Développement et application d’un banc d’essai physiologique, capable de simuler automatiquement les profils respiratoires enregistrés par polygraphie ventilatoire

Development and application of a physiological ventilation device test bench, capable of reproducing automatically respiratory profiles registered with ventilation polygraph

• Auteur / Autrice : Shuo Liu
• Direction : Michel Petitjean, François Cottin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences du sport et du mouvement humain
• Date : Soutenance le 13/12/2019
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences du sport, de la motricité et du mouvement humain (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Complexité, innovation, activités motrices et sportives (Orsay, Essonne ; 2010-....)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : Air Liquide
• Jury : Président / Présidente : Hélène Prigent
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michel Petitjean, François Cottin, Hélène Prigent, Jean-Louis Pépin, Ramón Farré, Marie-Pia d' Ortho
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Louis Pépin, Ramón Farré

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polygraphie respiratoire

Syndromes des apnées du sommeil

Troubles respiratoires

Ventilation à pression positive

Respiration artificielle

Mots clés libres

Banc d’essai

Simulation respiratoire

Syndrome d'apnée du sommeil

Polygraphie

Pression positive continue

Index d'apnée-Hypopnée

Bench test

Respiration simulation

Sleep apnea syndrome

Polygraph

Positive airway pressure

Apnea-Hypopnea index

Résumé

Le syndrome d’apnée obstructive du sommeil affecte 6% à 17% de la population adulte. Le traitement de référence est la ventilation nocturne par une pression positive continue (PPC) fixe ou autopilotée afin de maintenir les voies aériennes ouvertes. L’efficacité de traitement des PPC autopilotées dépend des algorithmes et technologies pour détecter et qualifier les événements respiratoiresDes bancs d’essai ont été créés pour évaluer les PPC autopilotées en conditions comparables, en simulant des scénarios respiratoires composés de chaînes répétitives d’événements respiratoires. Les profils respiratoires simulés par les bancs d’essai précédents sont standardisés et simplifiés par rapport au profil respiratoire du patient.Pour tendre vers des essais plus réalistes, un nouveau banc d’essai physiologique permettant de reproduire automatiquement les profiles respiratoires à partir des données polygraphiques a été créé pendant cette thèse. Il a été validé en évaluant la simulation de scénarios respiratoires de différents phénotypes issus de 12 patients.Via ce banc d’essai, la précision de l’index d’apnée-hypopnée (IAH) résiduel fourni par PPC a été évalué, en comparant les IAH déterminés par 4 dispositifs de PPC (AirSense 10, DreamStation Auto, S.Box et Prisma 20A) avec ceux de polygraphie. Les résultats ont permis de quantifier les différences d’IAH afin d’aider les médecin à en tenir compte.

Obstructive sleep apnea syndrome affects 6% to 17% of adult population. The reference treatment is nocturnal ventilation via an either fixed or auto-titrating positive airway pressure (APAP) to maintain upper airway (UA) open. Treatment efficiency of APAP depends greatly on algorithms and technologies used for detecting and characterizing disordered breathing events (linked to UA obstruction or central command).Bench tests have been developed to evaluate APAP devices under the same conditions, by simulating respiratory scenarios composed of a repetitive string of several disordered breathing events registered from apneic patients or artificially designed.Therefore, breathing profiles simulated on benches are standardized and simplified, in comparison with patients’. To improve this disadvantage, a new physiological bench, which enables reproducing automatically a specific patient breathing profile from its polygraph recordings, has been created. It has been validated by simulating various breathing profiles issuing from 12 patients of different pathological phenotypes.Through this new bench, the accuracy of residual apnea hypopnea indices (AHI) determined by 4 APAP devices (AirSense 10, DreamStation Auto, S.Box and Prisma 20A) has also been investigated in comparison with polygraph scorings. The results would help physicians in clinical practice thanks to the quantification of AHI discrepancies between manufacturers.