Brevet FR2345980A1 — publié le 19771028

La présente invention concerne un appareil de comptage du rythme cardiaque ou cardiofréquencemètre applicable plus particuMio rement à la surveillance de sujets porteurs de stimulateurs cardiaques implantés. Les appareils de surveillance cardiaque connus actuellement déterminent le rythme cardiaque des malades à partir de l'onde R de l'électrocardiogramme Le procédé ainsi utilisé ne donne pas toute satisfaction lorsqu'il faut surveiller un malade porteur d'un stimulateur cardiaque implanté. En effet, l'onde R de l1élec- trocardiogramme et la phase terminale de l'impulsion de stimulation sont très similaires et il est difficile, voire impossible, de les discriminer par un filtre électronique. Ainsi, dans certains cas, le cardiofréquencemètre affiche le rythme fixe du stimulateur cardiaque et non pas la fréquence réelle du coeur du sujet. Certains cas extremes ont même été rencontrés où le cardiofréquencemètre affichait une fréquence cardiaque normale alors que le coeur du sujet était arrenté La présente invention vise à pallier cet inconvénient en procurant un cardiofréquencemètre d'une fiabilité absolue du fait qu'il compte le rythme cardiaque à partir d'un phénomène d'origine mécanique et non plus électrique, à savoir la contraction du myocarde mise en évidence par la variation d'impédance associée. A cet effet, cet appareil de comptage du rythme cardiaque ou cardiofréquencemètre est caractérisé en ce qu'il comporte quatre électrodes placées sur le thorax du sujet à surveiller, à savoir deux électrodes d'injection d'un courant haute fréquence reliées à un générateur de signal haute fréquence et, entre les précédentes, deux électrodes d'exploration reliées à un canal de détection , de filtrage et de mise en forme du signal rhéocardiographiquelce canal étant connecté à un compteur du rythme cardiaque proprement dit. Suivant une caractéristique complémentaire de l'invention, le cardiofréquencemètre comporte un canal d'élimination des variations d'impédance pulmonaire connecté aux deux électrodes d'injection et délivrant un signal rhéographique pulmonaire qui, après inversion, est soustrait du signal rhéocardiographique dans un étage de recombinaison faisant partie du canal de détection, de filtrage et de mise en forme du signal rhéocardiographique. Le cardiofréquencemètre suivant l'invention permet de résoudre tous les problèmes de comptage du rythme cardiaque chez les sujets stimulés. La fiabilité du comptage qu il assure est très supérieure à celle des cardiofréquencemètres classiques déclenchés par l'onde R de l'électrocardiogramme. Sur des sujets non stimulés, le cardiofréquencemètre suivant l'invention assure des précisions de comptage tout-à-fait comparables à celles données par les cardiofréquencemètres classiques. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel La figure 1 est un schéma synoptique d'un cardiofréquencemètre suivant l'invention La figure 2 est un schéma illustrant les positions des diverses électrodes sur le corps d'un sujet ; La figure 3 est un schéma électrique équivalent des impédances thoracique et cardiaque. Le cardiofréquencemètre suivant l'invention met en oeuvre le principe de la rhéocardiographie consistant à enregistrer les variations d'impédance du coeur pendant ses contractions, La rhéocardiographie consiste en l'injection d'un courant constant de #équence det#- minée, au moyen de deux électrodes Il, I2 collées sur le thorax du malade à surveiller. Ces électrodes Il, I2 sont respectivement connectées, par l'intermédiaire de résistances limitatrices R1 et R2 (ayant par exemple une valeur de 2,7k ) aux deux bornes de sortie d'un générateur 1 délivrant une tension différentielle alternative de 25volts entre ses bornes.U n e t e n s i o n alternative modulée par les variations d'impédance cardiaque associées à chaque contraction , e s t r é c u p é r é e e n t r e deux électrodes supplémentaires ou électrodes d'exploration C1 et C2 qui sont également collées sur le thorax du malade à surveiller entre les électrodes d'injection Il et I2. La figure 2 illustre l'emplacement idéal qui a été déterminé pour les quatre électrodes : ces dernières se trouvent alignées sur une droite confondue avec l'axe électrique du coeur.Le courant à haute fréquence fourni par le générateur 1 est injecté par les électrodes Il et I2, l'électrode Il étant placée sur l#hémi-thorax droit, au niveau de la septième côte, tandis que l'autre électrode d'injection I2 est placée sur l'hémi-thorax gauche , au niveau de la dixième côte environ, Le signal modulé est récupéré par les électrodes d'exploration C1 et C2, l'électrode C1 se trouvant sur le sternum au point d'intersection avec l'axe Il - I2, tandis que l'électrode C2 se trouve très proche de l'électrode C1 sur l'hémithorax gauche au niveau de la neuvième côte, Il existe en outre une électrode de masse M dont ltempla- cement n'est pas critique. Le cardiofréquencemètre suivant l'invention utilise un procédé rhéographique à quatre électrodes car ce procédé présente l'avantage d'atténuer les effets de l'impédance des tissus ainsi que les variations d'impédances dues au défaut de contact entre les électrodes et la peau, par exemple lors des mouvements du malade. Les deux électrodes d'exploration C1 et C2 sont rçespective- ment reliées aux deux entrées d'un amplificateur différentiel 2 à haute impédance d'entrée (1Ma). La sortie de l'amplificateur 2 est reliée à l'entrée d'une celluledefîltrage 3, qui élimine l'onde de l'électrocardiogramme indiqué en abrégé par ECG, ainsi que l'impulsion de stimulation S du stimulateur cardiaque. Le signal ainsi modulé et filtré est appliqué à un étage de détection 4, comportant une diode, cet étage fournissant le rhéocardiogramme modulant le signal haute fréquence. Le signal haute fréquence capté par les électrodes d'exploration C1 et C2 est également modulé par les variations d'impédance #pulmonaire liées à la respiration du sujet. Le schéma équivalent de la figure 3 montre qu'entre les électrodes d'injection Il et I2 se trouvent, en série, une impédance P1 du tissu cutané et du contact électrode I1-peau , une impédance thoracique totale Zt et une impédance P2 du tissu cutané et ducontst électrode I2 - peau.L'impédance thoracique totale Zt se décompose à son tour en une impédance cardiaque Z2 qui est lue entre les électrodes d'exploration Cl et C2, avec les impédances P3, P4 correspondant au tissu cutané et aux contacts électrode - peau, et, de part et d'autre de l'impédance Z2, des impédances Z1 , Z1 étant défini par Z1= Zt#Z2. 2 Les variations d'impédance pulmonaire , essentiellement représentées par Z11 ont des temps de montée comparables à ceux des variations d'impédance cardiaque . Aussi est-il difficile de les éliminer par l'emploi d'un simple filtre électronique. Dans le cardiofréquencemètre suivant l'invention, les variations d'impédance pulmonaire sont éliminées au moyen d'un canal désigné dans son ensemble par 5, ce canal comprenant un amplificateur différentiel d'entrée 6 à haute impédance d'entrée (1M ). Les deux entrées de cet amplificateur sont reliées respectivement aux électrodes I1 et'IL , captant signal rhéographique pulmonaire.L'amplificateur d'entrée 6 est relié à un filtre 7 éliminant l'électrocardiogramme et l'impulsion de stimulation, la sortie de ce dernier étant à son tour connectée a un étage 8 de déte & tion du signal rhéographique pulmonaireRp Le canal comporte ensuite un atténuateur 9 dont le rle est d'amener le signal ainsi détecté à un niveau identique à celui capté entre les électrodes d'exploration C1 et CL, Le signal de sortie de l'atténuateur 9 est appliqué à un inverseur 10, Le signal détecté et déphasé de 1800 , sortant de l'inverseur lo, est transmis à travers un filtre haute fréquence 11 à une entrée d'un étage de recombinaison 12. Cet étage reçoit, à une autre entrée, le signal fourni par l'étage de détection 4,après le passage à travers un autre filtre haute fréquence 13. L'étage de recombinaison 12 assure l'élimination, par soustraction, du signal rhéographique pulmonaire Rp, sibienque le sigralECG correspondant au rhéocardiogramme sort de l'étage de recombinaison 12 en étant débarrassé du signal pulmonaire. Il est transmis à un filtre passe-haut 14, à réponse de Butterworth, dans le but d'éliminer un résidu éventuel de signal pulmonaire. Les mouvements du malade ainsi que sa toux provoquent des des déplacements des électrodes, déplacements qui se traduisent par des variations d'impédances aléatoires, de forte amplitude et de temps de montée rapides. Pour les atténuer. le signal rhéocardiographique sortant du filtre 14 traverse un filtre passe-bas 15. il passe ensuite à travers un filtre coupe-bande 16 destiné à éliminer la fréquence de 50Hz. Le signal rhéocardiographique ainsi filtré est ensuite amplifié par un amplificateur 17 puis mis sous forme de créneaux dans un étage 18 afin d'uniformiser les signaux avant d'effectuer le comptage du rythme cardiaque. Dans le but de ne pas compter pour une contraction cardiaque un " artéfact " ou signal parasite qui pourrait arriver jusqu'à l'étage 18, le cardiofréquencemètre suivant l'invention comporte un canal additionnel désigné dans son ensemble par 19,permettant d'établir une corrélation du rhéocardiogramme avec l'électrocardiogramme ECG sur un sujet qui ne porte pas de simulateur cardiaque ou avec l'impulsion de stimulation S sur un sujet porteur d'un stimulateur cardiaque, La contraction ventriculaire étant la réponse mécanique à l'onde R de l'électrocardiogramme ECG ou à l'impulsion de stimulation S, on voit que l'on améliore la précision du comptage du rythme cardiaque par le rhéocardiogramme si on ne compte pour valable une impulsion issue de 11 étage de mise en forme 18 que si elle est la réponse à un ordre qui est soit l'onde R de l'électrocardiogram- me, soit l'impulsion de stimdEation, L'électrocardiogramme ECG est capté par les électrodes d'exploration C1 et C2. Le canal de corrélation 19 comporte en premier un filtre 20 qui est branché à la sortie de l'amplificateur 2 et qui est destiné éliminer le rhéocardiogramme et au contraire à laisser passer l'électrocardiogramme ECG, ainsi que l'impulsion de stimulation S. La sortie de ce filtre est reliée à l'entrée d'un amplificateur 21 qui est lui-meme connecté à un étage de mise en forme 22.Un commutateur de sélection 23 est relié d'une part, soit à la sortie de l'électrocardiogramme ECG, soit à la sortie de 1 'im- pulsion de stimulation S venant de l'étage de mise en forme 22, et d'autre part à une entrée d'un étage de corrélation 24 recevant à son autre entrée l'impulsion créneaux provenant de la sortie de l'étage de mise en forme 18. Cet étage de corrélation délivre à sa sortie des impulsions validées qui sont appliquées à un compteur 25 effectuant le comptage du rythme cardiaque d'une manière classique. Ce compteur est relié à un dispositif d'affichage 26 conventionnel, du type analogique ou digital, ayant la possibilité de préaffichage d'alarmes bradycardie et tachycardie. Il est du reste bien entendu que le mode de réalisation de l'invention qui vient d'être décrit en référence au dessin annexé, a été donné à titre purement indicatif et nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent être apportées sans qu'on s'écarte pour cela du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS l.- Appareil de comptage du rythme cardiaque ou cardiofréquencemètre comportant quatre électrodes placées sur le thorax du sujet à surveiller, à savoir deux électrodes d'injection d'un courant haute fréquence, reliées à un générateur de signal haute fréquence et, entre les précédentes, deux électrodes d'exploration reliées à un canal de détection, de filtrage et de mise en forme du signal rhéocardiographique, ce canal étant connecté à un compteur du rythme cardiaque proprement dit, caractérisé en ce qu'il comporte un canal 5 d'élimination des variations d'impédance pulmonaire connecté aux deux électrodes d'injection Il, I2 et délivrant un signal rhéographique pulmonaire RP, et, dans le canal de détection, de filtrage et de mise en forme du signal rhéographique RCG, un étage de recombinaison 12 dans lequel le signal rhéographique pulmonaire RP est soustrait du signal rhéographique RCG. 2.- Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le canal 5 d'élimination des variations d'impédance pulmonaire comprend un amplificateur différentiel 6 à haute impédance d'entrée, dont les deux entrées sont respectivement reliées aux deux électrodes d'injection Il, I2, un filtre 7 éliminant le signal électrocardiographique ECG et l'impulsion de stimulation S, un étage 8 de détection du signal rhéographique pulmonaire RP, un atténuateur 9, un inverseur 10 pour déphaser de 180a le signal rhéographique pulmonaire RP et un filtre haute fréquence 11 connecté à une entrée de l'étage de recombinaison 12. 3.- Appareil de comptage du rythme cardiaque ou cardiofréquencemètre comportant quatre électrodes placées sur le thorax du sujet à surveiller, à savoir deux électrodes d'injection d'un courant haute fréquence, reliées à un générateur de signal haute fre- quence, et, entre les précédentes, deux électrodes d'exploration reliées à un canal de détection, de filtrage et de mise en forme du signal rhéocardiographique, ce canal étant connecté à un compteur du rythme cardiaque proprement dit, caractérisé en ce qu'il comporte un canal 19 établissant une corrélation entre le signal rhégra- phique RCG et le signal électrocardiographique ECG ou l'impulsion de stimulation S, ce canal 19 comportant un filtre 20 relié à la sortie d'un amplificateur différentiel 2 qui fait partie du canal de détection , de filtrage et de mise en forme du signal rhéocardiographique, dont les deux entrées sont respectivement reliées aux deux électrodes d'exploration C1, C2,ce filtre 20 liminant k signal rhéocardiographique RCG, un amplificateur 21, un étage de mise en forme 22 et un commutateur de sélection 23 relié, d'une part, soit à la sortie du signal électrocardiographique ECG, soit à la sortie de l'impulsion de stimulation S de l'étage de mise sous forme 22 et, d'autre part, à une entrée d'un étage de corrélation 24 faisant partie du canal de détection, de-filtrage et de mise en forme du signal rhéocardiographique RCG.