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Introduction Discriminating asthma from chronic obstructive pulmonary disease (COPD) using medico-administrative databases is challenging but necessary for medico-economic analyses focusing on respiratory diseases. Artificial intelligence (AI) may improve dedicated algorithms. Objectives To assess performance of different AI-based approaches to distinguish asthmatics from COPD patients in medico-administrative databases where the clinical diagnosis is absent. An “Asthma COPD Overlap” category was defined to further test whether AI can detect complexity. Methods This study included 178,962 patients treated by two “R03” treatment prescriptions at least from January 2016 to December 2018 and managed by either a general practitioner and/or a pulmonologist participating in a permanent longitudinal observatory of prescription in ambulatory medicine (LPD). Clinical diagnoses are available in this database and were used as gold standards to develop diagnostic rules. Three types of AI approaches were explored using data restricted to demographics and treatment dispensations: multinomial regression, gradient boosting and recurrent neural networks (RNN). The best performing model (based on metric properties) was then applied to estimate the size of asthma and COPD populations based on a database (LRx) of treatment dispensations between July, 2018 and June, 2019. Results The best models were obtained with the boosting approach and RNN, with an overall accuracy of 68%. Performance metrics were better for asthma than COPD. Based on LRx data, the extrapolated numbers of patients treated for asthma and COPD in France were 3.7 and 1.2 million, respectively. Asthma patients were younger than COPD patients (mean, 49.9 vs. 72.1 years); COPD occurred mostly in men (68%) compared to asthma (33%). Conclusion AI can provide models with acceptable accuracy to distinguish between asthma, ACO and COPD in medico-administrative databases where the clinical diagnosis is absent. Deep learning and machine learning (RNN) had similar performances in this regard.

National audience; La fonction mucociliaire de l'épithélium bronchique assure le nettoyage continu des voies respiratoires afin d’éviter toutes infections et inflammations par les éléments présents dans l’air que nous respirons. L'efficacité de la clairance mucociliaire repose sur deux éléments principaux : les propriétés rhéologiques du mucus et la coordination du battement ciliaire. Dans cette communication, nous décrirons spécifiquement nos résultats sur la rhéologie du mucus. Notre approche biophysique vise à comprendre les paramètres biochimiques et physiques affectant les propriétés viscoélastiques du mucus et à évaluer l 'utilisation des propriétés viscoélastiques du mucus comme marqueur du diagnostic de maladie respiratoire (BPCO, maladie pulmonaire obstructive chronique ...).Des études sur la rhéologie du mucus ont déjà été réalisées, mais essentiellement sur le crachat ou le mucus reconstitué. Nous avons effectué des expériences rhéologiques sur le mucus extrait des cultures ALI (Air Liquid Interface) de l'épithélium bronchique reconstitué à partir d'une biopsie bronchique. Notre approche consiste à combiner une expérience de macro-rhéologie standard et une micro-rhéologie réalisée avec des pinces optiques afin de quantifier les propriétés viscoélastiques du mucus et de comprendre son comportement d'écoulement à différentes échelles, de l'échelle des cils jusqu'à l'échelle de longueur sur laquelle le mucus est transporté.Nos résultats montrent le comportement d'amincissement par cisaillement et la nature élastique du mucus avec un petit module élastique G 'compris entre 1 et 2 Pa. On observe également la rupture du gel de mucus à très faible taux de cisaillement et même pour la déformation oscillatoire réalisée À des fréquences inférieures à la fréquence de battement des cils (~ 15 Hz), probablement en raison de la structure complexe et hétérogène du mucus. Néanmoins, la structure du mucus et les propriétés viscoélastiques sont récupérées en 5 minutes. La macro et la micro-rhéologie indiquent deux comportements différents : on observe un plateau élastique à la macro-échelle et un comportement visqueux à la micro-échelle, avec une viscoélasticité très faible de l'ordre de 10-3 à 10-2 Pa et proportionnelle À la fréquence de ω0,9 dans la même plage de fréquence. En appliquant des forces locales grâce à des pinces optiques, comme le montre la figure 1, nous montrons que l'adhérence du mucus est impliquée et doit être prise en compte pour comprendre les différences entre les propriétés mécaniques mesurées à ces différentes échelles de longueur et plus généralement pour caractériser les propriétés du mucus.Cette approche biophysique et méthodologie spécifique nous permet de comparer des échantillons correspondant à différentes pathologies du patient et pourrait être appliquée avec succès à l'hypersécrétion de mucus de patients atteints de fibrose kystique. Ce travail s'inscrit dans le cadre d'un projet de plus grande envergure impliquant une étude de physique statistique sur la coordination des cils et son couplage avec la viscoélasticité du mucus.

Background To examine trends in mortality, costs and in-hospital management and outcomes of severe COPD exacerbations admitted in France. Methods Patients hospitalized from 2007 to 2012 with COPD exacerbation as the primary diagnosis were identified from the exhaustive French medico-administrative hospitalizations database records. Four groups of severe COPD exacerbations were defined: hospitalisation in a general ward (GW) without acute respiratory failure (ARF), GW with ARF, ICU without invasive mechanical ventilation (MV), and ICU with MV. Results A 15.48 % increase in admissions from 113 276 in 2007 to 133 497 in 2012 was recorded. Age (+9.9 months), gender (−2.5 % of male) and length of stay (−0.29 day) slightly changed while the number of ICU admissions increased markedly (+41.78 %). In-hospital mortality rates increased (+8.06 %, p

Chronic obstructive airway diseases are a major public health problem, characterized by chronic inflammation and airways remodeling. Imaging of the structural elements of the lungs (bronchi, bronchioles, vessels...) is essential for defining, phenotyping and following-up these diseases. Visual assessment is prone to inter-observer variability that affects its reliability. Therefore, the development of reliable and reproducible new quantitative methods is necessary. CT and MRI are the two complete imaging methods of the various structural and functional compartments of the lung. This work focused on the development and the validation of quantitative methods using CT and MRI of the lung.Using quantitative CT, we have shown that measurements of bronchial and vascular remodeling in patients with severe pulmonary hypertension (PH), a particular phenotype in COPD patients, contributed to highlight interactions between the cardiovascular and respiratory systems. We have developed a method for small airway disease quantification, tested in a chronic hypersensitivity pneumonitis cohort, that may contribute to evaluate and monitor chronic obstructive airway diseases.Using quantitative MRI, we have developed a fully automated quantification technique to assess the severity of emphysema extent in COPD patients. In addition, transposing bronchial measurement methods from CT to MRI has become possible thanks to the new ultra short echo time (UTE) sequences. Thus, the quantification of bronchial remodeling at 3DUTE MRI in patients with cystic fibrosis, for whom it is necessary to reduce exposure to ionizing radiation, has shown morphological information similar to that of CT. We have also shown that automatic quantification of destructive and inflammatory phenomena by 3DUTE MRI in cystic fibrosis is a reliable and reproducible method for assessing the severity of structural alterations. Furthermore, the feasibility of an automatic quantification of T2 high signal intensity on MRI has been demonstrated and its relevance as a specific biomarker for inflammatory airway disease has been assessed.Thus, the quantitative analysis, in both CT and MRI, of various structural and functional modifications in chronic obstructive airway diseases could be a reliable method in the follow-up and the evaluation of the response to treatment in these diseases., Les maladies bronchiques obstructives chroniques constituent un problème majeur de santé publique. Leur pathogénie est caractérisée par l’inflammation chronique et le remodelage des voies aériennes. L’étude en imagerie des différents éléments structuraux des poumons (bronches, bronchioles, vaisseaux…) est primordiale dans la définition, le phénotypage, la compréhension des mécanismes obstructifs et le suivi de l’évolution et de ces maladies. Les méthodes d’évaluation visuelles qualitatives sont sujettes à une subjectivité d’analyse et à une variabilité inter observateurs qui altèrent leur fiabilité. Le développement de nouvelles méthodes quantitatives fiables et reproductibles est donc une nécessité. La TDM et l’IRM sont les deux méthodes d’imagerie complètes à la fois des différents compartiments structuraux et fonctionnels du poumon, la première ayant pour avantage son excellente résolution spatiale et la seconde son innocuité. Les travaux ont porté sur la mise au point et la validation de méthodes d’imagerie quantitatives TDM et IRM. Avec la TDM quantitative, nous avons montré que les mesures du remodelage bronchique et vasculaire chez les patients atteints d’une hypertension pulmonaire (HTP) sévère, phénotype particulier à la bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO), permettaient d’appréhender les interactions entre les systèmes cardiovasculaire et respiratoire. D’autre part nous avons mis au point et évalué une méthode de quantification de l’atteinte des voies aériennes distales dans une population de pneumonie chronique d’hypersensibilité. Cette méthode pourrait apporter une contribution à l’étude et au suivi des maladies bronchiques obstructives chroniques.Avec l’IRM quantitative, les solutions que nous avons proposées dans la quantification de l’emphysème à l’IRM protonique permettent une analyse automatisée de la sévérité de l’extension de l’emphysème chez des patients atteints de BPCO. En outre, la transposition des méthodes de mesure des paramètres bronchiques de la TDM à l’IRM est devenue possible grâce aux nouvelles séquences à temps d’écho ultra court (UTE). Ainsi, la quantification du remodelage bronchique à l’IRM 3DUTE chez des patients atteints de mucoviscidose, chez lesquels il est nécessaire de réduire l’exposition aux rayons ionisants, permet d’obtenir des informations morphologiques similaires à celles de la TDM. Nous avons aussi montré que la quantification automatique des phénomènes destructifs et inflammatoires par l’IRM 3DUTE dans l’atteinte pulmonaire de la mucoviscidose était une méthode fiable et reproductible pour évaluer la sévérité de l’atteinte structurale. Par ailleurs, la faisabilité d’une quantification automatique des hypersignaux T2 à l’IRM a été démontrée et sa pertinence comme biomarqueur spécifique de l’atteinte inflammatoire des voies aériennes évaluée. Ainsi, l’étude quantitative, en TDM comme en IRM, de diverses modifications structurales et fonctionnelles des maladies bronchiques obstructives chroniques ouvre le champ d’une analyse objective et fiable par l’imagerie aux évaluations du suivi et de la réponse au traitement.

Airway remodeling is a critical outcome in broncho-pulmonary obstructive disorders such as asthma, COPD and cystic fibrosis. Research is needed in order to better understand the pathophysiological process underlying these different diseases, as well as their functional significance and consesquences in vivo. Imaging allows non-invasive and quantitative assessment of the remodeling process in vivo. In asthma, we have assessed the value of peribronchial density using microCT in murine models of ovalbumine sensitization. This novel biomarker was shown to relate with remodeling than inflammation of airways and could be used in preclinical studies. In humans, we first optimized an existing chain of post treatment in order to segment in 3 dimensions bronchi volumes in order to improve automation, detection and skeletonization. The software was applied in a prospective randomized double-blinded study in severe asthma, in order to test the effect of a new therapeutic anticalcic agent. Results showed that the software enables a non-invasive assessment of airway smooth muscle remodeling in severe asthma during therapeutic studies. In COPD, we have shown that quantitative CT is able to unravel new complex mechanisms that are involved in COPD but not in asthma, i.e. the development of pulmonary hypertension. CT measurements of small vessels were also shown to add complementary information on COPD phenotypes, supporting the existence of distinct subtypes of COPD related to a vascular rather than a broncho-pulmonary disease. Finally, lung MRI is still a challenging field of investigation, owing to the very low proton density of bronchi, the presence of movement artifact. We have tested and optimized an innovative sequence combined with respiratory synchronization in order to get images in close agreement with CT. Perspectives related to this novel non-invasive, quantitative and radiation-free imaging technique are promising in the evaluation of broncho-pulmonary obstructive diseases.; Le remodelage des voies aériennes est un phénomène mal connu, dont le rôle est central dans la sévérité des maladies broncho-pulmonaires obstructives chroniques telles que l’asthme et la broncho-pneumopathie obstructive chronique (BPCO). La recherche est nécessaire pour comprendre les mécanismes et les conséquences fonctionnelles, qui diffèrent dans ces deux maladies. L’imagerie a le potentiel de pouvoir évaluer de façon non-invasive, in vivo, les mécanismes mis en oeuvre dans ces maladies tandis que la recherche de marqueurs pertinents est une nécessité. Dans l’asthme, chez l’animal, nous avons évalué la densité péribronchique dans des modèles murins de sensibilisation allergique. Ce marqueur a été démontré comme étant un reflet du remodelage des voies aériennes et pourrait être utilisé dans des études précliniques. Chez l’homme, nous avons d’abord optimisé les performances d’un logiciel de segmentation 3D des volumes bronchiques, en termes d’automatisation, détection de bronches distales et squelettisation. Ce logiciel a été appliqué lors d’une étude thérapeutique en double aveugle versus placebo pour évaluer l’effet du gallopamil dans l’asthme sévère. Nos résultats montrent que le remodelage musculaire lisse est une composante clé du remodelage dans l’asthme, et que le TDM quantitatif permet d’évaluer les effets de molécules lors d’essais cliniques. Dans la BPCO, nous avons mis en évidence à l’aide de la TDM quantitative que le remodelage bronchique est impliqué dans une complication particulière qui n’est pas mise en oeuvre dans l’asthme, à savoir le développement d’une hypertension artérielle pulmonaire. D’autre part, nous avons montré que la mesure automatique des petits vaisseaux permet une analyse complémentaire et supporte l’hypothèse d’un phénotype distinct de BPCO associé à une maladie vasculaire. Enfin l’IRM pulmonaire reste un challenge pour l’imagerie du fait de la faible teneur en protons et des mouvements cardiaque et respiratoire. Nous avons testé et optimisé une nouvelle séquence permettant d’obtenir des imageries de qualité très proches de celles du TDM. Ces résultats ouvrent des perspectives sur l’imagerie non irradiante des maladies broncho-pulmonaires chroniques par IRM.