Etude des interactions entre caractéristiques morphologiques du visage, spécifications techniques des interfaces de ventilation et impact sur la thérapie - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2023

Study of the interactions between facial morphological characteristics, technical specifications of ventilation interfaces, and their impact on therapy

Etude des interactions entre caractéristiques morphologiques du visage, spécifications techniques des interfaces de ventilation et impact sur la thérapie

Résumé

Obstructive Sleep Apnea Syndrome (OSAS) is a common disorder affecting up to 1 billion people worldwide. It is associated to cardiovascular morbidity and increased mortality. OSAS gold standard treatment is Continuous Positive Airway Pressure (CPAP) ventilation, which involves the application of a positive pressure superior than ambient pressure to prevent collapse of the upper airways. This therapeutic pressure is delivered through a ventilation mask that ensures a seal between the upper airways and the ventilator. It is recognized that the therapeutic efficacy of CPAP ventilation depends on patient adherence. In patients' treatment acceptance, mask adaptation to their morphology is a key parameter. In clinical practice, the choice of mask is based on the subjective opinion of the patient, the healthcare provider, and/or the prescriber. The objective of this thesis is to develop methods to assist in the choice of mask based on more objective and quantifiable criteria. To achieve this, a test bench was constructed consisting of two custom-designed elements: artificial heads and flexible pressure sensor matrices. Six artificial heads representing six morphological clusters were modeled (three females and three males) based on anthropometric data. The heads were then designed with several materials representing the texture of human faces. The pressure sensor matrices allowed the localization and intensity of the pressure applied by the mask on the artificial heads to be estimated. The pressure maps obtained allow us to characterize the masks between each other according to the represented morphologies and mask type. Thus, for four tested masks, the maximum pressure measured on the nasal bridge ranged from 2.5±0.1 kPa to 14±0.3 kPa, and was located 1 cm apart depending on the mask. In addition, a study was conducted to quantify the experience of healthcare professionals (HP) who install masks in patients' homes using a questionnaire specifically developed for this project. This questionnaire took the form of a diagram of zones to be pointed to (a face diagram) on which healthcare professionals indicated, based on their experience, the areas where masks were more likely to exert skin overpressure or leak. The questionnaire was submitted to 70 HP for six different masks. Depending on the areas of the face concerned, the proportions of HP indicating a point of overpressure or leak could be equivalent or significantly different between the masks. For example, on the nasal bridge, the proportion of HP indicating a point of overpressure was equivalent in the case of the two evaluated facial masks (74% vs 76%, p=0.92). Moreover, on the internal canthus, the proportion of HP indicating a point of leak was different between the two evaluated nasal masks (61% vs 33%, p<0.05). These two studies complement each other and the current methods of mask selection. On the one hand, the test bench allows masks to be characterized under standardized and reproducible conditions, and on the other hand, questionnaires reflect the clinical situation in patients' homes. The characterization of overpressure and leak zones using these new evaluation methods allows differentiating parameters to be identified according to the masks. Therefore, the combination of these results could be a tool to assist in mask selection for a personalized management of OSAS patients treated with CPAP ventilation, with the aim of optimizing their adherence to treatment.
Le Syndrome d'Apnées Obstructives du Sommeil est une pathologie fréquente, affectant jusqu'à 1 milliard de personnes dans le monde. C'est un facteur de morbidité cardiovasculaire et de mortalité accrue. La ventilation par Pressions Positives Continues (PPC) en est le traitement de référence. Il consiste en l'application d'une attelle pneumatique, délivrant une pression supérieure à la pression ambiante afin d'éviter le collapsus des voies aériennes supérieures. Cette pression thérapeutique est délivrée par un masque de ventilation qui a pour rôle d'assurer l'étanchéité entre les voies aériennes supérieures et le ventilateur. Il est reconnu que l'efficacité thérapeutique de la ventilation par PPC dépend de l'observance du patient. Dans l'acceptation du traitement par le patient, l'adaptation du masque à sa morphologie est un paramètre essentiel. En pratique clinique, le choix du masque est fait selon le ressenti subjectif du patient, du prestataire de santé et/ou du prescripteur. L'objectif de cette thèse est de développer des méthodes aidant au choix du masque selon des critères plus objectifs et quantifiés. Pour cela, un banc d'essai a été construit à partir de la conception de deux éléments : des têtes artificielles et des matrices de capteurs de pression souples. Ces deux éléments ont été conçus sur mesure via des techniques de fabrications additives. Six têtes artificielles représentant six clusters morphologiques ont été modélisées (trois femmes et trois hommes) à partir de données anthropométriques. Ces têtes ont été ensuite conçues avec plusieurs matériaux représentant la texture des visages humains. Les matrices de capteurs ont permis d'estimer la localisation et l'intensité de la pression appliquée par le masque sur les têtes artificielles. Les cartographies en pression obtenues nous permettent de caractériser les masques entre eux selon les morphologies représentées et le type de masque. Ainsi pour quatre masques testés, la pression maximum mesurée sur l'arête nasale était comprise entre 2,5±0,1 kPa et 14±0,3 kPa et était localisée à 1 cm d'écart selon les masques. En complément, une étude a été mise en place pour quantifier l'expérience des professionnels de santé (PS) qui installent les masques aux domiciles des patients grâce à un questionnaire spécifiquement développé pour ce projet. Ce questionnaire se présentait sous la forme d'un diagramme de zones à pointer (un schéma de visage) sur lequel les professionnels de santé indiquaient, selon leur expérience, les zones où les masques étaient plus susceptibles d'exercer une surpression cutanée ou bien de fuir. Le questionnaire a été soumis à 70 PS pour six masques différents. Selon les zones du visage concernées, les proportions de PS indiquant un point de surpression ou de fuite pouvaient être équivalentes ou significativement différentes entre les masques. Par exemple, sur l'arête nasale, la proportion de PS indiquant un point de surpression était équivalente dans le cas des deux masques faciaux évalués (74% vs 76%, p=0.92). Par ailleurs, sur le canthus interne la proportion de PS indiquant un point de fuite était différente entre les deux masques nasaux évalués (61% vs 33%, p<0.05). Ces deux études sont complémentaires entre elles et aux méthodes courantes de choix du masque. D'une part, le banc d'essai permet de caractériser les masques dans des conditions standardisées et reproductibles, et d'autre part, les questionnaires rendent compte de la situation clinique au domicile des patients. La caractérisation des zones de surpression et de fuite grâce à ces nouvelles méthodes d'évaluation permet d'identifier des paramètres différenciants selon les masques. Par conséquent, la combinaison de ces résultats pourrait être un outil d'aide au choix du masque pour une prise en charge personnalisée des patients SAOS traités par ventilation PPC, dans l'objectif d'optimiser leur adhésion au traitement.
Fichier principal
Vignette du fichier
va_Rouchie_Baptiste.pdf (3.06 Mo) Télécharger le fichier
Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04682501 , version 1 (30-08-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04682501 , version 1

Citer

Baptiste Rouchié. Etude des interactions entre caractéristiques morphologiques du visage, spécifications techniques des interfaces de ventilation et impact sur la thérapie. Chimie théorique et/ou physique. Université Paris Cité, 2023. Français. ⟨NNT : 2023UNIP7200⟩. ⟨tel-04682501⟩
0 Consultations
0 Téléchargements

Partager

Gmail Mastodon Facebook X LinkedIn More