Thèse Médecine Nancy, 1881 numéro 129.

Thèse de doctorat : Ingénierie cellulaire et tissulaire : Nancy 1 : 2009. / Titre provenant de l'écran-titre.

Les technologies complexes d’imagerie par résonance magnétique nucléaire (IRM) et tomographie par émission de positons couplée au scanner (TEP-CT) permettent d’établir de nouvelles approches de la mesure de la rigidité aortique. La rigidité artérielle est un puissant marqueur de risque cardiovasculaire, indépendant des autres facteurs de risque classique. La mesure de la vélocité d’onde de pouls (VOP) est communément admise comme « étalon-or » de la mesure de la rigidité aortique, et ce, de par ses caractéristiques de simplicité, reproductibilité et non invasivité lorsqu’elle est réalisée à l’aide de capteurs externes (capteurs mécaniques, tonomètres d’aplanation). D’une part, le but du travail présenté est de confirmer la validité de la mesure de la rigidité aortique par capteurs externes dans une population de 32 patients présentant une obésité abdominale (situation pathologique considérée comme altérant la validité de la mesure de la VOP), en comparant les résultats de la rigidité régionale aux valeurs de rigidité obtenues par IRM. D’autre part, nous confirmons l’existence d’une relation entre la détection de foyers inflammatoires et calcifiés par TEP-CT et la mesure de la rigidité aortique régionale. Un travail portant sur 26 patients bénéficiant d’un TEP-CT permet de démontrer l’existence d’une corrélation importante entre la quantité de foyers calcifiés pariétaux de l’aorte thoracique et également entre le degré d’inflammation (SUVmax) relevé sur la paroi aortique et la rigidité régionale aortique. Ces informations combinées permettront de progresser dans le domaine de la recherche de facteurs influant sur la rigidité aortique. / Nuclear magnetic resonance imaging (MRI) and hybrid imaging with X-ray computed tomography (CT) and 18 F-fluorodeoxyglucose (FDG) positron emission tomography (PET) permit a new approach for regional aortic stiffness measurement. Arterial stiffness has independent predictive value for total and cardiovascular mortality, coronary morbidity and mortality, fatal stroke in patients with essential hypertension, end-stage renal failure or diabetes. Carotid-femoral pulse wave velocity (PWV) is considered as the “gold-standard” measurement of arterial stiffness. In clinical practice, aortic stiffness can be assessed by transcutaneous waveforms over the right common artery and the right femoral artery. First, the aim of the present work is to confirm the validity of transcutaneous PWV measurements in a population of 32 obese patients (BMI=35kg.m -2), comparing with MRI aortic elastic properties measurements. In fact, obesity is considered as a possible bias for PWV assessment. Second, we confirm the existence of a relationship between inflammatory foci and calcification foci detected by hybrid PET/CT on thoracic aorta (particularly ascending aorta and aortic arch) and arterial stiffness assessed by tonometer. 26 patients referred to our department for FDG-PET/CT imaging have PWV measurements. Aortic inflammation assessed by SUVmax on PET/CT, in these patients, is associated with significant variation in aortic stiffness. These results will allow us to progress for identifying aortic stiffness determinants.

L’augmentation de la vitesse de l’onde de pouls (VOP) est associée à une augmentation de la morbi-mortalité. L’utilisation en pratique clinique de la VOP reste limitée, en absence d’homogénéité des méthodes et par manque de valeurs de référence. L’objectif de ce travail a été de contribuer à l’implémentation de la VOP en pratique clinique chez le sujet âgé, par l’établissement des normes (étude I), la comparaison de 4 méthodes de mesure (étude II) et l’application des normes obtenues pour prédiction d’une hypotension au cours de l’anesthésie (étude III). Patients et méthode : I: étude transversale d’une population générale de 455 patients ambulatoires de 60-80 ans. II: mesure de la VOP chez 50 sujets, utilisant 4 méthodes (Manuelle, PulsePen, Complior et PulseTrace). III: étude prospective d’une population de 45 sujets de 60 à 80 ans avec mesure de la VOP lors de la consultation pre-anesthésique et suivi opératoire. Résultats : Les valeurs de VOP obtenues avec les 4 méthodes sont bien corrélées entre elles, mais présentent des différences significatives de valeurs moyennes, notamment entre PulsePen (8,2±2,2 m/s) et Complior, (6,0±1,4 m/s), dues aux différences de logiciels. En utilisant le PulsePen (étude I), une valeur de VOP à 12,9 m/s (95ème percentile supérieur) a été définie comme seuil de «normalité». Appliquée dans une population du même âge (étude III), ce seuil de VOP était prédictif d’une baisse significative de la PAS au cours de l’induction anesthésique avec propofol-remifentanil. Conclusions : Ce travail a établi pour la première fois des valeurs de référence avec le PulsePen chez le sujet âgé. Une valeur de la VOP >12,9 m/s est associée à une plus forte probabilité d’hypotension au cours de l’induction anesthésique. Les précisions méthodologiques apportées par ce travail contribueront à une plus large utilisation de la mesure de la VOP en pratique clinique chez le sujet âgé. / Background: Increased pulse wave velocity (PWV) is associated with increased morbidity and mortality, particularly in elderly. Nevertheless, PWV use in clinical practice is still exceptional due to differences in assessment methods, devices and to the lack of reference values. The aim of this work was to contribute to the clinical use of PWV measurements in the elderly, by establishment of reference values (study I), comparison of four methods (study II) and application of the obtained reference values for prediction of hypotension during anesthesia induction (study III). Patients and Method: I: cross-sectional study of a 455 ambulatory elderly subjects aged 60-80 years. II: assessment of PWV in 50 subjects by using 4 methods (reference method, PulsePen, Complior and PulseTrace). III prospective study in 45 patients with PWV assessment during the pre-surgical evaluation followed by monitored anesthesia induction. Results: despite high correlation between PWV values obtained with the 4 methods, mean values were significantly different, particularly between PulsePen (8.2±2.2 m/s) and Complior (6.0±1.4 m/s) in relation with differences in the used software analyses. Using PulsePen in the study I a value of PWV of 12.9 m/s (corresponding to the higher 95th percentile) was defined as the “normality” threshold. The application of this threshold in another population of the same age (study III) was predictive for hypotension during anesthesia induction with propofol-remifentanil. In conclusion, this work is the first to establish reference values for the aortic PWV with PulsePen in the elderly. A value >12.9 m/s is associated with a higher probability of hypotension during anesthesia induction. The methodological framework of these studies can contribute to develop the use of PWV in clinical practice in aged subjects.

Reproduction de : Thèse d'exercice : Médecine. Anesthésie-Réanimation : Paris 12 : 2008. / Thèse consultable uniquement au sein de l'Université Paris 12 (Intranet). Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. f. 17-20.

Thèse : Médecine : Montpellier : 1869. / Numéro d'ordre : 67.

La création, la validation et le développement du tonomètre PulsePen® ainsi que la vérification de nouvelles approches méthodologiques pour l’évaluation du vieillissement des gros troncs artériels constituent l’objet de cette thèse. Trois appareils utilisés dans la pratique clinique et dans la recherche pour déterminer la vitesse de l’onde de pouls, se basant sur trois méthodes différentes, ont été comparés. Cette étude confirme la fiabilité du PulsePen® et du Complior® pour l’étude des propriétés viscoélastiques de l’aorte. Les valeurs de normalité de la vitesse de l’onde de pouls mesurée avec le PulsePen® ont été définies par une étude multicentrique chez les jeunes en âge scolaire, entre 6 et 20 ans. Cette étude a fourni les valeurs de référence en percentiles, en fonction de l’âge et de la taille. Les valeurs de référence de la vitesse de l’onde de pouls ont été définies aussi pour les sujet âgés de plus de 80 ans dans l’étude multicentrique PARTAGE. Dans la même étude, l’analyse de la morphologie de la courbe de pression centrale a permis de démontrer une importante corrélation entre l’amplification de la pression artérielle et la présence de cardiopathie chez les sujets âgés. Enfin, l'étude a porté sur le rapport entre rigidité vasculaire et athérosclérose, et l’influence des facteurs déterminants le syndrome métabolique sur l’épaisseur intima-media et sur la vitesse de l’onde de pouls. D’autre part, nous avons démontré le rôle indépendant de la stéatose hépatique sur la rigidité artérielle / The object of this thesis is conception, validation and development of PulsePen® tonometer and study of new methods to evaluate the aging of aorta and its principal branches. Three devices currently used in clinical practice to determine pulse wave velocity, using three different methods, were compared. This study confirmed the reliability of PulsePen® and Complior® devices to investigate the viscoelastic properties of the large arteries. Reference values of pulse wave velocity in children and teenagers were defined in a multicentric study. This study provided the percentiles of reference values depending on age and height. The multicentric study PARTAGE identified the reference values of pulse wave velocity about a population of elderly aged >80 years. This study demonstrated that pulse wave velocity and blood pressure amplification are complementary methods in studying cardiovascular risk and that pulse wave velocity is more linked to major cardiovascular risk factors, whereas blood pressure amplification is strongly linked to the presence of heart disease and for which low values can be considered as the expression of cardiac damage in elderly. Finally the relationship between arterial stiffness and atherosclerosis was studied, besides the influence of factors determining metabolic syndrome on intima-media thickness and pulse wave velocity. The independent and significant role of non alcoholic fatty liver disease on arterial stiffness was shown

Ces dernières années, la supervision continue des signes vitaux des patients a été un sujet d'intérêt de plusieurs travaux de recherche surtout pour ceux qui souffrent de maladies chroniques ou qui travaillent dans des environnements hasardeux. Dans la pratique médicale moderne, le niveau d'oxygène dans le sang est un des signes vitaux primaires tels que la pression artérielle, la fréquence cardiaque, la température corporelle et le rythme respiratoire. L'oxymétrie de pouls est une technique populaire non-intrusive qui permet de diagnostiquer des problèmes liés aux systèmes respiratoire et circulatoire. Pour cette raison, elle est largement utilisée dans les soins intensifs, les salles d'opération, les soins d'urgence, la naissance et l'accouchement, les soins néonatals et pédiatriques, les études du sommeil et les soins vétérinaires. Or, pour l’oxymètre de pouls, une acquisition précise des signaux est importante pour assurer la fiabilité des mesures de la saturation d'oxygène artériel (SaO2). Dans ce cas, le positionnement des capteurs joue un rôle important car la complexité de la structure du tissu du doigt peut rendre l'effet de l'emplacement de la source lumineuse imprévisible sur la mesure du SpO2. Si tel est le cas, un faible nombre de capteurs autour du doigt pourrait perturber la trajectoire des rayons de lumière et corrompre les mesures. Les oxymètres de pouls conventionnels utilisent une pince à doigts contenant les capteurs qui utilise un seul ensemble de LED et photodétecteur (PD). En plus de l'inconvénient des pinces à doigts, le placement du capteur n'est pas corrigé et sera affecté par des artefacts de mouvement. Dans ce mémoire, nous présenterons un oxymètre qui utilise six ensembles de diodes électroluminescentes et de photo-détecteurs, répartis uniformément en anneau autour du doigt, ce qui permet d'identifier le meilleur chemin de signal, immunisant ainsi l'acquisition du signal à l'effet de position de l'anneau. En outre, pour éliminer les fils de la station de base, ce système utilise un émetteur-récepteur radio ce qui supprime les inconvénients de l'attachement. Dans cette étude de conception de preuve de concept, un prototype de cet oxymètre en anneau est réalisé avec des composants commerciaux à faible consommation de courant et le tout est montés sur une carte électronique flex-rigides qui communique avec un hôte distant par un lien sans-fil pour traiter le signal et calculer le niveau d'oxygène. / Continuous health monitoring for patients with chronic diseases or people working in high-risk environments has been an interesting topic of research in recent years. In modern medical practice, the blood oxygen level is one of the vital signs of the body alongside blood pressure, heart rate, body temperature, and breathing rate. Pulse oximeters provide early information on problems in the respiratory and circulatory systems. They are widely used in intensive care, operating rooms, emergency care, birth and delivery, neonatal and pediatric care, sleep studies, and in veterinary care. Proper signal acquisition in a pulse oximetry system is essential to monitor the arterial oxygen saturation (SaO2). Since the tissue of finger has a complicated structure, and there is a lack of detailed information on the effect of the light source and detector placement on measuring SpO2, sensor placement plays an important role in this respect. Not enough sensors placed around the finger will have an adverse effect on the light path so high signal quality may become impossible to achieve. The conventional Pulse Oximeters use a finger clip, which uses only one set of LEDs and photodetector (PD). In addition to the inconvenience of the finger clips, the placement of the sensor is not fixed and will be affected by motion artifacts. In this thesis, we present a ring-shaped oximeter that uses six sets of light emitting diodes and photodetectors, uniformly distributed around the finger to identify the best signal path, thus making the signal acquisition immune to ring position on the finger. In addition, this system uses a radio transceiver to eliminate the connection wires to a base station which removes the inconvenience of the tethering and reduce the motion artifacts. In this proof of concept study, this novel ring oximeter is implemented with commercial low power consumption off-the-shelf components mounted on a rigid-flex board that connects to a remote host for signal processing and oxygen level calculation.

Afin d’apporter les soins adéquats aux victimes d'arrêt cardiaque extrahospitalier, l'évaluation de leur état hémodynamique est primordiale. La prise de pouls manuelle ne permet pas une identification fiable de l'arrêt cardiaque par les profanes ou une discrimination des rythmes organisés par les premiers intervenants. Dans ce contexte, l'entreprise Schiller Médical a cherché à intégrer dans sa gamme de défibrillateurs un module de détection de l'hémodynamique systémique par analyse de l'électrocardiogramme et des variations d'impédance transthoracique recueillis via les électrodes de défibrillation. Ce travail de recherche mené en partenariat entre l'entreprise Schiller Médical et l'Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien de l’Université de Strasbourg a consisté dans un premier temps a recherché, lors d'arrêt cardiaque induit électriquement chez l'homme, des descripteurs des variations d'impédance transthoracique marqueurs de l’hémodynamique systémique. L’identification des descripteurs les plus pertinents a par la suite permis de construire des modèles prédictifs des défaillances circulatoires. Nous avons mis en lumière des limites à l’utilisation des variations d’impédance transthoracique. Elles sont prises en considération pour la documentation des interventions extrahospitalières destinée à l’apprentissage des algorithmes de classification des rythmes perfusants et rythmes sans pouls. / Providing suitable emergency care during out of hospital cardiac arrest requires the diagnostic of the circulatory status. Manual pulse check does not provide a reliable way for laypersons to identify cardiac arrest or for first responders to discriminate organized rhythms. Thus, Schiller Medical sought to embed an hemodynamic sensor in its external defibrillators by analyzing the electrocardiogram and transthoracic impedance recorded via the defibrillation pads. This thesis work stemmed from a partnership between Schiller Medical and the Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien of the Université de Strasbourg. We first identified transthoracic impedance featureslinked with the circulatory status by studying clinically induced cardiac arrest. The most relevant features were later selected to form predictive models of hemodynamic collapse. We uncovered restrictions to the use of transthoracic impedance. We took them into account for the annotation of out of hospital cardiac arrests aimed at training algorithms for the classification of pulseless electrical activity and pulsatile rhythms.

Rationnel : La vitesse d'onde de pouls (VOP) est une méthode non invasive d'estimation de la rigidité artérielle. Les recommandations internationales établissent que la VOP est un marqueur puissant du risque cardiovasculaire (CV). La corrélation entre la pression artérielle périphérique et la VOP et leurs influences respectives sur la mortalité ont été peu étudiés chez les sujets âgés. Notre objectif était d'analyser cette corrélation chez les sujets institutionnalisés de plus de 80 ans. Méthodes : PARTAGE (valeur prédictive de la pression artérielle et de la rigidité artérielle chez institutionnalisé la population très âgée) est une étude de cohorte suivant pendant 2 ans 1130 sujets de plus de 80 ans institutionnalisés dans 72 centres en France et en Italie. La corrélation entre pression artérielle systolique et diastolique (PAS et la PAD) et la VOP (mesuré avec un tonomètre PulsePen ®) a été étudié chez 1071 sujets ayant des données de VOP. Résultats : La corrélation entre la PA et la VOP dans notre étude est significative mais faible. Les coefficients de corrélation sont de 0,24 pour la corrélation PAS clinique-VOP, 0,26 pour la corrélation PP-VOP, et 0,30 pour la corrélation PA automesure-VOP. La corrélation est systématiquement plus élevée chez les femmes mais sans atteindre la significativité. Le niveau de corrélation est inversement proportionnel à l'âge : les corrélations les plus fortes sont retrouvées dans la population la plus jeune. Le traitement antihypertenseur n'a pas d'impact sur la corrélation. Conclusion : La faiblesse de la corrélation montre que la PA et la VOP expriment différents phénomènes physiopathologiques de la rigidité artérielle. L'analyse longitudinale de l'étude PARTAGE, mise en perspective avec ceux trouvés dans nos travaux, pourraient permettre de proposer la VOP comme une méthode complémentaire, voire alternative, à la mesure de la PA dans l'évaluation du risque CV dans la population des sujets très âgés / Background: Carotid-femoral pulse wave velocity (PWV) provides a comprehensive non-invasive assessment of arterial stiffness. PWV is now established as a strong marker of cardiovascular disease. The correlation between peripheral blood pressure and PWV and their respective influences on mortality have been poorly studied in the elderly. Our objective was to analyze this correlation in nursing home residents over 80 years of age. Results could ultimately be helpful in implementing strategies for diagnosis and long-term follow-up of the very elderly population. Methods: The PARTAGE (Predictive value of blood pressure and ARTerial stiffness in institutionalized very AGEd population) study is a 2-year cohort study of 1130 subjects living in 72 nursing homes in France and Italy. The correlation between baseline systolic and diastolic blood pressure (SBP and DBP) and baseline PWV (measured with a PulsePen® tonometer) was studied in 1071 subjects with available PWV measurements. Results: Correlations between peripheral blood pressure and PWV were significant but weak: r=0.24 for self-measured SBP, r=0.30 for casual SBP, r=0.11 for self measured DBP, r=0.14 for casual DBP and r=0.26 for casual pulse pressure (PP). A trend for a weaker correlation was observed in the higher age group for self measured SBP and in the lower ADL group for self measured SBP and DBP. The correlations were systematically higher in women compared to men (but did not reach statistical significance) and lower with advanced age group. The correlation was not impacted by antihypertensive. Conclusion: These findings suggest that SBP, DBP and PWV provide different information in the very elderly. The prospective, longitudinal, long term PARTAGE study results will allow further insight; provide additional in-depth information regarding the respective prognostic value of these two measurement methods. NCT00901355