Optimisation de l'environnement thermique du nouveau-né prématuré sous photothérapie en incubateur

[Not communicated]

• Auteur / Autrice : Fatme Chahin Yassin
• Direction : Pierre Tourneux, Estelle Durand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie-Santé. Santé Environnement
• Date : Soutenance le 16/09/2020
• Etablissement(s) : Amiens
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, technologie et santé (Amiens)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : PériTox, Périnatalité et risques toxiques (Amiens)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre Tourneux, Estelle Durand, Catherine Marque, Laurent Storme, Elsa Kermorvant-Duchemin, Jean-Claude Sagot, Jean Gondry
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Catherine Marque, Laurent Storme

Mots clés

Mots clés contrôlés

Prématurés

Incubateurs (pédiatrie)

Photothérapie

Mots clés libres

Thermorégulation

Incubateur fermé

Néonatale

Preterm

Neonatal

Phototherapy

Closed incubator

Résumé

Contrairement à l'adulte, les pertes caloriques chez le nouveau-né sont importantes et ses mécanismes d'adaptation limités. Plus l'enfant est prématuré, plus le risque d'hypo ou d'hyperthermie est élevé. Cette instabilité thermique est associée à une mortalité et une morbidité importante. Afin de limiter ces effets indésirables, les nouveau-nés sont placés dans des incubateurs. De nombreuses pratiques cliniques peuvent perturber le fonctionnement de l'incubateur, comme par exemple la photothérapie utilisée pour traiter l'ictère du nouveau-né prématuré. Des travaux préliminaires ont observé une augmentation de la température corporelle du nouveau-né. L'objectif de ce travail était : 1) De quantifier par calorimétrie analytique l'impact de la photothérapie sur les échanges de chaleur corporelle d'un mannequin simulant un nouveau-né prématuré et placé en incubateur. 2) De modéliser une température d'air optimale en incubateur au cours du traitement par photothérapie afin de guider les cliniciens. 3) D’évaluer l'impact de facteurs pouvant influencer ce modèle mathématique. Les facteurs variant couramment d'une unité de soins à l'autre ont été étudiés : le type d'incubateur ou les modalités d'utilisation du dispositif de photothérapie. Les résultats mettent en avant le fait que : La photothérapie entraînait une diminution de l'énergie nécessaire au maintien de la température de surface du mannequin par rapport à la situation sans photothérapie (avant PT: 6.491±1.5 vs pendant PT:5.295±1.5;p<0.001). De plus, une augmentation significative de la température de l'air de l'incubateur (avant PT:31.3±0.9 vs pendant PT:31.69±0.9°C;p<0.001), de la température du plafond de l'incubateur (avant PT:25.9±7.2 vs pendant PT: 30.9±3.07°C;p<0.001) et de la température de rayonnement a été observée (avant PT:30.5±0.7 vs pendant PT:31.4±0.8°C;p<0.001). La modélisation via le logiciel PRETHERM, aboutissait à une température d'air de l'incubateur réduite de 0.5 à 1.25±0.07°C pour maintenir la neutralité thermique. Les facteurs de variation clinique, comme par exemple la distance à laquelle est placée la rampe de photothérapie influençait de façon notable les échanges thermiques et le modèle de correction proposé. La photothérapie a significativement diminué l'énergie nécessaire à maintenir la température de surface du mannequin lorsque l'appareil était situé à 26 cm du mannequin (-1,4 ± 0,2 W) ou à 35 cm (-0,7 ± 0,3 W;). La température de l'air de l'incubateur, la température du plafond de l'incubateur, et la température de rayonnement ont également augmenté de manière significative si la rampe de photothérapie était situé à 26 cm (+0,5±0,05°C;+3,7±0,9°C;+1,0±0,2°C, respectivement) ou à 35 cm (+0,3±0,2°C ;+2,4±0,9°C;+0,7± 0,2°C; respectivement) du mannequin. D'autres facteurs cliniques jouent un rôle notable sur les échanges thermiques et l'efficacité du traitement comme le type de dispositif de photothérapie utilisé. Il y avait une différence significative entre les 2 appareils testés : le modèle Leddybloo (Médipréma) diminuait plus fortement l'énergie nécessaire à maintenir la température de surface du mannequin que le modèle Lullaby (GE)(p<0,0001). Des différences significatives de température de plafond (31,7 ± 0,6°C; 30,7±0,7°C;p<0,0001) et de température de rayonnement (31,6±0,4 C;28,5±0,5°C;p<0,0001;T) ont également été observé entre les 2 appareils (Lullaby et Ledybloo respectivement) au cours de l'exposition du mannequin à la photothérapie. Ce travail a permis de quantifier les échanges thermiques sous photothérapie et de modéliser une température d'air optimale de réglage de l'incubateur afin de préserver la neutralité thermique du nouveau-né prématuré. Des abaques de référence ont ainsi pu être proposées pour le clinicien. Certains facteurs de variabilités observés d'un centre à un autre ont permis de préciser les limites de ce modèle et d'en affiner les facteurs de correction

Unlike adults, newborns are prone to significant calorie losses because their coping mechanisms are limited. The more premature the child is, the higher the risk of hypo or hyperthermia. This thermal instability is associated with significant mortality and morbidity. In order to limit these undesirable effects, newborns are placed in incubators. Many clinical practices can disrupt the functioning of the incubator, such as the phototherapy used to treat jaundice in premature infants. Preliminary work has observed an increase in the body temperature of the newborn. The objective of this work is 1) To quantify by analytical calorimetry the impact of phototherapy on the body heat exchanges of a manikin simulating a premature newborn baby placed in an incubator. 2) To model an optimal air temperature in an incubator during phototherapy treatment to guide clinicians. 3) To evaluate the impact of factors that may influence this mathematical model. The factors varying from one Neonatal Intensive Care Unit (NICU) to another were studied, including the type of incubator and the clinical procedure for phototherapy. Phototherapy results in a decrease in the energy required to maintain the surface temperature of the manikin compared to the situation without phototherapy (before PT: 6.491 ± 1.5 vs during PT: 5.295 ± 1.5; p <0.001). In addition, a significant increase was observed in: the air temperature of the incubator (before PT: 31.3 ± 0.9 vs pendant PT: 31.69 ± 0.9 °C; p <0.001), the temperature of the incubator roof (before PT: 25.9 ± 7.2 vs during PT: 30.9 ± 3.07 °C; p <0.001,) and the radiation temperature (before PT: 30, 5 ± 0.7 vs PT during: 31.4 ± 0.8 °C; p <0.001). The optimal incubator air temperature calculated via the PRETHERM software in order to maintain thermal neutrality reduced from 0.5 to 1.25 ± 0.07 °C during phototherapy. The clinical variation factors, such as the distance at which the phototherapy ramp is placed, significantly influences heat exchange which consequently affects the optimal air temperature calculated. Phototherapy considerably reduces the energy required to maintain the surface temperature of the manikin when the device is located 26 cm from the manikin (-1.4 ± 0.2 W) or 35 cm (-0.7 ± 0,3 W;). The air temperature of the incubator, the temperature of the roof of the incubator, and the radiation temperature also increase significantly if the phototherapy ramp is located at 26 cm (+ 0.5 ± 0.05 °C; + 3.7 ± 0.9 °C; + 1.0 ± 0.2 °C, respectively) or at 35 cm (+ 0.3 ± 0.2 °C; + 2.4 ± 0.9 °C; + 0.7 ± 0.2 °C; respectively) of the manikin. Other clinical factors play a significant role in heat exchange and the effectiveness of the treatment, such as the type of phototherapy device used. There is a significant difference between the 2 devices tested; the Leddybloo model (Mediprema) decreases the energy required to maintain the surface temperature of the manikin more strongly than the Lullaby model (GE) (p <0.0001). Significant differences in roof temperature (31.7 ± 0.6 °C; 30.7 ± 0.7 °C; p <0.0001) and radiation temperature (31.6 ± 0.4 °C; 28.5 ± 0.5 °C; p <0.0001) were also observed between the 2 devices (Lullaby and Ledybloo respectively) during the exposure of the manikin to phototherapy. This work has made it possible to quantify the heat exchanges under phototherapy and to model an optimal air temperature for adjusting the incubator in order to preserve the thermal neutrality of the premature newborn. Reference charts could thus be proposed for clinicians. Certain variability factors observed from one center to another made it possible to specify the limitations of this model and to refine the correction factors