Les objectifs de la thèse sont l'a nalyse approfondie d'un système de supervision automatique de la ventilation artificielle des patients hospitalisés en soins intensifs et l'élaboration de solutions pour améliorer et étendre son fonctionnement. Ce système adapte l'assistance en pression de la ventilation spontanée avec aide inspiratoire (AI) par un rétrocontrôle basé sur la fréquence respiratoire du patient et, comme variables de "sécurité", le volume courant et le CO2 de fin d'expiration (etCO2). Il établit ainsi une classification ventilatoire et règle un niveau de pression d'AI.Sur la base d'études publiées rapportant des limitations, d'analyses d'une base de données rétrospectives acquises sur patient, d'études sur banc-test et d'études observationnelles prospectives réalisées chez les patients, nous avons étudié précisément le fonctionnement du système. Pour la plupart des limitations, une solution a été proposée et évaluée sur banc. A partir d'une étude clinique, nous avons proposé une amélioration de la procédure de traitement du signal etCO2 par le système. En nous basant sur les observations de la base de données, nous avons décrit une procédure automatisée de sevrage de la PEP dont un niveau supérieur à 5 mbar entrave le sevrage par le système. Sur le même principe, nous avons souhaité, en amont de l'AI, tenter d'automatiser un changement de mode depuis la ventilation assistée contrôlée. Au travers d'une étude clinique, nous avons déterminé des critères ventilatoires qui pourraient permettre d'automatiser cette procédure. L'ensemble a permis la définition d'une méthodologie d'évaluation et d'amélioration d'un système automatisé de ventilation artificielle / The objectives of the thesis are the detailed analysis of an automated system of management of artificial ventilation for patients in intensive care unit and the elaboration of solutions to improve and upgrade its functioning. This system automatically adapts the level of pressure support ventilation (PSV) through a feedback based on the respiratory rate of the patient and, as “safety” variables, the tidal volume and the end tidal of expired CO2 (etCO2). The system, called “SmartCare”, establishes a ventilatory classification and sets a level of inspiratory pressure.We precisely studied the system functioning on the basis of published studies reporting limitations, on a database analysis compound with retrospective data acquired on patients, of bench-test studies and observational prospective studies performed in patients. For most of the limitations, a solution was proposed and evaluated on bench. Using the results of a clinical study, we proposed an improvement of etCO2 signal processing. From observations of the database, we described a procedure of automated weaning of positive end expiratory pressure level which hinders pressure support weaning if above 5 mbar. On the same principle, upstream to PSV, we wished to automate a change of ventilation mode from assist control ventilation. Through a clinical study, we determined ventilatory criteria which could allow automation of this procedure. The whole project allowed to define a methodology of evaluation and improvement of an automated mechanical ventilation system

Des asynchronies patient-ventilateur sont fréquemment observées en ventilation assistée. Objectif : Déterminer l'incidence et les facteurs favorisants des asynchronies, venant du patient, du ventilateur ou des réglages, et préciser le réglage optimal du ventilateur. Méthodes : Nous avons évalué l'incidence des asynchronies avec une méthode simple et non invasive basée sur l'analyse des courbes du ventilateur. Chez les patients qui présentaient des efforts inefficaces, nous avons mesuré l'effort inspiratoire avec une sonde œsophagienne afin d'optimiser le réglage du ventilateur. Nous avons évalué l'impact du mode ventilatoire sur la qualité du sommeil avec une polysomnographie complète. Enfin, tous les ventilateurs de réanimation ont été testés sur banc afin de comparer les performances en termes de trigger et pressurisation. Résultats : Près d'un quart des patients présentaient des asynchronies fréquentes. La durée de ventilation de ces patients était plus longue et le sevrage plus difficile. Les efforts inefficaces, qui représentaient les asynchronies les plus fréquentes, étaient favorisés par une assistance ventilatoire excessive. La réduction du niveau d'aide inspiratoire (AI) permettait d'éliminer quasi-complètement les efforts inefficaces, sans augmenter l'effort inspiratoire et sans modifier la vraie fréquence respiratoire du patient. Le mode ventilatoire n'avait pas d'influence sur la qualité du sommeil et les asynchronies. Les efforts inefficaces survenaient aussi bien en AI qu'en ventilation assistée contrôlée. Avec un niveau d'AI adéquat, les apnées centrales étaient peu nombreuses et n'avaient pas d'influence sur la qualité du sommeil. Les performances insuffisantes observées avec certains ventilateurs peuvent également altérer la synchronisation. Conclusion : Les asynchronies patient-ventilateur sont fréquentes et associées à une durée de ventilation prolongée. Une " dose de ventilation " excessive favorise les efforts inefficaces, mais un réglage optimal du ventilateur permet de minimiser ces asynchronies. Cette thèse est un support pour déterminer dans une étude plus large si une synchronisation adéquate peut réduire la durée de ventilation.

Les objectifs de la thèse sont l'a nalyse approfondie d'un système de supervision automatique de la ventilation artificielle des patients hospitalisés en soins intensifs et l'élaboration de solutions pour améliorer et étendre son fonctionnement. Ce système adapte l'assistance en pression de la ventilation spontanée avec aide inspiratoire (AI) par un rétrocontrôle basé sur la fréquence respiratoire du patient et, comme variables de "sécurité", le volume courant et le CO2 de fin d'expiration (etCO2). Il établit ainsi une classification ventilatoire et règle un niveau de pression d'AI.Sur la base d'études publiées rapportant des limitations, d'analyses d'une base de données rétrospectives acquises sur patient, d'études sur banc-test et d'études observationnelles prospectives réalisées chez les patients, nous avons étudié précisément le fonctionnement du système. Pour la plupart des limitations, une solution a été proposée et évaluée sur banc. A partir d'une étude clinique, nous avons proposé une amélioration de la procédure de traitement du signal etCO2 par le système. En nous basant sur les observations de la base de données, nous avons décrit une procédure automatisée de sevrage de la PEP dont un niveau supérieur à 5 mbar entrave le sevrage par le système. Sur le même principe, nous avons souhaité, en amont de l'AI, tenter d'automatiser un changement de mode depuis la ventilation assistée contrôlée. Au travers d'une étude clinique, nous avons déterminé des critères ventilatoires qui pourraient permettre d'automatiser cette procédure. L'ensemble a permis la définition d'une méthodologie d'évaluation et d'amélioration d'un système automatisé de ventilation artificielle

Des asynchronies patient-ventilateur sont fréquemment observées en ventilation assistée. Objectif : Déterminer l'incidence et les facteurs favorisants des asynchronies, venant du patient, du ventilateur ou des réglages, et préciser le réglage optimal du ventilateur. Méthodes : Nous avons évalué l'incidence des asynchronies avec une méthode simple et non invasive basée sur l'analyse des courbes du ventilateur. Chez les patients qui présentaient des efforts inefficaces, nous avons mesuré l'effort inspiratoire avec une sonde œsophagienne afin d'optimiser le réglage du ventilateur. Nous avons évalué l'impact du mode ventilatoire sur la qualité du sommeil avec une polysomnographie complète. Enfin, tous les ventilateurs de réanimation ont été testés sur banc afin de comparer les performances en termes de trigger et pressurisation. Résultats : Près d'un quart des patients présentaient des asynchronies fréquentes. La durée de ventilation de ces patients était plus longue et le sevrage plus difficile. Les efforts inefficaces, qui représentaient les asynchronies les plus fréquentes, étaient favorisés par une assistance ventilatoire excessive. La réduction du niveau d'aide inspiratoire (AI) permettait d'éliminer quasi-complètement les efforts inefficaces, sans augmenter l'effort inspiratoire et sans modifier la vraie fréquence respiratoire du patient. Le mode ventilatoire n'avait pas d'influence sur la qualité du sommeil et les asynchronies. Les efforts inefficaces survenaient aussi bien en AI qu'en ventilation assistée contrôlée. Avec un niveau d'AI adéquat, les apnées centrales étaient peu nombreuses et n'avaient pas d'influence sur la qualité du sommeil. Les performances insuffisantes observées avec certains ventilateurs peuvent également altérer la synchronisation. Conclusion : Les asynchronies patient-ventilateur sont fréquentes et associées à une durée de ventilation prolongée. Une « dose de ventilation » excessive favorise les efforts inefficaces, mais un réglage optimal du ventilateur permet de minimiser ces asynchronies. Cette thèse est un support pour déterminer dans une étude plus large si une synchronisation adéquate peut réduire la durée de ventilation. / Major patient-ventilator asynchrony seems common on ventilator screen during assisted mechanical ventilation. Objectives: To evaluate the incidence of major asynchrony and to identify factors related to patient's characteristics and ventilator parameters associated with asynchrony, and to determine optimal ventilator adjustments. Methods: We evaluated the incidence of major patterns of asynchrony easily detected using a noninvasive method based on flow and airway pressure curves. In patients with frequent ineffective efforts we measured patient's effort using esophageal pressure measurements to optimize ventilatory settings. We evaluated the impact of ventilatory mode on sleep quality using a complete polysomnography. All intensive-care-unit ventilators were compared on a bench test in terms of trigger performance and pressurization capacity. Results: One-fourth of intubated patients exhibited major asynchrony. Duration of mechanical ventilation was longer and weaning more difficult in patients with asynchrony as compared to patients without asynchrony. Ineffective triggering was the main pattern of asynchrony and was promoted by excessive ventilatory assistance. Reducing the pressure-support completely eliminated ineffective efforts in most of patients, without inducing excessive respiratory muscle effort and without modifying the true patient's respiratory rate. Ventilatory mode did not influence sleep quality and asynchrony. Ineffective efforts were detected during both pressure-support ventilation and assist-control ventilation, and central apneas were not common using adequate level of pressure-support. Some ventilators exhibited poor performances which could promote patient-ventilator asynchrony. Conclusion: Patient-ventilator asynchrony is frequent during assisted ventilation and associated with prolonged duration of mechanical ventilation. Excessive ventilatory support could promote ineffective efforts although optimal ventilatory settings could minimize asynchrony. This work is a starting point to determine in a large study, whether optimization of ventilatory settings could shorten duration of mechanical ventilation.