Quantification de la respiration en unité de soins intensifs pédiatrique à partir de séquences d’images de vidéo

Résumé

L’enfant peut avoir des problèmes d’insuffisance respiratoire dus essentiellement à des infections des poumons. Cette insuffisance est difficile à prévoir et son analyse par le clinicien comporte des mesures quantitatives (fréquence respiratoire) et des observations qualitatives (volume inspiré et signes de tirage). Toutefois, l’observation qualitative est difficile lorsque ce volume est petit, ce qui est le cas chez le nourrisson. C’est dans cette optique que s’inscrit notre projet de recherche qui vise à développer de nouvelles approches objectives pour évaluer l’insuffisance respiratoire, à l’aide de l’imagerie 3D. L’objectif principal est de concevoir et de développer un système informatisé d’aide à la décision clinique (SIAD-C) pour la détection de l’insuffisance respiratoire aux soins intensifs en passant par la quantification de quatre paramètres respiratoires (fréquence respiratoire, volume respiratoire, ventilation minute et balancement thoraco-abdominale [TAA]) chez les enfants gravement malades. Deux approches sont principalement proposées afin de quantifier ces paramètres principalement dans la population pédiatrique. Les deux approches proposent deux différentes façons de calculer les paramètres de respiration. La première approche propose la reconstruction de la surface 3D pour calculer la fréquence respiratoire, volume respiratoire et ventilation minute, et ce à partir des données enregistrées par deux caméras KINECT placées aux coins du lit du patient. L’objectif d’utiliser deux caméras est de maximiser la couverture spatiale en enregistrant les données de respiration de la surface thoraco-abdominale et aussi des côtés latéraux. L’organisation de l’espace, dont la configuration des câbles et des caméras, a été optimisée afin de faciliter le déploiement du système dans les chambres de soins intensifs. Ainsi, le système s’intègre facilement au lit du patient. La deuxième approche propose la reconstruction du mouvement 3D pour caractériser le balancement thoraco-abdominale. L’objectif est de détecter, extraire et visualiser le mouvement global des régions de la surface et de quantifier la différence entre le thorax et l’abdomen en cas de balancement thoraco-abdominale. Une étude théorique approfondie des systèmes de suivi de respiration à l’heure actuelle est effectuée. L’étude inclut les processus d’acquisition et de traitement des données. Les performances de ces systèmes en termes de fiabilité et de validité sont discutées, en considérant les besoins et les attentes des utilisateurs, qu’ils soient experts cliniciens, patients ou grand public. La validation de l’applicabilité du SIAD-C dans l’environnement clinique est examinée au moyen d’une série d’expériences en comparant les mesures quantitatives du SIAD-C à celles du ventilateur (étalon de référence). Les résultats expérimentaux montrent l’efficacité de notre système dans l’environnement clinique. Ce système de mesures quantitative de la respiration est un outil de support très prometteur destiné à améliorer la surveillance de la détresse respiratoire, en particulier lorsque les ressources de soins de santé, telles que les experts en pédiatrie, sont limitées.

Date	11 déc. 2019
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Rita Noumeir (Directeur(-trice)) & Philippe Jouvet (Codirecteur(-trice))