Brevet FR2228462A1 — publié le 19741206

La présente invention se rapporte à un dispositif permettant l' examentltenregistrement et le traitement des pulsations physiolo giques dites échos Pulsatiles#, dans le cerveau,le coeur, les artères ou d'autres organes par le moyen dtémissions d'ultrasons et 11 analyse du faisceau réfléchi, ou éventuellement transmis. L'analyse se fait sur N canaux correspondant à des profondeurs 1.2.. N.représentant,par exemple, sur un crâne d'un diamètre bipariétal de 15cm, 15 canaux de 1cm de large. Les signaux reçus sur 1.2.. N canaux peuvent être étudiés séparément, additionnés les uns aux autres ou soustraits. Les dispositifs connus à ce jour, recouvrent le domaine dit de l'"échographie" ou "ultrasonographie médicale. Les techniques le plus souvent utilisées sont : - l'Echographie À ou en modulation d'amplitude Un cristal émet et reçoit en alternance un train d'ondes ultrasonore . Les signaux en retour, amplifiés et filtrés sont appliques aux plaques Y d'un oscilloscope, sur ltécran duquel apparaissent sous forme de pics les échos, la base de temps étant appliquée aux plaques horizontales. Le dispositif de synchronisation est tel que le balayage commence quand le cristal émet un train d'ondes. La distance du pic par rapport au zéro sera donc proportionnelle à la distance sonde obstacle. En général, on calibre la graduation pour lire les distances sur l'écran. - l'Echographie B bidimensionnelle ou en modulation de brillance Dans ce cas le signal recueilli par la sonde est appliqué non aux plaques Y,mais module le Wehnelt de l'oscilloscope. la brillance du spot augmente donc avec l'amplitude de 11 écho. Le déplacement X-Y du spot répète celui de la sonde par l'intermédiaire d'un dispositif électronique et mécanique appelé "scanner" qui assure entre autre le maintien de la sonde dans un plan donné. - le Time-Motion permet dtenregistrer des mouvements. Par exemple de différentes parties du coeur, par un balayage de la ligne de base suivant l'axe des Y assorti dlun enregistrement par exemple sur oscilloscope à mémoire. Il nty a pas de découpa- ge en fonction des profondeurs des pulsations examinées, par contre on rencontre parfois des l'fentres électroniquesfl permettant d isoler une pulsation. D'autre part, le critère de la mort cérébrale est actuellement de deux électro-encéphalogrammes plats au moins en 24 heures, Le critère de 1'EEG plat a été démontré douteux en cas de coma toxique, et le délai de 24 heures s'avère long lorsquloi a besoin de prélever un ou plusieurs organes en vue de greffes. Les dispositifs dtéchographie actuels ne permettent pas d'analyser plusieurs régions isolées en mouvement dans un organe sur la trajectoire du faisceau ultrasonique. Un but de la présente Invention est d'enregistrer un ou plusieurs échos pulsatiles de malades en état de coma dépassé, et de signaler par un tracé plat et/ou une alarme sonore et/ou une alarme lumineuse leur disparition : signe irreversible de la mort cé cérébrale. Un autre but de la présente invention est dtenregistrer deux ou plus dérivations dtélectroencéphalogrammes simultanément aux échos pulsatiles, afin d'être en mesure de fournir une preuve légale et irréfutable de la mort cérébrale. tbi autre but de la présente invention est d'étudier dtéventuelles dSssymétries de vascularisation cérébrale et dtenregistrer le comportement au cours du temps de différents vaisseaux: par exemple enregistrement simultané de pulsations carotidiennes droites et gauches avec éventuellement et simultanément des EEG. La dispositif suivant 'invention permet ltenregistrement de pulsations sur n intervalles, appelées canaux choisis dans un découpage de N canaux, N supérieur ou égal à n. Un des apports de l'invention est le découpage en canaux autonomes pouvant etre additionnés ou soustraits suivant une répartition laissée au choix de Itopgrateur dans ltespace étudié. Tous les canaux représentent des profondeurs données où se fait l'analyse des mouvements pulsatiles, Un autre apport original de l'invention est la visualisation sur enregistreur graphique, oscilloscope à mémoire, bande magnétique (après codage digital), surface photo-sensible, ou tout autre dispositif d'enregistrement de données ou de transmission des mouvements pulsatiles de n parties d'organes. Un autre dispositif original de l'invention est un répétiteur sonore et/ou lumineux, actionné au rythme du/des pulsatile(s) permettant la surveillance à distance. 2 autre dispositif original de l'invention est un dispositif d'amplification des signaux pulsatiles qui bien que s'affaiblis- sant dans certains cas, demeurent ainsi perceptibles. Une alarme ne peut donc pas se déclarer sur un simple affaiblissement du pulsatile mais seulement sur sa disparition. Un autre dispositif original de l'invention est un système alarme sonore etfou lumineux se déclenchant de manière temporisé. après la disparition des pulsatiles, le délai de temporisation étant réglable à volonté par l'opérateur. Un autre dispositif original de l'invention est un système dl alarme sonore etfou lumineux canal par canal. Par exemple si l'on opère sur 16 canaux et que le pulsatile s'affaiblit et disparait sur un canal donné, au bout dtun temps réglable par l'opérateur une alarme correspondant à ce seul canal indique la baisse au moins locale de la pulsatilité totale. Un autre dispositif original de invention est un dispositif permettant ltenregistrement de deux ou plus dérivations d'électroencéphalogrammes simultanément aux échos pulsatiles. Le dispositif, objet de l'invention, comprend : - une ou plusieurs sondes émettrices-réceptrices d'ultrasons placées au contact du patient - un dispositif émetteur d'ultrasons et analysant le signal en retour - un dispositif électronique de découpage en canaux - un dispositif de sommations ou de soustractions de canaux - un dispositif de filtres éliminant les fréquences parasites - un dispositif de gain variable permettant de suivre les signaux staffaLblissant - un dispositif permettant l'enregistrement de plusieurs dérivations EEG simultanément aux échos pulsatiles - un dispositif quelconque d'enregistrement: selon une réalisation enregistreur graphique ou oscilloscope - un dispositif répétiteur sonore et/ou lumineux - un dispositif synchrone des pulsatiles,dElarme sonore et/ou lumineuse se déclenchant de manière temporisée,la temporisation étant réglable, à la disparition des échos pulsatiles ou lorsque ceux-ci présentent une anomalie - un dispositif d'alarme, canal par canal, se déclenchant de manière temporisée, la temporisation étant réglable, lors de la disparition de la pulsatilité sur un canal I1 est possible d'utiliser une sonde placée en position susauriculaire ou temporale, ceci n1 étant pas limitatif. I1 est possible d'utiliser deux sondes placées sur le même coté du crâne. Il est possible d'utiliser deux sondes placées de part et d' autre du crâne auquel cas elles peuvent travailler séparémeht en émission-réception ou bien l'une émet et autre reçoit les ultrasons, on peut également alterner les deux systèmes de mesures par réflection ou transmission. Il est possible d'utiliser trois sondes pour obtenir par exemple : deux pulsations carotidiennes et une vertébro-basilaire. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparattront à la lecture des exemples de réalisation non limitatifs suivants, se référant au dessin annexé sur lequel t La Figure I représente le schéma synoptique général d'un mode de réalisation de l'invention On remarquera que les alimenta- tions ne figurent pas, pour la commodité du schéma. La référence 1 désigne dans cette réalisation: deux sondes émettrices-réceptrices dlultrasons,en cristal: Titanate de Baryum, émettant sur une fréquence de 2 MHz. La référence 2 désigne deux ensembles comprenant chacun un générateur d'impulsions, un dispositif Récepteur-Amplificateur avec entre eux un commutateur Emission-Réception. Ces ensembles sont reliés d'une part aux sondes, et d'autre part aux dispositifs référencés 8-3 et 5. La référence 8 désigne une horloge de déclenchement et de syn- chronisation reliée à 2, 9 et 7. La référence 3 désigne un mélangeur, mélangeant les signaux des K sondes, et adaptateurs d#impédance,relié à 2 et 4. La référence 5 désigne l'amplificateur d'attaque des plaques verticales du tube cathodique, 5 est relié à 2 et 6. La référence 9 désigne un ensemble compteur par 8, il est relié à 10 et 11, 10 désignant un compteur de huitaines. La référence 4 désigne un ensemble comportant un dispositif à commande automatique de gain avec dispositif anti-saturation relié au mélangeur référencé 3, et à 11. La référence 6 désigne un tube cathodique dont,pour la commo- dité de lecture de la figure,on n'a représenté que les attaques des plaques verticales et horizontales soit des liaisons avec 5 et 7. La référence 7 désigne la commande de balayage horizontal du tube 6, pilotée par lthorloke 8, La référence 11 désigne un bloc de démultiplexage à N canaux (voir laFi-gure 4 indiquant la nature des composants utilisés selon une réalisation), il est relié à 4 (signal à traiter), 9: compteur par 8, et 10 compteur des huitaines, Il est relié à N filtres, pour exemple donné on ne figure que le Jème canal où 12 désigne un filtre actif passe-bas 40 Hz à gain ajustable: montage à source contrôlée, 12 est relié à 13. La référence 13 est un détecteur de polarité utilisé afin d' éviter que deux pulsatiles en opposition de phase et d'amplitudes égales, ne s'annulent, Si ltimpulsion est positive elle est envoyée sur 15, Si elle est négative elle est envoyée sur ltinver- seur 14, puis sur 15. Selon une autre réalisation,1'ensemble 13 et 14 peut être remplacé par un amplificateur de valeur absolue à gain variable équipé d'un circuit MA73ss. La référence 15 désigne un sommateur avec dispositif antisaturation: par rétroaction sur 4, 15 est relié à 16. La référence 16 désigne un Amplificateur à commande automatique de gain afin de relever le niveau de signaux pulsatiles staffai- blissant, 16 sort vers 17 et 18. La référence 17 désigne un adaptateur d'impédance de 16 à un dispositif visualiseur et enregistreur V, V étant par exemple un enregistreur graphique. La référence V ou enregistreur enregistre les signaux pulsatiles traités selon le schéma. il enregistre également des si- gnaux d'électroencêphalogramme simjltanément. te dispositif de captage, amplification, filtration et de traitement en général de 11 EEG, n'est pas figuré dans un but d'allègement de la figure. L'EEG étant pas en soit un apport original. Uti apport original de l'invention étant la sitru#tanéité et la continuité des enregistrements EEG et d'échos pulsatiles. Les références 18 et 19 désignent un comparateur à niveau variable muA 710 de Fairchild connecté à 23-24 et 20. La référence 23 désigne un dispositif clignotant lumineux rythmé à la cadence des pulsatiles : selon une réalisation il est formé de deux voyants lumineux de deux couleurs stallurznt en alternance. La référence 24 désigne un dispositif sonore répétiteur émettant un son à la cadence des pulsatiles. La référence 20 désigne un bloc d'alarme relié au dispositif de temporisation réglable 25. Lors de la disparition de la pul satilité et au bout d'un temps réglable, 20 déclenche 22 et 21. La référence 22 désigne un dispositif d'alarme sonore, la référence 21 désigne un dispositif d'alarme lumineuse,lurnière fixe par exemple. La figure 3 planche Il représente une partie du circuit référencé 8 Figure@ I (horloge). Dans un but d'allègement du schéma, l' horloge ne figure pas. En A arrivent des signaux d'inhibition et en B arrivent les signaux de l'horloge non figurée. La sortie X va vers l'entrée Ain du circuit SFC490 de Sescosem figuré sur la Figure 5 . La sortie Y va vers le circuit SFC490 figuré sur la Figure 5@:entrée R0,1 et R0,2. La référence 13 désigne une résistance de 47Ko La référence 14 désigne une résistance de 56KO La référence 1 désigné un circuit SFC2741 de Sescosem relié à 2 et 5 La référence 2 désigne un quart de 5FC400 relié à Référence 3; un sixième de SFC404 relié à 4 qui désigne 1' entrée Ain d'un SFC490. La référence 5 désigne un quart de SFC400 relié à 6 et 21 la référence 21 désigne une résistance de 100# reliée à 6 et 22. La référence 22 désigne une capacité de lOnF à la masse. La référence 6 désigne un quart de SFC400 relié à 7 La référence 7 désigne un sixième de SFC404 qui va en Y vers le SFC490 figure 5 ). -6 La référence 15 désigne une self de 56 x 10 H: sur l'entrée +5#t reliée à 24 et 16 et 17. La référence 24 désigne une capacité de 250 muF à la masse. Les références 18 et 17 désignent des résistances de 1K et 100# La référence 23 désigne des transistors 2N2222 reliés aux signaux d'horloge, à I8 et à 8. 18 est une résistance de 1K. ta référence 8 désigne un sixième de SFC404 relié à -# et 10, les références 9 et 10 désignent chacune un quart de SFC400 reliés à l#, 20 et 11. 19 est une résistance de lOCa, 20 est une capacité de 5nF à la masse. La référence 11 désigne un sixième de SFC404 relié à 2(un quart SFC400). La figure 2 planche IIreprésente la mémoire-filtre du jème canal. La référence À désigne la sortie j de l'échantillonneur,réfé- rencé 11 sur le schéma synoptique Figure I. - mémoire 6 désigne une capacité ## ########## de lOGOpF à la masse. A et 6 seront reliés à Référence 1 qui désigne un circuit SFC2741 relié à 3: résistance de 82k# reliée à: référence 7: capacité de 0,lmuF et à : référence 4 : résistance de 3,9K# reliée à: référence 8 : capacité de lmuF à la masse et à 2. La référence 2 désigne un circuit Sescosem SFC2741 relié à 5 : résistance ajustable de 100XQ et à 9 : capacité de 0,47 muF B désigne la sortie vers le détecteur de polarité référencé 13 Figure I. La Figure 4 représente le circuit de décodage-échantillonnage les alimentations n'étant toujours pas représentées, seules les valeurs : +5V, +8,5V, -20V indiquées. Les circuits référencés 1 sont des Su75361 de Texas Instruments assurant un changement de niveau +5Y à +8,5V en Logique TTL attaquant les entrées de décodeurs B.C.D. M.O.S. de type DG 503 de Silicomix. Suivant l'exemple de réalisation choisi deux DG 503 assurent un découpage en 16 canaux N = 16. Suivant un autre mode de réalisation on peut utiliser le circuit 3708 de Fairchild directement compatible TTI-MOS au lieu de l'ensemble DG 503 de Silicomix et SN 7536I de T.I. Suivant un autre mode de réalisation on peut utiliser des TMS 6000, 6002, 6005, 6009 de Texas avec changement de niveau et décodeur BCD SN 7442. La Figure 5 représente le dispositif compteur par huit et compteur de huitaine, cette disposition étant imposée par l'utilisation de DG 503 Silicomix. D'autres types de compteurs pourront être montés suivant les caractéristiques des interrupteurs analogiques multicanaux utilisés, X et Y sont les sorties de la portion de circuit explicitée sur la planche Il figure 3 La référence 1 désigne un circuit s FC 490, Y arrive en R Q,1 et R 0,2, X arrive en Ain. La référence 2 désigne un circuit 3N 7442 de Texas Instruments qui peut être remplacé suivant une autre réalisation par un SFC 442E de Sescosem, les six sorties vont en 4 chacune sur un sixième de SFC 404 pour le comptage des n huitaines. Les sorties B.C.D. de 1 vont vers des quarts de SFC 4Q2 référencées 3 puis le sixième de SFC 404 référencé 4 qui va sur 1' entrée R 0,2 du SFC 490 (X). Gracie au dispositif selon l'invention, on peut effectuer avantageusement les essais suivants; ces applications n'étant pas limitatives: Détection de la mort cérébrale par arrêt de la vascularisation du cerveau: cet arrêt se traduisant par la disparition des échos pulsatiles a été démontré irréversible dans tous les cas, on peut donc envisager ce critère comme str, avec pour avantages une mise en oeuvre facile et un raccourcissement possible du délai de 24 heures imposé pour affirmer la mort cérébrale sur critère Electroencéphalographique, un enregistrement d'EEG pouvant tailleurs être effectué conjointement à celui des Echos pulsatiles afin d' éviter tout risque d'erreur. Autre application : : Diagnostic d'anomalies de la circulation cérébrale dues à des thromboses, artério-scléroses etc.. Autre applications d'une manière générale, le dispositif suivant l'invention permet ltétude des maladies cérébrales en corre- lation avec l'EEG. Autre application: en cardiologie, mouvement de plusieurs parois enregistré de manière très nette et simultanée : paroi antérieure, septum, valve mitrale, mur postérieur. R E V E N D I C A T I O N S IO) Instrument médical à ultrasons permettant llexament lten- registrement et le traitement des pulsations physiologiques dites échos Pulsatilesn dans le cerveau,le lecoeur,les artères ou dtau- tres organes par le moyen dormissions d'ultrasons et l'analyse du faisceau réfléchi ou éventuellement transmis, instrument caracté- risé par le fait qu'il comprend des moyens permettant d'analyser et de découper le signal réfléchi ou transmis par des organes en mouvement en le découpant en N canaux représentant N profondeurs de pénétration (E supSriEur ou égal à l#, et d'enregistrer ce signal sur tout enregistreur de données physiques 2O# Instrument médical à ultrasons selon la revendication I ) caractérisé par le fait que les signaux analysés séparément sur n, canaux n étant inférieur ou égal à N, les signaux peuvent Aetre additionnés les uns aux autres ou soustraits à volonté, 30) Instrument médical à ultrasons selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un dispositif amplifiant les signaux qui s'affaiblissent, ledit dispositif permettant d' amplifier les signaux pulsatiles lorsqu'ils décroissent par rapport aux signaux d'amplitude normale, 40) Instrument médical à ultrasons selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qutil comporte un répétiteur lumineux et/ou sonore, clignotant de manière synchrone aux pulsatiles,permettant la surveillance des malades en permanence, 50) Instrument médical à ultrasons selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif d'alarme sonore et/ou lumineux, se déclenchant de manière temporisée à délai réglable,lors de l'extinction des échos pulsatiles sus mentionés, oO) Instrument médical à ultrasons, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il permet un enregistrement des echos pulsatiles présents,traduisant leur disparition par un tracé plat,comme preuve irréfutable de la mort cérébrale, 70) Instrument médical à ultrasons selon ltensemble des revendications là 4 ,caractérise' par le fait qutil permet des enregistrements graphiques ou autres,de manière simultanée,des mouvements de différentes parties du coeur, 80) Instrument médical à ultrasons selon 11 ensemble des revendications I à 4,caractérisé par le fait qu'il permet ltanalyse et I'enregistrement de la circulation cérébrale afin de déceler d'éventuelles dissymétries de caractère pathologique, 90) Instrument médical à ultrasons selon ltensemble des revendications I à 4, permettant ltenregistrement simultané d'un ou plusieurs échos pulsatiles et de une ou plusieurs dérivations d'electro-encéphalogramme, 100) Instrument médical à ultrasons selon l'une quelconque des revendications précédentes > caractérisé par le fait que chaque canal comporte son dispositif d'alarme sonore et/ou lumineux se declenchant de manière temporisé,le delai de temporisation étant règlable,lorsque la pulsatilité disparait dans le canal correspondant.