Modélisation par un mannequin thermique des pertes de chaleur évaporatoire d'un nouveau-né dans un incubateur fermé : validation et applications biomédicales

par Khalid Belghazi

Thèse de doctorat en Génie biomédical. Énergétique physique

Sous la direction de Jean-Pierre Libert.

Soutenue en 2005

à Amiens .

mots clés

• Incubateurs pour nouveau-né et nourrisson
• Température élevée -- Nouveau-né
• Conductivité thermique
• Régulation de la température corporelle -- Nouveau-né
• Environnement contrôlé
• Déperdition hydrique -- Nouveau-né
• Mannequins
• Prématuré
• Thermorégulation -- Nouveau-nés -- Thèses et écrits académiques
• Incubateurs (pédiatrie) -- Thèses et écrits académiques
• Modélisation tridimensionnelle -- Thèses et écrits académiques

Résumé

Afin de quantifier les échanges de chaleur entre le nouveau-né placé dans un incubateur et son environnement et en particulier les pertes d’eau transcutanées, nous avons conçu un mannequin sueur représentatif de l’anatomie d’un nouveau-né de 900 g. Il s’agit donc de réaliser un mannequin en cuivre avec une surface à partir de laquelle on peut réaliser une évaporation de l’eau. Ce système est donc capable de simuler et caractériser les échanges de chaleur « sèche » définis par la conduction, la convection et le rayonnement, et l’échange de chaleur latente à savoir l’évaporation. L’originalité de ce modèle ; il permet de simuler sur chaque membre une mouillure cutanée susceptible d’être différente de celle des autres membres, ce qui permet de simuler la mouillure qui peut exister chez les nouveau-nés. Il permet aussi d’éviter la variabilité interindividuelle qui est particulièrement importante chez les enfants prématurés ainsi que les contraintes éthiques. Le modèle mannequin a permis de calculer différents paramètres indispensables à la gestion de l’environnement thermique dans les incubateurs en particulier ceux liés aux pertes évaporatoires. Ceci a permis d’évaluer la chaleur latente d’évaporation et le coefficient d’échange de chaleur par évaporation dont la mesure est complexe. La comparaison des résultats obtenus avec les valeurs rapportées par d’autres auteurs permet de conclure sur la fiabilité des résultats et aussi sur l’utilisation de notre mannequin comme référence. Le modèle a également permis de répondre à des préoccupations médicales consistant à vérifier l’effet de la position de couchage dorsale ou ventrale sur les échanges de chaleur et l’efficacité d’un sac de polyéthylène sur les pertes en eau et sur les échanges de chaleur d’un nouveau-né prématuré dans les premières jours de vie.

Titre traduit

Modelisation by a thermal mannequin of the evaporating heat losses of a newborn baby in a closed incubator : validation and biomedical applications

Pas de résumé disponible.

Résumé

In order to quantify the heat transfers between the new-born body placed in incubator and his environment. We designed a sweating mannequin representative of the anatomy of a premature new-born weighting 900 g. This system is able to simulate and to characterize dry heat loss (conduction, convection, radiation) and evaporative heat loss. The thermal mannequin simulates on each member a wetting different from those of the other members which makes it possible to simulate the wetting which to exist at the new-born babies. The model solves the problem of the repeatability and the safety of the measurements near the heat tolerance limits of the newborns. The model assesses latent heat of evaporation and the coefficient of evaporative heat transfer. The comparison with various data obtained by other authors makes it possible to conclude on the reliability of our results. The thermal mannequin is a good tool to assess the relative values of the different heat exchange components and to determine the net gains in body heat storage and water loss which are likely to be produced by placing a transparent polyethylene bag round a low-birth-weight in the first day of life.