ENSTA Bretagne et le CHRU de Brest imaginent les respirateurs artificiels de demain

Journée Portes Ouvertes à l'ENSTA Bretagne le 8 février

 

ENSTA Bretagne et le CHRU de Brest

 imaginent les respirateurs artificiels de demain 

 

ENSTA Bretagne et le CHRU de Brest sont partenaires dans de nombreux projets aux côtés du Pr L’Her, qui dirige le service de réanimation. Les expertises en robotique, IA, matériaux et systèmes mécaniques permettent d’amplifier les dispositifs de soins et de protections. Après les visières imprimées en 3D, et une enceinte de confinement pour les ambulanciers de la Rade, l’ENSTA Bretagne s’intéresse, avec le Pr L’Her, aux nouvelles générations de respirateurs artificiels.

Imaginer et concevoir les respirateurs artificiels de demain 

Les équipes hospitalières ont d’importants besoins en systèmes d’assistance respiratoire. La crise Covid-19 amène les équipes de réanimation à envisager de nouveaux usages et à imaginer, avec les équipes de recherche, des respirateurs artificiels de nouvelle génération. Cela englobe toute une gamme de matériels, de la fabrication de systèmes très bas-coûts, fabriqués localement en cas de pénuries, à la conception de systèmes robotisés et d’intelligences artificielles pour la création d’appareils d’assistance respiratoire permettant une meilleure prise en charge des patients. Il existe en effet plusieurs types de respirateurs artificiels : des respirateurs traditionnels où le patient nécessite d’être profondément endormi, aux systèmes dits “non invasifs”, plus difficiles à concevoir, qui nécessitent un contrôle fin et une synchronisation avec le patient. 

 

 

C’est à ces technologies complexes et intelligentes, plus respectueuses des patients, que s’intéressent le Pr L’Her et l’équipe ENSTA Bretagne.

Comment réguler en temps réel, le débit, le volume et le taux d’oxygène transmis au patient pour correspondre à son juste besoin ? Comment favoriser le sevrage du patient en créant des programmes d’assistance respiratoire qui favorisent la réduction progressive de l’apport en oxygène ? La crise du Covid-19 a révélé l’importance de disposer, pour l’avenir, de systèmes plus perfectionnés et plus adaptés aux différents stades de la maladie, afin de limiter les nuisances et effets secondaires sur les patients. 

L’équipe de roboticiens ENSTA Bretagne dispose d’une expertise rare, à la fois pointue et étendue, pour la mise au point de systèmes complexes autonomes et d’algorithmes d’intelligence artificielles, s’appuyant sur d’autres compétences en mécanique et électronique. L’équipe peut donc élaborer des systèmes complets, très innovants. Et les systèmes d’assistance respiratoire présentent de fortes similitudes avec un robot autonome. La bonne combinaison de capteurs, actionneurs et d’intelligence artificielle (algorithmes intégrés au respirateur) permettrait de mieux réguler les pressions, les flux et les volumes d’oxygène transmis au patient.

ENSTA Bretagne a développé en un temps record un premier prototype qui a été testé sur le banc d’essais du CHRU. Ce prototype constitue une base pour le développement de respirateurs adaptables aux patients, capables d’intégrer plusieurs paramètres de suivi. Le prototype est conçu comme une boite à outils facilement modifiable. Il intègre déjà, comme les respirateurs haut de gamme, la capacité à détecter et à se synchroniser sur les inspirations d’un patient pour lui apporter de l’aide, réduisant ainsi la nécessité d’une sédation profonde. À court-terme, il permettra également de détecter automatiquement les besoins en oxygène et de s’ajuster en conséquence. 

 

Une dynamique durable de recherche et d’innovation collaborative 

Le rapprochement entre les équipes du CHRU et ENSTA Bretagne, renforcé par la crise Covid-19, laisse entrevoir de nombreuses perspectives de R&D, de missions d’ingénierie pour les étudiants et de programmes de recherche. Ces différents travaux s’inscrivent dans un effort national de développement de ces technologies. 

  • Thomas Le Mézo, ingénieur docteur double diplômé de l’ENSTA Bretagne, en post-doc dans l’équipe robotique, mène cette 1e étape d'exploration de concept avec deux collègues, Fabrice Le Bars et Henrique? Fagundes Gasparoto : « La collaboration avec les équipes médicales du CHRU est passionnante. Elle nous permet de créer localement, entre nos deux équipes très réactives, une dynamique propice à de nombreuses innovations. Les expertises de l’ENSTA Bretagne en robotique autonome, intelligence artificielle et conception de systèmes complexes permet au pied levé de travailler sur des sujets aussi exigeants et urgents que les respirateurs artificiels de demain. » 
  • Pr L’Her, directeur du service réanimation au CHRU de Brest?: « La collaboration avec les équipes de l’ENSTA Bretagne a été très efficace dès le début de la crise du Covid-19 et nous a permis d’améliorer grandement la protection des soignants, en particulier grâce à l’impression 3D de visières de protection, suivant des plans originaux et adaptés à nos contraintes  Ce respirateur artificiel au concept très intéressant n’arrivera peut-être pas à temps pour traiter les patients de la première vague de Covid-19, par contre il nous permet d’envisager des pistes majeures d’innovations dans le domaine de l’automatisation de la respiration artificielle dans le cadre d’autres projets collaboratifs. »

 

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