Given the physiological and physical demands of the human abdomen, abdominal afflictions can be frequent and severe. Two physiological properties associated with said conditions are intra-abdominal pressure (IAP) and abdominal wall elasticity (E). Despite the prevalence of abdominal complications, and the known roles of IAP and abdominal wall E, accepted measurement methods for both properties remain invasive or unreliable. Therefore, it is the global objective of this research to design, optimize and validate a novel, direct, non-invasive IAP measurement device for use in the analysis of spinal and abdominal conditions.

The novel device (Patent Application No. 63/028,241, PCT, PCT/CA2021/050696) uses a localized known pressure (namely aspiration) to measure resulting tissue deformation, from which internal pressures can be inferred by considering the extended Hencky solution. Two male participants were tested with the device to confirm feasibility of the theoretical device function for IAP measurement. Participants’ abdominal wall E were calculated with measured IAP values. Results were consistent with participant body mass indices and overall health.

Following on this feasibility study, and using existing popularized tools (MyotonPro, a myometer, and IndentoPro, an indenter) as benchmarks, the novel device was evaluated on 14 study participants to assess reliability and validity as an E measurement tool. Tests were conducted on both the abdomen and the superficial posterior calf muscle. At the abdomen, low correlation was found for intra- and inter-rater reliability, as well as convergent validity with the MyotonPro. However, at the calf, intra-rater reliability was excellent. Further, low to moderate correlation was found between the novel device and benchmark tools at the calf. That said, of the three devices, only the novel device demonstrated correct and consistent response to changes in anatomical position and presented E within range of published data.

Finally, in a cadaveric study (n = 13), the novel device was tested 5 cm subxiphoid, using urinary bladder pressure (UBP) as a benchmark to evaluate reliability and validity. Concurrently, 14 healthy, living participants were tested with the novel device, though without UBP. Intra- and inter-rater reliability were found to be excellent in both living and cadaveric specimen. Convergent validity was evaluated against published average IAP values and found to be excellent (in living participants) and moderate (in cadavers), while convergent validity against UBP was inconclusive.

In all, a novel device was designed, developed, and proposed for non-invasive IAP and E measurement, thus achieving the outset objective. Positive results indicate the feasibility of the novel device described herein, and suggest the need for comparative testing against UBP on living participants in the future.

Compte tenu des exigences physiologiques et physiques de l’abdomen humain, les problèmes abdominales peuvent être fréquentes et sévères. Deux propriétés physiologiques associées aux problèmes abdominales sont la pression intra-abdominale (IAP) et l’élasticité (E) de la paroi abdominale. Malgre la prévalence des complications abdominales et les rôles connus de l’IAP et de l’E de la paroi abdominale, les methodes de mesure accept es pour les deux propriétés restent invasives ou peu fiables. Par conséquent, l’objectif global de cette recherche est de concevoir, optimiser et valider un nouveau appareil de mesure IAP directe et non invasive destiné à être utilisé dans l’analyse des affections de la colonne vertébrale et de l’abdomen.

Le nouveau appareil (Brevet No. 63/028,241, PCT, PCT/CA2021/050696) utilise une pression localisee connue (l’aspiration) pour mesurer la déformation tissulaire résultante, à partir de laquelle les pressions internes peuvent être divulgu ˆ ees en consid érant la solution de Hencky étendue. Deux participants de sexe masculin ont été test és avec l’appareil pour confirmer la faisabilité de la fonction th orique pour la mesure de l’IAP. Les E de la paroi abdominale des participants ont eté calcul és avec des valeurs de l’IAP mesur ées. Les r ésultats étaient coh érents avec les ´ indices de masse corporelle des participants et l’etat de santé général. ´

Suite à cette étude de faisabilité et en utilisant les outils existants (le MyotonPro et l’IndentoPro) comme référence, le nouveau appareil a été évalué sur 14 participants pour évaluer la fiabilité et la validité des mesures d’E. Des tests ont été réalisés à la fois sur l’abdomen et le muscle superficiel du mollet postérieur. Sur l’abdomen, une faible corrélation a été trouvée pour la fiabilit é intra- et inter-évaluateurs, ainsi que la validité convergente avec le MyotonPro. Cependant, au mollet, la fiabilité intra- évaluateur était excellente. De plus, une corrélation faible à modérée a été trouvée entre le nouveau appareil et les outils de référence au mollet. Cela dit, sur les trois appareils, seul le nouveau appareil a démontr une réponse correcte et cohérente aux changements de position anatomique et a présenté des E dans les l’intervalle des données publiées.

Enfin, dans une étude cadavérique ( n = 13), le nouveau appareil a été testé sous-xiphoïde de 5 cm, en utilisant la pression de la vessie (UBP) comme référence pour évaluer la fiabilité et la validité. Parallèlement, 14 participants vivants en bonne santé ont été testés avec le nouveau appareil, mais sans UBP. La fiabilité intra- et inter-évaluateurs était excellente dans les spécimens vivants et cadavériques. La validitéé convergente a été évaluée par rapport aux valeurs moyennes publiées de l’IAP et était excellente (chez les participants vivants) et modérée (chez les cadavres), tandis que la validite convergente par rapport à l’UBP n’était pas concluante.

Au total, un nouveau appareil a été conc¸u, développé et proposé pour la mesure non invasive de l’IAP et de l’E, atteignant ainsi l’objectif initial. Des resultats positifs indiquent la faisabilité du nouveau appareil décrit ici, et suggèrent le besoin de tests comparatifs contre UBP sur des participants vivants a l’avenir.