Modélisation par un mannequin thermique des échanges de chaleur sèche d'un nouveau-né dans un incubateur fermé : validation et applications biomédicales

Modelisation of dry heat exchanges in closed incubator by thermal mannequin : validation and biomedicals applications

• Auteur / Autrice : Elmountacer Billah Elabbassi
• Direction : Jean-Pierre Libert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie biomédical
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Amiens

Mots clés

Mots clés contrôlés

Incubateurs (pédiatrie)

Mort subite du nourrisson

Vêtements

Mannequins

Environnement contrôlé

Conductivité thermique

Régulation de la température corporelle

Température élevée

Incubateurs pour nouveau-né et nourrisson

Résumé

La quantification et la partition des différents types d'échanges de chaleur du nouveau-né permettent de mieux connaître et d'améliorer le contrôle de l'environnement thermique dans l'incubateur afin d'assurer à l'enfant un développement optimal. L'approche actuelle de ces transferts thermiques est purement théorique et repose sur de nombreuses approximations mathématiques et physiques. La conception d'un mannequin thermique ayant les dimensions anthropométriques exactes d'un nourrisson de 1400 g a été réalisée dans le but d'estimer les différents paramètres thermiques caractérisant les équations d'échanges de chaleur dans les incubateurs. Ces paramètres dépendent en effet des formes et courbures des différents segments corporels. L'utilisation du mannequin permet de simuler rapidement, de manière précise et reproductible les échanges de chaleur entre le corps et l'environnement. Il permet aussi d'éviter la variabilité interindividuelle qui est particulièrement importante chez les enfants prématurés ainsi que les contraintes éthiques. Le modèle mannequin a permis de calculer différents paramètres indispensables à la gestion de l'environnement thermique dans les incubateurs en particulier ceux liés aux échanges de chaleur sèche par rayonnement. Ceci a permis d'évaluer la température de rayonnement dont la mesure est complexe et qui n'est actuellement pas prise en compte pour réguler l'ambiance thermique dans les incubateurs malgré l'importance des échanges thermiques radiatifs. Le modèle a également permis de répondre à des préoccupations médicales consistant à vérifier certaines hypothèses sur la Mort Subite Inexpliquée du Nourrisson (MSIN) avec une analyse de l'effet position de couchage dorsale ou ventrale sur les échanges de chaleur. D'autres études ont confirmé l'importance de la tête dans la régulation thermique du nouveau-né et le choix de laisser la tête non couverte afin d'éviter une hyperthermie cérébrale lorsque le nouveau-né est trop habillé. Enfin, une étude a montré que la chaleur sèche perdue par la tête est influencée de manière significative par la position de la face sur le matelas lorsque le nouveau-né trop habillé porte un bonnet. Cet aspect met en évidence l'importance de la régulation thermique comportementale chez l'enfant nouveau-né

Assessment and knowledge of the partition of the various heat exchanges by newborn is necessary to improve performances and thermal comfort in incubators. A thermal mannequin representing the real shape of a premature newborn weighting 1400 g has been made. Using the present thermal mannequin is more accurate to assess heat exchanges than existing mathematical or others measurements approaches. The model takes in account the complexity of the different segment which greatly influences the heat exchanges with the environment. The thermal mannequin is the most successful device ye for assessing heat transfer. The model solves the problem of the repeatability and the safety of the measurements near the heat tolerance limits of the newborns. The model assess dry heat loss exchanges in incubator in particularly radiant heat exchange that is a predominate way of heat exchanges making possible the calculation of radiant temperature into incubator that is difficult to do in practice. The thermal mannequin is a good tool to test medical hypothesis about the relation between body position and the risk of thermal stress induced by increased body heat storage and the Sudden Infant Death Syndrome (SIDS). Others results confirm the importance of the head in thermoregulation when the newborn is heavily clothed. Finally, a study show that heat loss from the head is modified significantly by head position when the mannequin heavily clothed has the head covered by a bonnet. The thermoregulatory component is important for newborns