Intérêt de l'analyse des variables cardio-respiratoires pour la caractérisation du canal artériel du prématuré : argumentation en faveur d'un rôle de la régulation autonome

par Sabrina Goudjil

Thèse de doctorat en Génie biologique et médical

Sous la direction de Guy Kongolo, Reinhard Grebe et de Fabrice Wallois.

Soutenue en 2013

à Amiens .

mots clés

• Persistance du canal artériel -- Thèses et écrits académiques
• Prématurés -- Thèses et écrits académiques
• Barorécepteurs -- Thèses et écrits académiques
• Rythme cardiaque -- Thèses et écrits académiques
• Hémodynamique -- Thèses et écrits académiques

Résumé

La persistance du canal artériel (CAP) est caractérisée par un shunt aorto-pulmonaire responsable d‘une surcharge vasculaire pulmonaire et d’un bas débit systémique à l’origine de complications. Objectifs : (1) mettre en évidence, par l’étude des variables cardio-respiratoires, des éléments en faveur d’un rôle de la régulation autonome dans les adaptations hémodynamiques au cours du CAP, (2) évaluer les inhomogénéités dans la redistribution de la perfusion en cas de CAP par la méthode de calcul de la différence des phases des pouls (PPD). Résultats : les enfants avec CAP avaient une prédominance de la stimulation parasympathique (par étude HRV) et une baisse des propriétés fractales (DFA). L’analyse par entropie de transfert a détecté des différences dans les couplages cardio-respiratoires autonomes : SaO2 se comportait comme une source dominante par rapport aux signaux de fréquence cardiaque et respiratoire en cas de CAP et comme une variable dominée en cas de canal fermé. La détermination de PPD entre main droite et pied gauche a conclu à une accentuation des inhomogénéités circulatoires en cas de CAP. Ces observations étaient corroborées par les résultats de la simulation de la circulation néonatale réalisée par ordinateur sur modèle analogue électrique. Conclusions : nos résultats suggèrent l’implication des réflexes autonomes au cours du CAP. D’autres études sont nécessaires pour appliquer notre méthode PPD pour l’évaluation du CAP en routine clinique. Certains aspects discutés dans ce travail pourraient servir de base pour étudier l’intérêt des vagolytiques pour le traitement de l’hypotension réfractaire considérée dans ce cas comme un baroréflexe inapproprié du CAP.

Titre traduit

Analysis of cardiorespiratory variables for the characterization of the patent ductus arteriosus in premature infants : evidences for a role of autonomic regulation

Résumé

Patent ductus arteriosus (PDA) is characterized by an aorto-pulmonary shunt that evokes a blood overload in the pulmonary vascular bed and the decrease in systemic perfusion, at the origin of associated complications. Objectives: (1) To emphasize arguments for autonomic mechanisms participating in hemodynamic adjustments in infants with PDA, from the analysis of cardiorespiratory recordings, (2) To develop methods with détermination of pulse phase difference to evaluate inhomogeneities in blood redistribution during PDA. Results: Infants with PDA had a predominant parasympathetic stimulation (Spectral analysis of heart rhythm) and a loss of fractal properties (DFA). The analysis by transfer entropy method showed major differences in the autonomic cardio-respiratory coupling: compared to heart and breathing rates’s signals, the oxygen saturation (SaO2) behaved as a driving source when ductus was open and as a driven variable after ductus closure. The analysis of arterial pulse phase difference between right hand and left foot concluded to an accentuation of inhomogeneities in the distribution of blood perfusion when ductus was open. These findings were corroborated by results of computer simulation using an analog electrical model. Conclusions: Our results suggest significant involvement of autonomic mechanisms in PDA; further researches are needed for the application of the method of pulse phase analysis for the assessment of PDA. Some issues addressed in this work could serve as a basis for further research to verify the interest of vagolytic medications in the treatment of refractory hypotension, considered as an inappropriate cardiovascular baroreflex.