Estimation de la pression partielle artérielle du dioxyde de carbone par des paramètres noninvasifs

El Tannoury, Jihad (2020). Estimation de la pression partielle artérielle du dioxyde de carbone par des paramètres noninvasifs. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Les patients qui souffrent d’un certain trouble respiratoire sont généralement mécaniquement ventilés. Cette ventilation mécanique sert à assurer le dioxygène nécessaire au bon fonctionnement des organes, ainsi qu’à éliminer le dioxyde de carbone produit par les organes. Pour pouvoir bien choisir les paramètres du ventilateur, les cliniciens surveillent les signes vitaux et les tensions artérielles des patients. Obtenir les tensions artérielles directement des artères est douloureux et nuisible aux vaisseaux et les nerfs se trouvant dans l’entourage. Par conséquent, on cherche des méthodes non dangereuses et fiables pour estimer les tensions artérielles. Les tensions de l’oxygène (PaO2) sont facilement estimées par la saturation transcutanée de ce dernier (SpO2) obtenue par un spiromètre, alors que l’estimation des tensions du dioxyde de carbone (PaCO2) est beaucoup plus complexe.

L’objectif principal de travail est de trouver une technique non invasive pour estimer la PaCO2 d’une manière rapide et fiable dont la performance dépasse celle des méthodes déjà utilisées en pratique comme l’estimation utilisant le volume minute (Vmin) et celle utilisant le gaz carbonique à la fin de l’expiration (PetCO2). Pour ce faire, la base de données implémentée dans l’hôpital Sainte Justine dès mai 2015 a été utilisée. Cette base renferme toutes les données patients dans les soins intensifs pédiatriques (PICU). Le Multi Layer Perceptron (MLP), un type de réseau de neurones, a été utilisé pour faire les estimations. L’estimateur utilise un test de gaz sanguins réalisé auparavant pour être calibré. Les données ont été réparties sur quatre groupes : [0h, 2h] ; [2h, 6h] ; [6h, 12h] et [12h, 24h] selon le temps écoulé entre l’acquisition du gaz de calibrage et le gaz à estimer. Pour étudier l’efficacité de l’approche développée, le pourcentage des estimations avec une erreur inférieure à 5 mmHg est adopté puisqu’une erreur inférieure à 5 mmHg a été considérée médicalement comme non significative. Les résultats obtenus montrent que l’approche suivie dans ce travail dépasse les techniques traditionnelles utilisées maintenant en clinique et peuvent améliorer la pratique clinique.

Titre traduit

Arterial partial pressures of carbon dioxide estimation using non-invasive parameters

Résumé traduit

Patients suffering from a respiratory disorder are in general mechanically ventilated. The purpose of this ventilation is to provide the oxygen to the organs to insure their proper function, and to eliminate the carbon dioxide produced by these organs. In order to efficiently choose the ventilator settings, the clinicians rely on vital signs and arterial partial pressure of the patients. Acquiring the arterial partial pressure directly from the arteries is very painful and can destroy the blood vessels and the nerves in the area of the puncture. Therefore, we try to find a reliable and less dangerous way to estimate these partial pressures. The arterial oxygen partial pressure (PaO2) is easily estimated by the transcutaneous oxygen saturation (SpO2) measured with a spirometer, while the arterial blood CO2 pressure (PaCO2) is more challenging to estimate.

The main purpose of this work is to find a noninvasive reliable technique to rapidly estimate the PaCO2 with a better performance than the already in-use techniques such as the PaCO2 estimation with end-tidal CO2 (PetCO2) and the minute ventilation volume (Vmin) evolution. To do so, a high-resolution database in Sainte-Justine University Hospital was used. This database has all patients’ data in the Pediatric Intensive Care Unit (PICU). The MultiLayer Perceptron (MLP), a type of the neural networks, was used to do the estimations. The model is calibrated by a previously performed arterial blood gas test. The data were separated into four groups : [0h, 2h], [2h, 6h], [6h, 12h] and [12h, 24h] depending on the time gap between the calibrating test and the time of estimation. To test the efficiency of the developed approach, the percentage of estimations with an error less than 5 mmHg was used since a difference of less than 5 mmHg is considered medically insignificant. The obtained results show that the approach developed in this work is better than the traditional techniques that are used in clinical practice nowadays.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire par article présenté à l’École de technologie supérieure comme exigence partielle a l’obtention de la maitrise avec mémoire en génie concentration personnalisée". Comprend des références bibliographiques (pages 65-68).
Mots-clés libres:	détermination de la pression partielle du dioxyde de carbone, surveillance des gaz sanguins, MLP, techniques d’estimation, diagnostique
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Noumeir, Rita
Codirecteur:	Codirecteur Jouvet, Philippe
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt:	04 mars 2021 02:11
Dernière modification:	04 mars 2021 02:11
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2678

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