Brevet FR2026717A1 — publié le 19700918

i 2026717 La présente invention concerne un procédé d'estimation automatique de courbes irrégulières et particulièrement de courbes électromyographiques permettant de décider si la courbe analysée appartient à la classe déterminée des courbes qui caractérisent le cas pathologique ; et de plus, l'invention concerne 5 le système numérique appelé "myoestimateur" conçu pour la mise en oeuvre du procédé. L'estimation et l'analyse de la duréè des réactions électromyographiques présentant une forme irrégulière, étaient réalisées jusqu'à présent de manière visuelle, par observation de ta courbe par exemple sur un oscilloscope ou par ana-10 lyse de l'enregistrement de la courbe obtenue par un dispositif enregistreur. Ce procédé présentait des inconvénients dus à la subjectivité de l'estimation faite par l'observateur. On doit remarquer que dans le cas d'observation de courbes sur un oscilloscope, l'analyse est longue et difficile parce que les réactions ne sont pas enregistrées et comme elles ne sont pas renouvelables, à cause de leur 15 nature apériodique, elles ne donnent aucune garantie concernant leur retenue dans la mémoire. L'estimation des réactions dépend de la capacité mnémotechnique de l'observateur, de son entraînement et de son degré de fatigue. Le procédé consistant à observer les enregistrements des réactions est meilleur mais ce procédé est coûteux et le traitement particulier des enregistre-20 ments est nécessaire. L'estimation exacte, quantitative, des courbes électromyographiques n'a jamais été utilisée jusqu'à maintenant. La nécessité d'une analyse exacte des durées de réaction de forme irrégulière et particulièrement de courbes électromyographiques se présente en mé-25 decine quand on veut déterminer la force des muscles humains, qui a été amoindrie par suite de quelque maladie. Dans le cas ci-dessus, il est nécessaire de connaître la force exacte du muscle avant et après le traitement. Le but de la présente invention est de proposer un procédé d'analyse et d'estimation des tracés de forme irrégulière et particulièrement des courbes élec-30 tromyographiques qui permette d'éliminer les imperfections des procédés utilisés auparavant, qui puisse permettre une estimation automatique, et qui permettent de décider du groupe de la courbe examinée par rapport à une classe donnée de courbes caractérisant le type de pathologie. L'objet de l'invention est aussi la construction d'un système qui puisse 35 être utilisé avec un électromyographe typique et qui soif susceptible d'assurer 69 44205 2 2026717 l'automatisme du processus de mesure et d'estimation des courbes électromyographiques. Le principe de la méthode selon la présente invention réside en ce que les quantités "k" caractérisant les tracés examinés sont détectés et particulièrement ceux qui sont le coefficient d'interférence, la valeur de crête principale, le facteur de rendement du processus et le coefficient caractérisant le nombre de "groupes" d'impulsions dans le tracé. La détection est réalisée en transformant le tracé examiné au moyen de transformations automatiques impliquant des opérations mathématiques telles que chacune de ces quantités est définie de façon uni-voque. Le coefficient d'interférence est la somme des produits du nombre des passages du tracé par niveaux fixes et par des facteurs appropriés appelés " le taux de niveau". Le taux est choisi expérimentalement. La détermination du coefficient d'interférence résulte de l'addition automatique des produits mentionnés ci-dessus. La valeur de crête principale doit être entendue Comme une valeur principale pour l'intervalle de temps choisi à partir des valeurs maximales temporelles du processus. Cette valeur de crête principale est obtenue par une transformation du tracé consistant à prendre automatiquement la valeur principale des valeurs de crête dans l'intervalle de temps choisi. Le facteur de rendement du processus est le rapport de l'intégrale du tracé examiné pour un intervalle de temps donné jusqu'à sa valeur de crête principale. Ce facteur est obtenu par l'intégration et la division, automatique de l'intégrale par la valeur de crête principale^ Le nombre de groupes d'impulsions dans le tracé est déterminé en comptant le nombre de groupes cohérents d'impulsions dans l'intervalle de temps donné. Par groupe cohérent d'impulsions on entend la série cohérente d'impulsions avec la plus petite durée égale à 1m sec. dans laquelle le signal n'est pas plus petit que 15 % de sa valeur maximale pour un intervalle de temps ne dépassant pas 10 m sec. Dans son essence, le système numérique pour la mise en oeuvre du procédé d'estimation automatique selon la présente invention, consiste en ce qu'il comprend le circuit d'entrée formant fa courbe élëctromyogfaphique examinée. Le circuit d'entrée est relié à quatre canaux de lecture et de mesure détectant des grandeurs caractérisant la courbe examinée et transformant le signal de sortie 69 44205 3 2026717 du circuit d'entrée. Ces canaux travaillent en parallèle et indépendamment. Pour l'automatisme du processus de transformation de la courbe chaque canal est relié à un circuit de commande. Chaque canal se compose de quelques éléments : élément transformateur, comparateur, porte de temps, décodeur compteur 5 élément envoyant les signaux convenables aux ensembles d'affichage et les ensembles d'affichage. Tous les éléments sauf l'élément transformateur, sont identiques dans tous les canaux. L'élément transformateur est naturellement différent dans chacun des canaux. Le résultat numérique est ensuite lu comme une estimation numérique 10 (de 0 à 9)d'une grandeur donnée caractérisant la courbe examinée, cette courbe étant proportionnelle â l'intensité de cette grandeur dans l'intervalle de temps choisi. Le circuit de commande comporte un générateur de cycle, un générateur d'impulsions de mesure, un générateur d'impulsions en dent de scie à ampli-15 tude constante, un générateur d'impulsions en dent de scie à amplitude modulée, un générateur commandant l'élément introduisant les conditions initiales et le générateur de remise à zéro des impulsions. Ce circuit commande les canaux de mesure et de lecture. Le principe de l'invention et le système donnent de façon univoque et 20 suffisante pour des diagnostiques médicaux sur des maladies musculaires les grandeurs caractérisant les courbes électromyographiques et ils sont capables de donner l'estimation de ces courbes sans facteur subjectif. On décrira maintenant l'invention à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels : 25 - la figure 1 indique les propriétés essentielles du type de système nu mérique appelé "myo-estîmateur" y - la figure 2 montre le tracé à la sortie de l'électromyographe ; Ce tracé alimente le circuit d'entrée du "myoestimateur" Ujn = f/t/. - la figure 3 représente le schéma de principe du "myoestimateur" per-30 mettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention ; - la figure 4 montre le tracé â la sortie du circuit d'entrée Uooi. = f/t/. - la figure 5a montre le tracé à la sortie de l'élément transformateur dans le canal de mesure et de lecture pour le coefficient d'interférence U^-j = f/t/, où sur la courbe UQU^. = f/t/, ©J, ©2/ ©3/ ©4 représentent les nombres 69 44205 4 2026717 de croisement du niveau donné avec la courbe ; - la figure 5b indique le tracé à la sortie de l'élément transformateur dans le canal de mesure et de lecture pour la valeur de crête principale. Uk2 = f/t/ î ^out = f/t/ est aussi représenté. 5 - la figure 5c montre le tracé à la sortie de l'élément transformateur dans le canal de mesure du facteur de rendement du processus. UK3 = f/t/ ; - la figure 5d représente le tracé â la sortie de l'élément transformateur dans fe canal pour le nombre de mesure de groupes. 1° UK4 = f/t/ ; Ko = f/t/ est le tracé du nombre de groupes comptés de manière numérique et U| Le "myoestimateur" représenté à la figure 3 a été réalisé dans ce cas particulier comme un dispositif â transistors. On pourrait également construire un tel dispositif en utilisant d'autres techniques, par exemple en employant la 15 technique des tubes â vide. Le tracé de l'électromyographe représenté â la figure 2 est un tracé irrégulier et il est introduit à la borne d'entrée du dispositif. Le circuit d'entrée Uin assure la résistance d'entrée convenable et la bande de fréquence. Le signal de l'éléctromyographe est formé (rectification par valve-signal) et il est envoyé 20 ensuite au système où a lieu l'analyse du signal. L'analyse est réalisée dans quatre canaux de mesure et de lecture, où sont analysés le coefficient d'interférence, la valeur de crête principale, le facteur de rendement du processus et le nombre de groupes d'impulsions dans le tracé. Ces canaux ont été appelés : K-[, K2, Kg, K4. 25 Les canaux K^, Kg, K^ ont la même structure et chacun d'eux présente à son extrémité l'unité d'affichage WC, donnant l'estimation numérique des paramètres du tracé. Le système numérique, "myoestimateur", mettant en oeuvre le procédé selon l'invention est représenté schématiquement à la figure 3. Les canaux Kj, 30 K2/ Kg, K^ sont constitués d'éléments semblables : l'élément transformateur CP produisant le signal étant proportionnel à l'importance du paramètre (grandeur) dans l'intervalle de temps choisi (intervalle de mesure) ; le comparateur KO, la porte de temps BC , le décodeur compteur LD , un système SW , commandant les unités d'affichage WC. Ces éléments coopèrent avec des organes supplémentaires .35 du circuit de commande US et, selon le canal dans lequel ils se trouvent et éga 69 44205 5 2026717 lement selon le type d'analyse des paramètres dont ils font partie, ils sont reliés aux éléments appropriés du circuit de commande. Le travail des canaux ainsi que l'analyse et l'estimation des grandeurs caractérisant la courbe électromyographique se font parallèlement, indépendam-5 ment et simultanément. La courbe électromyographique analysée est une fonction du temps de forme irrégulière et est représentée à la figure 2. La courbe est appliquée sur le circuit Ujn d'entrée du "myoestimateur" en assurant fa résistance appropriée et la bande de fréquence. Ce tracé de processus est formé dans le circuit d'entrée Uîn . 10 Le tracé de processus à la sortie du circuit d'entrée est représenté à la figure 4 et ensuite il est envoyé aux éléments transformateurs CP des canaux de mesure et de lecture. Dans le premier canaux Kl fe coefficient d'interférence est détecté. Le signal UjQ = f/t/ (représenté à la figure 5a) proportionnel â la grandeur du pa-15 ramètre est obtenu à la sortie de l'élément transformateur. Ce signal circule ensuite automatiquement dans les éléments suivants du canaf et est affiché par l'unité d'affichage WC sous la forme de chiffres de O à 9. Le chiffre affiché indique l'intensité de la grandeur analysée. Les autres canaux travaillent de façon similaire. 20 Le canal K2 transforme le tracé de processus de sortie du circuit d'en trée U;n pour un signal = f/t/ représenté à la figure 5b ; en indiquant l'intensité de la valeur de crête principale pour un intervalle de mesure donné ; 1e canal K3 transforme le tracé du processus du circuit d'entrée U;n pour le signal U|£3 = f/t/, représenté à la figure 5c, en indiquant l'intensité du facteur de ren-25 dement du processus ; le canal K4 transforme le tracé du processus du circuit d'entrée Ujn pour le signal U| Les éléments dont sont constitués les canaux de mesure et de lecture sont commandés par des éléments appropriés du circuit de commande US . Ce cir-30 cuit crée une série d'impulsions de commande qui sont ensuite envoyées aux éléments des canaux comme représenté à la figure 3. Le circuit de commande crée les opérations suivantes : l'opération donnant la période de travail (1s, 2s, 3s) par le générateur 10 ; impulsions de remise â zéro (qui rétablissent l'état des compteurs â partir de l'intervalle de temps an-35 térieur par le générateur 11 , les impulsions de mesure du générateur 12 qui fer- 69 44205 6 2026717 ment le générateur 13 des impulsions de temps et tels qu'ils forment des éléments de générateurs 14, 15 d'impulsions en dent de scie, un générateur d'impulsions de temps 13, un générateur 16 d'impulsions ouvrant les portes et le générateur 17 d'impulsions envoyées à l'entrée de l'élément transformateur CP qui amorce les 5 conditions initiales. Il y a deux générateurs à impulsions en dent de scie : l'un 14 engendre des impulsions d'amplitude constante et le second 15 engendre des impulsions d'amplitude modulée par la valeur de l'amplitude de crête principale du tracé électromyographique. 10 Les impulsions en dent de scie du second type de générateur sont ensuite utilisées dans le canal d'opération de mesure du facteur de rendement du processus. Les impulsions du générateur de temps 13 sont envoyées â tous les canaux. Les impulsions ouvrant les portes 16 (envoyées aux portes dans tous les 15 canaux) sont formées à partir des impulsions de mesure. Après la fin des impulsions de mesure et après qu'a été effectué l'opération de mesure, une impulsion est créée pour commander l'élément amorçant ' les conditions initiales (cet élément est logé dans l'élément transformateur CP). Cela oblige les tensions, représentant les intensités de paramètres particuliers 20 obtenus dans la période de travail précédente du système dans des canaux particuliers, à prendre la valeur zéro et ensuite la seconde période de travail commence. La mesure des paramètres du processus électromyographique consiste en ce qu'à chaque paramètre le chiffre (de 0 à 9) est attribué selon l'intensité du 25 paramètre dans un intervalle de temps donné. L'opération de mesure est effectuée de telle manière qu'après la fin de chaque période de travail, on réalise durant ls ou 2s ou 3s de cette dernière l'opération de traitement de l'information convenable grâce à la commande à partir du circuit de commande dans l'intervalle de mesure durant 1m sec.; ensuite la tension représentant l'intensité du paramètre 30 est comparée à une tension en dent de scie. L'intervalle de temps depuis le moment de départ de la tension en dent de scie jusqu'au moment-où cette tension est égale â la tension représentant la grandeur du paramètre est naturellement une fonction linéaire de la valeur de cette tension. Cet intervalle de temps est mesuré à l'aide d'impulsions d'une période de 0,1 m sec. On compte le nombre 35 d'impulsions qui peuvent passer par la porte de temps dans l'intervalle de temps 69 44205 7 2026717 compris entre le moment du départ de la tension en dent de scie et le moment où les deux tensions deviennent égales. Ensuite au moyen de compteur décodeur et de l'élément commandant des unités d'affichage pour chaque série d'impulsions le chiffre â afficher est délivré. 5 Ce chiffre correspond â l'intensité du signal représentant la grandeur donnée caractérisant la courbe électromyographique et représenté l'estimation de cette grandeur. En référence aux paramètres particuliers caractéristiques pour la courbe électromyographique de forme irrégulière l'opération d'estimation sera exposée 10 en détail plus loin. Le canal de mesure et de lecture pour la mesure du coefficient d'interférence compte le nombre de passages de la courbe par les niveaux constants et, en multipliant ensuite ceux-ci par quelques composants particuliers, il compte les dits taux de niveau. Par taux de niveau, il faut entendre les coefficients sup-15 plémentaires choisis expérimentalement de telle manière qu'on réalise fa meilleure répartition de série d'opérations pour des classes séparés. Le coefficient d'interférence ne dépend pas de l'amplitude de la courbe qui est naturellement nécessaire pour que l'estimation ait une signification. Il est obtenu grâce à l'amplificateur avec commande de pré-amplification aufo-20 matique. La constante de temps de commande de pré-amplification automatique est choisie de telle manière que la commande agit seulement quand change l'amplitude pour un intervalle de temps plus longs, riaturellement les changements modérés d'amplitude, qui sont les traits caractéristiques de la courbe, ne provo-25 quent aucun changement d'amplification. Dans le canal où est estimée là valeur de crête principale, l'opération est traitée, après rectification, avec la détection de crête. La constante de temps est choisie de telle manière que l'on obtienne en résultat la valeur de crête principale et on néglige les changements d'amplitude de courte durée qui ne sont 30 pas représentatifs pour la courbe. La valeur de crête principale de la courbe pour la période de temps donnée est retenue et à la fin de l'intervalle de mesure, la lecture de cette valeur est effectuée. Cette opération est réalisée en comparant la tension représentant la grandeur du paramètre avec la tension en dent de scie. En mesurant l'intervalle 35 de temps entre le moment de départ de la tension en dent de scie et le moment où 69 44205 s 2026717 les deux tensions deviennent égales, on trouve l'estimation numérique du paramètre donné. La grandeur représentant fe facteur de rendement du processus, est obtenue par division de la valeur de l'intégrale de la courbe par sa valeur de crê-5 te principal. Cette façon d'opérer garantit l'indépendance de l'estimation par rapport â l'amplitude de la courbe. Le signal représentant l'intégrale de la courbe prise dans la période de mesure est comparé à la tension en dent de scie dont l'amplitude est modulée au moyen de la valeur de crête principale. Cela assure 10 l'indépendance mentionnée ci-dessus. Le nombre de groupes d'impulsions dans la courbe examinée est obtenu grâce au circuit à impulsions ou groupes d'impulsions "réunis" si l'intervalle entre eux n'est pas plus long que 10 m.sec. Le "myoestimateur" selon l'invention assure l'exactitude requise dans 15 les diagnostiques et la pratique clinique. On doit ajouter qu'à cause du procédé d'analyse et d'estimation des courbes électromyographiques selon la présente invention, les évaluations sont libres de facteurs subjectifs et ont la forme de chiffres, faciles à se rappeler et à comparer dans le cas où le diagnostique est refait plusieurs fois. Il est important que le temps d'examen soit environ 10 fois 20 plus court par rapport aux procédés employés auparavant et la collaboration d'un iaborantin pour l'analyse de l'enregistrement n'est pas nécessaire. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux termes de la description qui précède, mais elle en comprend, au contraire, toutes les variantes â la portée d'un homme de métier. 69 44205 9 2026717 REVENDICATIONS 1. Procédé d'estimation automatique des courbes irrêguliéres et particulièrement des courbes électromyographiques, permettant de décider si la courbe examinée appartient à la classe prescrites de courbes caractérisant le cas pathologique, le procédé étant caractérisé en ce qu'on détecte les grandeurs ca-5 ractérisant le tracé - grandeurs K - et particulièrement le coefficient d'interférence, le coefficient de valeur de crête principale, le facteur de rendement du processus et le nombre de groupes sont détectés au moyen d'opérations automatiques de transformation telles que chacune des valeurs mentionnée ci-dessus est déterminée de façon univoque. 10 2. Procédé d'estimation automatique selon la revendication 1 caracté risé en ce que le coefficient d'interférence est détecté par transformation de la courbe examinée au moyen de la sommation automatique de coefficients supplémentaires, ces coefficients étant le produit d'un nombre de croîse.ment de la courbe examiné avec des niveaux fixes par un coefficient supplémentaire quel-15 conque, appelé le taux du, niveau, ces taux étant choisis expérimentalement afin d'assurer la meilleure répartition des opérations pour les classes. 3. Procédé d'estimation automatique selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la valeur de crête principale est détectée en transformant la courbe examinée par l'action de la détection automatique de la valeur de 20 crête principale de fa courbe dans un intervalle de temps donné. 4. Procédé d'estimation automatique selon les revendications 1, 2 et 3 caractérisé en ce que le facteur de rendement du processus est détecté par transformation de la courbe par l'action de l'intégration automatique de la^courbe dans un intervalle de temps choisi et par division de cette intégrale par la valeur 25 de crête principale. . 5. Procédé.d'estimation automatique selon les revendications 1, 2, 3 et 4, caractérisé en ce que le coefficient caractérisant le nombre de groupes est détecté en transformant la courbe examinée par l'action d'un compteur automatique de nombre de groupes cohérents d'impulsions dans un intervalle de temps 30 choisi. 6. Système numérique pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1, 2, 3, 4 et 5 caractérisé en ce qu'il comporte un circuit d'entrée (Ujn), formant le tracé électromyographique examiné, relié à quatre canaux de 69 44205 10 2026717 mesure et de lecture ( Kj, K£, Kg, K^) qui détectent les grandeurs caractérisant fa courbe examinée et qui transforment les signaux de sortie du circuit d'entrée ( Uîn), ces canaux travaillant parallèlement et indépendamment ; et afin d'automatiser le processus de transformation de la courbe chacun des ca-5 naux ( Kj, K2, Kg, K4 ) est relié au circuit de commande QJS) et chaque canal est constitué de quelques éléments dont le premier - l'élément transformateur (CP) produit le signal proportionnel à l'intensité de la grandeur caractérisant la courbe examinée dans un intervalle de temps donné. 7. Système numérique selon la revendication 6 caractérisé en ce que 10 les canaux de mesure et de lecture sont de structure semblable et, à part l'élément transformateur (CP), ils contiennent un comparateur (KO), une porte de temps (BC), un compteur-décodeur (LD), un circuit de commande des unités d'affichage (SW) et des unités d'affichage (WC) affichant la grandeur des paramètres caractérisant la courbe examinée dans l'intervalle de temps donné. 15 8. Système numérique selon les revendications 6 et 7 caractérisé en ce que le circuit de commande (US) contient un générateur de cycle, un générateur d'impulsions en dent de scie â amplitude constante, un générateur d'impulsions en dent de scie à amplitude modulée, un générateur de mesure, un générateur d'impulsions de temps, un générateur d'impulsion initiale, un généra-20 teur commandant l'élément amorçant les conditions initiales et un générateur de remise à zéro de l'impulsion.