La ventilation non invasive dans l'insuffisance respiratoire aiguë : de la broncho-pneumonie chronique obstructive au syndrome de détresse respiratoire aiguë

RESUME : L'application d'une ventilation non-invasive (VNI) à pression positive chez des patients avec une insuffisance respiratoire aiguë hypoxémique non liée à une broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO), reste controversée malgré les résultats encourageants apparus dans de récentes études. Ce travail de thèse est composé d'une introduction qui comprend un historique de la VNI et une revue de ces applications principales dans l'insuffisance respiratoire aiguë avec, en particulier, une analyse des études cliniques principales concernant son utilisation dans l'exacerbation de la BPCO, dans l'asthme aigu sévère, dans les syndromes restrictifs et dans l'insuffisance respiratoire aiguë hypoxémique. La première partie aborde également les aspects pratiques de l'utilisation de la VNI, avec une description de l'équipement et des techniques utilisées. Ce travail de thèse a ensuite pour but d'analyser dans une étude personnelle l'application d'une VNI à pression positive chez des patients avec une insuffisance respiratoire aiguë hypoxémique non liée à une BPCO. Il s'agit d'une étude prospective et observationnelle, dans laquelle nous avons voulu analyser l'efficacité de la VNI chez un groupe de patients sélectionnés et coopérants, stables du point de vue hémodynamique, présentant un syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA) primaire (atteinte pulmonaire directe). Les échanges gazeux, le taux d'intubation, la mortalité et la durée de séjour dans l'unité de soins intensifs ont été enregistrés. Dans notre travail, la VNI a été appliquée de manière prospective à 12 patients, stables du point de vue hémodynamique, présentant les critères diagnostiques pour un SDRA primaire (SDRAP) et une indication pour une ventilation mécanique classique. Leur évolution a été comparée avec celle d'un groupe contrôle de 12 patients avec SDRAP. et précédemment traités dans la même unité de soins intensifs, ayant des caractéristiques similaires à l'admission : âge, score SAPS II, rapport Pa02/Fi02 et valeurs de pH . Un échec de la VNI fut observé chez 4 patients (33%), tous bactériémiques et nécessitant une intubation endotrachéale. Un facteur prédictif négatif. Les patients traités avec succès ont présenté un temps cumulatif de ventilation (p=0.001) et une durée de séjour aux soins intensifs (p=0.004) inférieure à ceux du groupe contrôle. Pendant la première période d'observation de la ventilation, l'oxygénation après 60 minutes s'est améliorée de manière plus importante dans le groupe VNI par rapport au groupe contrôle (PaO2/FiO2 : 146 +/- 52 mmHg vs. 109 +/- 34 mmHg ; p=0.05). Le taux de mortalité globale aux soins intensifs ne fut pas différent entre le groupe VNI et le groupe de patients intubés. Le taux de complications graves fut plus élevé chez les patients du groupe contrôle. Nos résultats suggèrent que chez des patients stables et coopérants, avec une pneumonie étendue, sans bactériémie à l'admission et remplissant les critères diagnostiques d'un SDRAp, la VNI représente une alternative valable à l'intubation endotrachéale.

Feasibility of non-invasive pressure support ventilation in infants with respiratory failure after extubation: a pilot study.

OBJECTIVE: To evaluate the feasibility and effects of non-invasive pressure support ventilation (NIV) on the breathing pattern in infants developing respiratory failure after extubation. DESIGN: Prospective pilot clinical study; each patient served as their own control. SETTING: A nine-bed paediatric intensive care unit of a tertiary university hospital. PATIENTS: Six patients (median age 5 months, range 0.5-7 months; median weight 4.2 kg, range 3.8-5.1 kg) who developed respiratory failure after extubation. INTERVENTIONS: After a period of spontaneous breathing (SB), children who developed respiratory failure were treated with NIV. MEASUREMENTS AND RESULTS: Measurements included clinical dyspnoea score (DS), blood gases and oesophageal pressure recordings, which were analysed for respiratory rate (RR), oesophageal inspiratory pressure swing (dPes) and oesophageal pressure-time product (PTPes). All data were collected during both periods (SB and NIV). When comparing NIV with SB, DS was reduced by 44% (P < 0.001), RR by 32% (P < 0.001), dPes by 45% (P < 0.01) and PTPes by 57% (P < 0.001). A non-significant trend for decrease in PaCO(2) was observed. CONCLUSION: In these infants, non-invasive pressure support ventilation with turbine flow generator induced a reduction of breathing frequency, dPes and PTPes, indicating reduced load of the inspiratory muscles. NIV can be used with some benefits in infants with respiratory failure after extubation.

Intérêt du monitorage du CO2 expiré pour évaluer la PaCO2 lors d'insuffisance respiratoire aiguë hypercapnique traitée par ventilation non invasive.

Introduction: L'efficacité d'une séance de VNI est habituellement évaluée selon la réponse clinique, l'amélioration de l'acidose respiratoire et de l'hypercapnie. Le but de cette étude était d'évaluer l'intérêt de la mesure du CO2 en fin d'expiration (PETCO2) pour estimer la PaCO2 et son évolution dans le temps. Patients et Méthodes: Des patients de réanimation souffrant d'une insuffisance respiratoire aiguë hypercapnique (PaCO2 >45 mmHg) ont été inclus dans cette étude prospective. La PETCO2était mesurée à l'aide d'un capteur nasobuccal (SmartLine®, Oridion) au cours d'une séance de VNI de 60 minutes. Une gazométrie artérielle et la valeur de PETCO2 étaient enregistrées au début de la séance puis chaque 15 minutes. Des manoeuvres d'expiration complète passives et actives étaient effectuées à 30 et 60 minutes. Le gradient de CO2 (PaCO2- PETCO2) a été calculé pour l'ensemble des mesures, spécifiquement pour chaque manoeuvre d'expiration complète, ainsi qu'individuellement pour chaque patient. Ces grandeurs sont exprimées en moyenne et écart-type pour évaluer le biais et la dispersion observés entre PaCO2 et PETCO2. La différence entre chaque valeurs consécutives de gradient de CO2 (delta gradient de CO2) a été calculées par patient. Cette mesure quantifie la variation au cours du temps du gradient de CO2 pour un patient donné. Résultats: 11 patients ont été inclus (7 BPCO, 1 restrictif et 1 syndrome d'apnée du sommeil). Sur l'ensemble des mesures, le gradient de CO2 était de 14.7 + 10.6 mmHg, lors des manoeuvres d'expiration complètes active il était de 8.1 + 13.0 mmHg, et de 8.8 + 11.9 mmHg lors des expirations passives. Conclusion: Chez les patients présentant une insuffisance respiratoire aiguë hypercanique traitée par VNI, la mesure de la PETCO2 par capteur nasobuccal ne permet de prédire ni la valeur de PaCO2, ni son évolution dans le temps. Les manoeuvres d'expiration complète n'apportent aucune plus value.

DNA degradation in avian faecal samples and feasibility of non-invasive genetic studies applied to threatened capercaillie populations

We evaluated the feasibility of using faeces as a non-invasively collected DNA source for the genetic study of an endangered bird population (capercaillie; Tetrao urogallus). We used a multitube approach, and for our panel of 11 microsatellites genotyping reliability was estimated at 98% with five repetitions. Experiments showed that free DNases in faecal material were the major cause of DNA degradation. Our results demonstrate that using avian faeces as a source of DNA, reliable microsatellite genotyping can be obtained with a reasonable number of PCR replicates.

Non-invasive detection of cocaine dissolved in wine bottles by (1) H magnetic resonance spectroscopy.

Recently, a number of cases of smuggling dissolved cocaine in wine bottles have been reported. The aim of the present study was to determine whether cocaine dissolved in wine can be detected by proton magnetic resonance spectroscopy ((1) H MRS) on a standard clinical MR scanner, in intact (i.e. unopened) wine bottles. (1) H MRS experiments were performed with a 3 Tesla clinical scanner on wine phantoms with or without cocaine contamination. The aromatic protons of cocaine displayed resonance peaks in the 7-8 ppm region of the spectrum, where no overlapping resonances of wine were present. Additional cocaine resonances were detected in the 2-3 ppm region of the spectrum, between the resonances of ethanol and other wine constituents. Detection of cocaine in wine (at 5 mM, i.e. ∼1.5 g/L) was feasible in a scan time of 1 min. We conclude that dissolved cocaine can be detected in intact wine bottles, on a standard clinical MR scanner. Thus, (1) H MRS is the technique of choice to examine this type of suspicious cargo, since it allows for a non-destructive and rapid content characterization. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.

Non-invasive dry mass determination and monitoring at the single cell level with digital holographic microscopy

Digital holography microscopy (DHM) is an optical microscopy technique which allows recording non-invasively the phase shift induced by living cells with nanometric sensitivity. Here, we exploit the phase signal as an indicator of dry mass (related to the protein concentration). This parameter allows monitoring the protein production rate and its evolution during the cell cycle. ©2008 COPYRIGHT SPIE

Magnetic pill tracking : a novel non-invasive tool for investigation of human digestive motility

RESUME Les améliorations méthodologiques des dernières décennies ont permis une meilleure compréhension de la motilité gastro-intestinale. Il manque toutefois une méthode qui permette de suivre la progression du chyme le long du tube gastro-intestinal. Pour permettre l'étude de la motilité de tout le tractus digestif humain, une nouvelle technique, peu invasive, a été élaborée au Département de Physiologie, en collaboration avec l'EPFL. Appelée "Magnet Tracking", la technique est basée sur la détection du champ magnétique généré par des matériaux ferromagnétiques avalés. A cet usage, une pilule magnétique, une matrice de capteurs et un logiciel ont été développés. L'objet de ce travail est de démontrer la faisabilité d'un examen de la motilité gastro-intestinale chez l'Homme par cette méthode. L'aimant est un cylindre (ø 6x7 mm, 0.2 cm3) protégé par une gaine de silicone. Le système de mesure est constitué d'une matrice de 4x4 capteurs et d'un ordinateur portable. Les capteurs fonctionnent sur l'effet Hall. Grâce à l'interface informatique, l'évolution de la position de l'aimant est suivie en temps réel à travers tout le tractus digestif. Sa position est exprimée en fonction du temps ou reproduite en 3-D sous forme d'une trajectoire. Différents programmes ont été crées pour analyser la dynamique des mouvements de l'aimant et caractériser la motilité digestive. Dix jeunes volontaires en bonne santé ont participé à l'étude. L'aimant a été avalé après une nuit de jeûne et son séjour intra digestif suivi pendant 2 jours consécutifs. Le temps moyen de mesure était de 34 heures. Chaque sujet a été examiné une fois sauf un qui a répété sept fois l'expérience. Les sujets restaient en décubitus dorsal, tranquilles et pouvaient interrompre la mesure s'ils le désiraient. Ils sont restés à jeûne le premier jour. L'évacuation de l'aimant a été contrôlée chez tous les sujets. Tous les sujets ont bien supporté l'examen. Le marqueur a pu être détecté de l'oesophage au rectum. La trajectoire ainsi constituée représente une conformation de l'anatomie digestive : une bonne superposition de celle-ci à l'anatomie est obtenue à partir des images de radiologie conventionnelle (CT-scan, lavement à la gastrografine). Les mouvements de l'aimant ont été caractérisés selon leur périodicité, leur amplitude ou leur vitesse pour chaque segment du tractus digestif. Ces informations physiologiques sont bien corrélées à celles obtenues par des méthodes établies d'étude de la motilité gastro-intestinale. Ce travail démontre la faisabilité d'un examen de la motilité gastro-intestinal chez l'Homme par la méthode de Magnet Tracking. La technique fournit les données anatomiques et permet d'analyser en temps réel la dynamique des mouvements du tube digestif. Cette méthode peu invasive ouvre d'intéressantes perspectives pour l'étude de motilité dans des conditions physiologiques et pathologiques. Des expériences visant à valider cette approche en tant que méthode clinique sont en voie de réalisation dans plusieurs centres en Suisse et à l'étranger. SUMMARY Methodological improvements realised over the last decades have permitted a better understanding of gastrointestinal motility. Nevertheless, a method allowing a continuous following of lumina' contents is still lacking. In order to study the human digestive tract motility, a new minimally invasive technique was developed at the Department of Physiology in collaboration with Swiss Federal Institute of Technology. The method is based on the detection of magnetic field generated by swallowed ferromagnetic materials. The aim of our work was to demonstrate the feasibility of this new approach to study the human gastrointestinal motility. The magnet used was a cylinder (ø6x7mm, 0.2 cm3) coated with silicon. The magnet tracking system consisted of a 4x4 matrix of sensors based on the Hall effect Signals from the sensors were digitised and sent to a laptop computer for processing and storage. Specific software was conceived to analyse in real time the progression of the magnet through the gastrointestinal tube. Ten young and healthy volunteers were enrolled in the study. After a fasting period of 12 hours, they swallowed the magnet. The pill was then tracked for two consecutive days for 34 hours on average. Each subject was studied once except one who was studied seven times. Every subject laid on his back for the entire experiment but could interrupt it at anytime. Evacuation of the magnet was controlled in all subjects. The examination was well tolerated. The pill could be followed from the esophagus to the rectum. The trajectory of the magnet represented a "mould" of the anatomy of the digestive tube: a good superimposition with radiological anatomy (gastrografin contrast and CT) was obtained. Movements of the magnet were characterized by periodicity, velocity, and amplitude of displacements for every segment of the digestive tract. The physiological information corresponded well to data from current methods of studying gastrointestinal motility. This work demonstrates the feasibility of the new approach in studies of human gastrointestinal motility. The technique allows to correlate in real time the dynamics of digestive movements with the anatomical data. This minimally invasive method is ready for studies of human gastrointestinal motility under physiological as well as pathological conditions. Studies aiming at validation of this new approach as a clinically relevant tool are being realised in several centres in Switzerland and abroad. Abstract: A new minimally invasive technique allowing for anatomical mapping and motility studies along the entire human digestive system is presented. The technique is based on continuous tracking of a small magnet progressing through the digestive tract. The coordinates of the magnet are calculated from signals recorded by 16 magnetic field sensors located over the abdomen. The magnet position, orientation and trajectory are displayed in real time. Ten young healthy volunteers were followed during 34 h. The technique was well tolerated and no complication was encountered, The information obtained was 3-D con-figuration of the digestive tract and dynamics of the magnet displacement (velocity, transit time, length estimation, rhythms). In the same individual, repea-ted examination gave very reproducible results. The anatomical and physiological information obtained corresponded well to data from current methods and imaging. This simple, minimally invasive technique permits examination of the entire digestive tract and is suitable for both research and clinical studies. In combination with other methods, it may represent a useful tool for studies of Cl motility with respect to normal and pathological conditions.

Imagerie cardiaque non invasive: apport spécifique en clinique des nouvelles modalités (I). Evaluation morphologique [Cardiac imaging: specific clinical role of newly developed non invasive techniques. Part 1: Morphological evaluation].

Echocardiography is the preferred initial test to assess cardiac morphology and ventricular function. Cardiac MRI enables an optimal visualisation of heart muscle without contrast injection, and precise measurement of the ventricular volumes and systolic function. It is therefore an ideal test for patients with poor echocardiographic windows or for the specific evaluation of right heart chambers. Heart CT also remarkably images heart muscle and precisely measures ventricular systolic function after intravenous injection of iodinated contrast. Coronary CT may also, in selected cases, avoid the need for diagnostic coronary angiography. Although very accurate, these imaging modalities are expensive and may be contra-indicated for a particular patient. Their use in clinical practice has to follow the accepted guidelines.

Une méthode simplifiée de mesure du volume atrial gauche sur les scanners de score calcique. Cardiovasculaire diagnostique et interventionnel. Séance Cardiovasculaire diagnostique et interventionnel. Séance ''L21 - Imagerie cardiaque non invasive''

Objectifs : Evaluer une méthode simple et rapide de mesure du volume atrial gauche. Matériels et méthodes : Cinquante patients ont été examinés avec un CT gaté pour mesure du score calcique. Trois méthodes ont été utilisées pour calculer le volume atrial gauche : 1) une méthode orthogonale avec mesure des surfaces/diamètres dans les plans axiaux/coronaux/sagittaux, 2) une méthode biplan inspirée de l'échocardiographie et 3) une méthode volumétrique. Les mesures ont été faites par le même observateur un mois plus tard et ont été répétées par trois autres observateurs. L'axe cardiaque a aussi été mesuré. La méthode Bland-Altmann et les corrélations de Spearman ont été utilisées. Résultats : La méthode volumétrique montre les variations intra/interobservateur les plus basses avec une variabilité de 6,1/7,4 ml, respectivement. Pour les mesures avec la méthode orthogonale (surfaces/diamètres), les variations intra/interobservateur sont 12,3/13,5 ml et 14,6/11,6 ml, respectivement. Pour la méthode biplan, les variations intra/interobservateur sont plus hautes : 23,9/19,8 ml. Comparée à la méthode de référence volumétrique, la méthode orthogonale avec les surfaces est mieux corrélée (R=0,959, p<0,001) que les autres méthodes. Il y a une faible influence de l'axe du coeur sur la méthode orthogonale avec les surfaces. Conclusion : La méthode volumétrique est le gold standard en terme de variabilité. Cependant elle est longue à metttre en oeuvre. La méthode orthogonale avec les surfaces est une alternative simple, sauf chez les patients obèses avec un coeur horizontalisé.

A non-invasive assessment of hepatic glycogen kinetics and post-absorptive gluconeogenesis in man.

A novel approach to the study of hepatic glycogen kinetics and fractional gluconeogenesis in vivo is described. Ten healthy female subjects were fed an iso-caloric diet containing 55% carbohydrate energy with a 13C abundance of 1.083 atom percent for a 3-day baseline period; then, a diet of similar composition, but providing carbohydrate with a 13C abundance of 1.093 atom percent was started and continued for 5 days. Resting respiratory gas exchanges, urinary nitrogen excretion, breath 13CO2 and plasma 13C glucose were measured every morning in the fasting state. The enrichment in 13C of hepatic glycogen was calculated from these measured data. 13C glycogen enrichment increased after switching to a 13C enriched carbohydrate diet, and was identical to the 13C enrichment of dietary carbohydrates after 3 days. The time required to renew 50% of hepatic glycogen, as determined from the kinetics of 13C glycogen enrichment, was 18.9 +/- 3.6 h. Fractional gluconeogenesis, as determined from the difference between the enrichments of glucose oxidized originating from hepatic glycogen and plasma glucose 13C was 50.8 +/- 5.3%. This non-invasive method will allow the study of hepatic glycogen metabolism in insulin-resistant patients.

Use of non-invasive ambulatory blood pressure monitoring to screen for high-risk hypertensive patients.

Blood pressures measured casually by a doctor often differ considerably from those recorded during everyday activities away from the medical environment. In the present study, we compared office and ambulatory recorded pressures in 475 consecutive untreated patients diagnosed hypertensive by physicians. Blood pressure monitored non-invasively during the day was, on average 15/7 mmHg lower than the corresponding office pressures. The difference between office and ambulatory recorded pressure tended to be greatest in those patients with the highest office blood pressure levels, although the relationship between the two types of measurement was too weak (r = 0.50 and 0.38 for systolic and diastolic pressure, respectively) to have any predictive value in the individual patient. Office blood pressures were at least 10 mmHg higher than ambulatory pressures in 62% of patients for systolic and 42% for diastolic pressure. Blood pressure levels recorded during ambulatory monitoring were higher than in the doctor's office for 18% of patients for systolic and 22% for diastolic pressure. Among patients with systolic pressures of between 161 and 180 mmHg or diastolic pressures between 96 and 105 mmHg when facing a doctor, 27 and 37% respectively, showed markedly lower systolic (less than 140 mmHg) or diastolic (less than 90 mmHg) ambulatory recorded pressures. These data therefore indicate that ambulatory blood pressure monitoring may help to identify those truly hypertensive patients who are most likely to benefit from antihypertensive therapy.