Modélisation des déformations d'un matelas pour la ballistocardiographie des bébés prématurés

par Claude elvire Kengoum Pedie

Projet de thèse en Sciences des matériaux

Sous la direction de François Jouen et de Yannick Tillier.

Thèses en préparation à Paris Sciences et Lettres , dans le cadre de ED472 (EPHE) , en partenariat avec Cognition humaine et artificielle (laboratoire) et de École pratique des hautes études (Paris) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2018 .


  • Résumé

    Dans les services de néonatologie, la présence de bébés prématurés nécessite une surveillance de leurs données vitales. Pour mesurer leur température, leurs battements cardiaques et leur rythme respiratoire, des capteurs et des sondes sont généralement placés sur l'ensemble de leur corps. Certaines de ces mesures peuvent se révéler très invasives et entraîner douleurs et gênes. Les douleurs peuvent entraîner un risque de développement de troubles moteurs de croissance (Infirmité Motrice Cérébrale). D'autre part, ces capteurs peuvent être irritants pour la peau du bébé et délicats à enlever. Les mesures étant invasives, leur utilisation est gênante pour le patient et pour ses parents qui peuvent difficilement porter leur enfant. La Ballistocardiographie (BCG) est une méthode à distance (sans contact), non invasive de mesure du rythme cardiaque. Cette méthode de mesure est néanmoins insuffisamment précise, répétable et difficilement maîtrisable. Une approche mécanique permettrait de comprendre les phénomènes mécaniques sous-jacents de la BCG afin de l'optimiser et de la rendre adaptée à une utilisation médicale. Son principe est simple : les déformations de la cage thoracique, occasionnées lors d'un battement cardiaque, sont transmises au matelas. Un capteur placé dans le matelas permettra d'enregistrer les déformations de celui-ci et de remonter indirectement au battement cardiaque. L'objectif de cette thèse est d'établir une stratégie permettant de concevoir un matelas intelligent (dispositif médical) dont le but est de surveiller le rythme cardiaque d'un bébé prématuré. Cela suppose de caractériser préalablement le comportement mécanique du matelas puis de modéliser les déformations de la cage thoracique du bébé prématuré et d'appliquer les conditions aux limites résultantes afin de modéliser les réponses du matelas à chaque battement cardiaque. A ces résultats, seront confrontés les résultats expérimentaux réalisés par différents sujets dans différents hôpitaux.

  • Titre traduit

    Modelling of the deformations of a mattress for the ballistocardiography of the premature babies


  • Résumé

    In the services of neonatology, the presence of premature babies requires a surveillance of their vital data. To measure their temperature, their heart rhythm and their respiratory rate, sensors and probes are generally placed on their whole body. Some of these measures can show themselves very invasive and can result in pains and embarrassment. The pains can include a risk of development of driving disorders of growth (Cerebral Palsy). On the other hand, these sensors can be irritating for the skin of the baby and delicate in removing. The measures being invasive, their use is annoying for the patient and for his parents who can carry with difficulty their child. Ballistocardiographie (BCG) is a remote method (without contact), non-invasive of measure of the heart rhythm. This method of measure is not sufficiently precise, repeatable and is difficult to control. A mechanical approach would allow to understand the underlying mechanical phenomena of the BCG to optimize the method, which can hence be rendered suitable for a medical use. Her principle is simple: the deformations of the rib cage, caused during a heart rhythm, are transmitted to the mattress. A sensor placed in the mattress will allow to register the deformations of this one and so to go back indirectly to the heart rhythm. The objective of this thesis is to establish a strategy allowing to design an intelligent mattress (medical device), whose aim is to monitoring the heart rhythm of a premature baby. It supposes to characterize beforehand the mechanical behaviour of the mattress then to modelling the deformations of the rib cage of the premature baby and to apply the boundary conditions modelling the response of the mattress to every heart rhythm. To these results, will be confronted the experimental results realized on various subjects in various hospitals.