Développement d’un système multi-sources et non-invasif pour l’acquisition battement à battement du rythme cardiaque fœtal

Development of a non-invasive multi channel device for beat to beat fetal heart rate acquisition

• Auteur / Autrice : Pierre Charlier
• Direction : Julien de Jonckheere, Véronique Houfflin-Debarge
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Développement et pathologie de l'enfant, gynécologie-obstétrique, endocrinologie et reproduction
• Date : Soutenance le 19/12/2019
• Etablissement(s) : Université de Lille (2018-2021)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Environnement périnatal et santé - Environnement périnatal et croissance - EA 4489
• Jury : Président / Présidente : Catherine Marque
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Julien de Jonckheere, Véronique Houfflin-Debarge, Catherine Marque, Guy Carrault, Jacques Felblinger
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Guy Carrault, Jacques Felblinger

Mots clés

Mots clés contrôlés

Phonocardiographie

Foetus

Électrocardiographie

Rythme cardiaque foetal

Phonocardiographie

Foetus

Électrocardiographie

Cardiotocographie

Mots clés libres

Rythme cardiaque fœtal

Électrocardiographie fœtale

Phonocardiographie fœtale

Fetal heart rate

Fetal electrocardiography

Fetal phonocardiography

Résumé

La surveillance de l’asphyxie périnatale est effectuée par analyse visuelle du rythme cardiaquefoetal et des contractions utérines à l’aide d’un cardiotocographe. Cependant, cette méthode montreune forte variabilité inter-individuelle et une faible spécificité pour la détection de l’asphyxiefoetale. Pour améliorer le dépistage des foetus à risque d’asphyxie, de nombreuses recherches setournent vers l’analyse de l’activité du système nerveux autonome contrôlant l’homéostasie foetale.La variabilité de la fréquence cardiaque est un marqueur fiable et reproductible pour l’analyse del’activité du système nerveux autonome. Partant de ce constat, le Centre Hospitalier Universitairede Lille a développé un algorithme innovant d'analyse de la variabilité de la fréquence cardiaquetraduisant l’activité du système nerveux autonome. Bien que le cardiotocographe permette uneanalyse qualitative du rythme cardiaque foetal, cette technologie ne permet pas une précisionsuffisante pour l’analyse de la variabilité de la fréquence cardiaque. Actuellement, seule uneélectrode positionnée au scalp du foetus permet une analyse battement à battement du rythmecardiaque foetal mais son caractère invasif limite fortement son utilisation. Cette thèse a pourobjectif la conception d’un système non invasif permettant une acquisition précise et continue durythme cardiaque foetal. L’outil ainsi crée doit être en capacité de lever les verrous techniques desdispositifs actuellement commercialisés en permettant une acquisition battement à battement durythme cardiaque foetal pour l’analyse de la variabilité de la fréquence cardiaque. Pour ce faire,nous avons développé un dispositif multi-sources / multi-capteurs basé sur les technologiesd’électrocardiographie foetale et de phonocardiographie foetale. Après une première optimisation /validation théorique sur banc d’essais, un essai clinique effectué au CHU de Lille a permis definaliser et d’évaluer les performances du dispositif développé.

Perinatal asphyxia is monitored by visual analysis of fetal heart rate and uterine contractionsusing a cardiotocograph. However, this method shows high inter-individual variability and lowspecificity for fetal asphyxia detection. In order to improve the detection of a risk of asphyxiationfor the fetuses, many researches turn to the analysis of the autonomic nervous system activity whichcontrol fetal homeostasis. Heart rate variability is a reliable and reproducible marker for theautonomic nervous system activity analysis. Based on this observation, the Lille UniversityHospital has developed an innovative algorithm for analyzing the variability of the heart rate andreflecting the activity of the autonomic nervous system. Although the cardiotocograph offers aqualitative analysis of fetal heart rate, this technology does not allow sufficient accuracy for thefetal heart rate variability analysis. Currently, the only method to get a beat to beat information ofthe fetal heart rate consists to use an electrode positioned on the scalp of the fetus but itsinvasiveness strongly limits its use. The aim of this thesis is to design a non-invasive system thatallows precise and continuous acquisition of the fetal heart rate. The tool thus created must be ableto pass through the technical locks of the currently commercialized devices by allowing a beat tobeat acquisition of the fetal heart for the variability analysis of the fetal heart rate. To do this, wehave developed a multi-channels / multi-sensors device based on fetal electrocardiography andfetal phonocardiography technologies. After a first optimization / theoretical validation on a testbench, a clinical trial carried out at the Lille University Hospital allowed to finalize and evaluatethe performance of the developed device.