pas de problème, car la source en pression est à proximité de la victime (circuit court). Par contre, pour un usage collectif au profit de victimes nombreuses et éloignées des sources, il faut préserver la pression dans le circuit par une détente étagée du fluide (figure 1) et limiter les pertes de charge en adaptant les caractéristiques du circuit (longueur, section, nombre de ramifications…) aux performances des détendeurs.

L’agression des voies respiratoires provoque une augmentation du volume et de la viscosité des sécrétions, qui nécessite de prévoir une aspiration médicale. Le vide peut être produit par des pompes électriques, ou non, et éventuellement par un dispositif à dépression raccordé à la moyenne pression oxygène (attention à la consommation d’oxygène = 50 l/mn, et au risque de suroxygénation dans les lieux clos).

OXYGÉNOTHÉRAPIE DE MASSE

L’AGRESSION TOXIQUE :
Elle doit avoir été envisagée au préalable, dans le cadre de la prévention et des plans de secours :
Cas d’un événement qui provoque 100 victimes agressées par émanation toxique :
Besoins : 1000 l/mn d’oxygène (60 m3/h) / 100 masques avec tuyaux (ou 100 ballons et respirateurs).
Moyens disponibles à la 1ère heure : 5 VSAB, 2 FPT, 1 antenne SMUR (14 bouteilles de 5 litres et 5 bouteilles 15 litres - soit 29 m3 - 16 ballons auto-remplisseur, 1 respirateur, quelques masques usage unique). 10 victimes sont prises en charge dans les VSAB avec les B15. 14 victimes sont oxygénées avec les B5. 2 victimes peuvent être ventilées au ballon, mais à l’air (attention à ventiler en zone saine, ou avec un filtre à cartouche sur l’entrée du ballon), 74 victimes ne peuvent être oxygénées.

Moyens disponibles à la 2e heure : le Plan Rouge mobilise les moyens départementaux (PMA, renforts), puis les moyens régionaux (PSM II…) sont déclenchés. Toutefois, un certain nombre de victimes ne peuvent être prises en charge par manque de moyens, alors que les premières évacuations emmènent également une partie de la logistique oxygène. Le nombre de masques est juste suffisant, la ventilation assistée n’est possible que pour quelques victimes et le renfort en bouteilles, cadres et évaporateurs ne permet que difficilement le raccordement de plusieurs victimes.
Si l’on passe à un scénario, type Moscou ou Tokyo, on réalise l’inadéquation des moyens face à un afflux de milliers de victimes pour disposer d’un débit moyen d’oxygène de 10 l/mn et d’un stock de sécurité (voir tableau 1).

LA LOGISTIQUE OXYGENE :
Les matériels disponibles :
Les sources sont affectées dans la chaîne des secours selon leur type, leur volume et leur disponibilité : bouteilles 2 et 5 litres / usage individuel / ramassage, brancardage et évacuation ; bouteilles 15 litres / usage collectif ou individuel / transport ; bouteilles 50 litres, cadres bouteilles 50 litres, évaporateurs mobiles / usage collectif / décontamination, PMA, CME. Les manodétendeurs peuvent être intégrés sur certaines bouteilles ou amovibles à vis (ou à étrier).
Les ensembles de détente Norme CE EN 737-3 sont soit de type centrale HP avec 2 raccords sources (« En Service », « En attente ») et 2 détendeurs grand débit de 50 à 100 m3/h pour bouteilles 50 litres, cadres et évaporateurs ; soit de type distribution moyenne pression, d’un débit de 10 à 30 m3/h, pour délivrer l’oxygène à plusieurs victimes.
Les tuyaux sont des flexibles blindés HP 200 bar pour raccordement des sources HP à un ensemble détente, des flexibles souples normalisés EN 739 (blancs avec prises crantées) pour l’administration à 3,5 bar ou la distribution 8 bar, ou des tuyaux souples en PVC transparent.
Les prises crantées normalisées NFS 90116/EN737-1 sont fixées sur des blocs pour raccordement de distribution ou branchement d’administration.
Les dispositifs médicaux d’administration sont à usage unique. Tous les dispositifs habituels d’urgence sont utilisables : masques transparents ordinaires avec ou sans ballon, maques aérosols, sondes à oxygène ou d’intubation, masques d’anesthésie…
La mise en œuvre :
L’administration individuelle est réalisée selon la technique habituelle. L’administration collective sur le terrain peut s’inspirer de la distribution des fluides médicaux en établissement de soins. Elle nécessite du matériel spécifique et doit donc avoir été envisagée au préalable (figure 2).

LA GESTION DE CRISE

Les besoins en oxygène gazeux deviennent brutalement très importants (encadré 1) :
Les stocks médicaux sont limités. Les laboratoires fournisseurs disposent de quelques établissements de production nationaux et de centres de conditionnement / stockage régionaux, voire départementaux. Les stocks de 24/48 heures suffisent à la demande journalière et sont renouvelés en continu par des rotations de véhicules.

Face à une demande soudaine, et d’importance, la réponse industrielle est conditionnée par des stocks limités, des délais d’approvisionnement (transport, conditionnement, renforts…) et des difficultés de mise à disposition.
De la même façon, les services de secours sont confrontés à la pénurie de stocks, la disparité des ressources, l’importance des manutentions, l’impossibilité d’exploiter des cadres ou des évaporateurs sans matériel adaptés, l’étendue de la chaîne des secours.
Les Centres Hospitaliers doivent disposer d’un stock d’oxygène réglementaire d’un mois, éventuellement déployable sur un module de décontamination préhospitalière (MDPH). Toutefois, faute de disposer d’une zone d’oxygénothérapie collective, la répartition des victimes dans les lits équipés de prises d’oxygène risque de poser divers problèmes. De la même façon, les stocks de dispositifs d’administration et de matériels d’oxygénothérapie doivent être considérés comme des réserves à usage interne, en dehors des Postes de Secours Mobile de 2ème génération (PSM II) en dotation dans certains Centres Hospitaliers Régionaux (CHR), mais peu équipés pour une oxygénothérapie collective.

CONCLUSION

La stratégie de prise en charge d’un afflux massif de victimes asphyxiées/intoxiquées nécessite une réflexion sur les menaces et la protection des populations, une planification de la réponse locale et des renforts de proximité, une organisation des stocks disponibles de gaz et de matériel d’exploitation, une logistique de transport et de manutention, ainsi qu’une tactique de gestion des victimes en fonction des moyens disponibles. L’anticipation et la concertation sont indispensables.

Jean Michel PRIN-LOMBARDO
Pharmacien-Chef
Direction Départementale Services Incendie et Secours
22 Boulevard Pierre 1er - 33081 Bordeaux Cedex
E-mail : jean-michel.prin-lombardo@ch-libourne.fr