# Etude de l'efficacité des réflexes de défenses des voies aériennes chez les sujets présentant des symptômes dysphagiques par l'Auscultation Cervicale à Haute Résolution

Philippe Allet, Jérôme Farinas, Sandrine Mouysset

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Philippe Allet, Jérôme Farinas, Sandrine Mouysset. Etude de l'efficacité des réflexes de défenses des voies aériennes chez les sujets présentant des symptômes dysphagiques par l'Auscultation Cervicale à Haute Résolution. Journées Phonétique Clinique 2025, Jun 2025, Sète (34200), France. hal-05207568

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# Etude de l'efficacité des réflexes de défenses des voies aériennes chez les sujets présentant des symptômes dysphagiques par l'Auscultation Cervicale à Haute Résolution

Philippe ALLET¹

Jérôme FARINAS¹

Sandrine MOUYSSET¹

¹IRIT, Université de Toulouse, CNRS, Toulouse, France

La déglutition est un mécanisme physiologique qui permet le passage des aliments de la bouche vers l'estomac. Quand il y a un dysfonctionnement, on parle de dysphagie. Il est estimé que 43,8 % de la population adulte souffre de dysphagie [1]. De plus, l'étouffement est cité comme la première cause de décès en maison de retraite et 10 % des pneumonies sont dues à de la pénétration dans les voies respiratoires [2]. Il est donc important de détecter les troubles.

Actuellement, les deux méthodes de référence, la fibroscopie et la vidéofluoroscopie, sont soit invasive pour l'une, soit non systématique pour l'autre. L'Auscultation Cervicale à Haute Résolution (ACHR) est une méthode alternative étudiée pour la détection de la dysphagie. Elle permet une analyse non invasive, en plaçant un microphone et un accéléromètre sur le cou du patient, afin d'étudier les sons et les mouvements provoqués par les déglutitions.

Le projet ANR PhLEs-NID a pour but d'étudier la pertinence de l'ACHR dans l'évaluation de la déglutition. Il implique une équipe pluridisciplinaire et utilise un dispositif équipé d'un microphone et d'un accéléromètre (figure 1) pour collecter des données auprès de sujets dysphagiques ainsi que de sujets témoins. À partir de ces enregistrements, des indicateurs de l'efficacité pharyngolaryngée seront définis et modélisés.

Dans le cadre du projet, une méthode Delphi [3] a été utilisée pour rassembler un panel international d'experts et établir un consensus sur les facteurs permettant de modéliser la sévérité de la dysphagie. La conclusion de cette étude évalue la présence d'une toux affaiblie comme le troisième facteur le plus important permettant de déterminer la sévérité du trouble dysphagique, et les quatre premiers facteurs sont liés aux réflexes de défense des voies (figure 2).

Le protocole d'enregistrement du projet contient la réalisation de trois souffles courts et forts et trois toux courtes et fortes par le patient. Il peut également y avoir des toux spontanées (figure 3). L'analyse de ces enregistrements nécessite de savoir si nous pouvons extraire et identifier les débits du patient, mais aussi de déterminer si elles peuvent être caractérisées en identifiant leur puissance.
Pour réaliser ces deux étapes, nous reprenons la méthode PLA-Tracker de Gravellier et al. [4] sur la détection automatique des événements pharyngolaryngés, entraînées sur des sujets sains, notamment les mécanismes de défense des voies aériennes (figure 4). Une étude est réalisée pour déterminer l'efficacité du modèle sur les sujets pathologiques. Les enregistrements combinant un signal acoustique et un signal vibratoire avec l'accéléromètre, nous utilisons la bibliothèque python TSFEL d'extractions de paramètres spectraux, statistiques et temporels dans les signaux [5] (la figure 5 montre un exemple de représentation de ces paramètres). En utilisant ces paramètres, nous arrivons à séparer les toux et les souffles avec une précision de 90%. Nous souhaitons, en utilisant des méthodes non supervisées ou supervisées d'apprentissage automatique, établir s'il est possible de classer les patients en fonction de la puissance de leur toux et de leur souffle afin d'obtenir la modélisation d'un indicateur de l'efficacité pharyngolaryngée.

<figure><img src="image_3.png" /><figcaption>Figure 1 : Le dispositif Swallis DSA, utilisé pour l'enregistrement du protocole du projet PhLEs-NID avec la représentation des 3 axes de l'accéléromètre.</figcaption></figure>

<table><caption>Figure 2 : Extrait du classement des facteurs de la dysphagie extrait de l'étude préliminaire réalisée avec la méthode Delphi [3]</caption><thead><tr><th rowspan="2">Item (Final Rank Order <sup>a</sup>)</th><th colspan="4">Importance <sup>b,c</sup> (% Agreement)</th><th colspan="3">Relevance <sup>c,d</sup> (% Agreement)</th></tr><tr><th>Physiological Impairment</th><th>Risk Factor</th><th>Prognostic Factor</th><th>Delphi Round</th><th>Physiological Impairment</th><th>Risk Factor</th><th>Prognostic Factor</th><th>Final Rank <sup>f</sup></th></tr></thead><tbody><tr><td>Aspiration</td><td>84.0</td><td>94.6</td><td>86.6</td><td>I</td><td>91.3</td><td>92.8</td><td>85.5</td><td>1</td></tr><tr><td>Incomplete ejection or failure to eject aspirated materials from the airways</td><td>93.3</td><td>98.6</td><td>89.4</td><td>I</td><td>98.6</td><td>92.8</td><td>85.5</td><td>2</td></tr><tr><td>Weak or absent cough</td><td>94.7</td><td>100.0</td><td>89.4</td><td>I</td><td>85.7</td><td>91.3</td><td>87.0</td><td>3</td></tr><tr><td>Choking</td><td>81.3</td><td>94.6</td><td>78.7</td><td>I</td><td>85.5</td><td>88.4</td><td>78.3</td><td>4</td></tr></tbody></table>
<table><caption>Figure 3 : Répartition de la population utilisée pour l'étude entre les sujets pathologiques et témoins ainsi que la répartition du nombre d'évènements enregistrés.</caption><thead><tr><td>Type de sujet</td><td>Pathologiques</td><td>Témoins</td></tr></thead><tbody><tr><td>Nombre de sujets</td><td>40</td><td>9</td></tr><tr><td>Toux contrôlées</td><td>119</td><td>28</td></tr><tr><td>Toux spontanées</td><td>27</td><td>3</td></tr><tr><td>Souffles</td><td>119</td><td>28</td></tr></tbody></table>

<figure><img src="image_4.png" /><figcaption>Figure 4 : Exemple d'enregistrement de la partie du protocole concernant le débit de pointe. Les signaux extraits de l'accéléromètre sont représentés sur les trois premières lignes, et l'enregistrement sonore du microphone sur la dernière. En jaune sont représentés les fenêtres du signal reconnu comme un événement de toux ou de souffle grâce au modèle PLA-Tracker de Lila Gravellier.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_5.png" /></figure>

souffle

touxa

touxna

Figure 5 : Représentation en nuages de points 2D des paramètres TSFEL extraits des 3 signaux de l'accéléromètre et du microphone. Les paramètres sont calculés sur chaque axe séparément puis concatenés ensemble. Un tri est ensuite fait sur les corrélations inter-paramètres : si plusieurs sont fortement corrélés entre eux un seul est gardé puis les paramètres restants sont normalisés par la moyenne centrée réduite. Les deux axes sont les plus représentatifs de la représentation t-SNE du vecteur de paramètres TSFEL. Un point correspond à un segment d'un événement (rouge : toux contrôlées, vert : toux spontanées, bleu : souffles).

[1] Rajati F, Ahmadi N, Naghibzadeh ZA, Kazeminia M. The global prevalence of oropharyngeal dysphagia in different populations: a systematic review and meta-analysis. J Transl Med. 2022 Apr 11;20(1):175. doi: 10.1186/s12967-022-03380-0. PMID: 35410274; PMCID: PMC9003990.

[2] K. Kendall, R. J. Leonard, D. K. Chhetri, and G. Postma, "State-of-the-art dysphagia evaluation and treatment", Otolaryngology-head and neck surgery, vol. 141, no. 3, pp. P27-P28, 2009, doi: 10.1016/j.otohns.2009.06.066

[3] Speyer, R.; Balaguer, M.; Cugy, E.; Devoucoux, C.; Morinière, S.; Soriano, G.; Vérin, E.; Woisard, V. Expert Consensus on Clinical Decision Making in the Disease Trajectory of Oropharyngeal Dysphagia in Adults: An International Delphi Study. J. Clin. Med. 2023, 12, 6572. https://doi.org/10.3390/jcm12206572

[4] Lila Gravellier, Maxime Le Coz, Jérôme Farinas, Julien Pinquier. Detection of Pharyngolaryngeal Activities in Real-World Settings Using Wearable Sensors. 46th annual international conference of the IEEE engineering
in medicine and biology society (EMBC 2024), EMBC: Engineering in Medicine and Biology Society, Jul 2024, Orlando (Florida), United States.

[5] Barandas, Marília and Folgado, Duarte and Fernandes, Letícia and Santos, Sara and Abreu, Mariana and Bota, Patrícia and Liu, Hui and Schultz, Tanja and Gamboa, Hugo, TSFEL: Time Series Feature Extraction Library, SoftwareX, vol. 11, p. 100456, 2020