Brevet FR2496449A1 — publié le 19820625

La présente invention stapplisue dans le domaine médical et concerne des perfectionnements aux appareils de mesure par technique ultra 1' sonore de tUWu col utérin, notamment en cours de dilatation. Le toucher classique est subjectif et ne permet ni lecture directe ni enregistrement de la mesure. De plus, il ne fournit que des estimations relativement espacées dans le temps. Aussi, diverses techniques de surveillance instrumentale continue de la dilatation du col utérin ont été expérimentées. Un dispositif mécanique à compas, fournissant un signal mécanique ou même électrique mesurant le degré d'ouverture du compas, s'est révé lé d'un emploi très peu pratique. Un dispositif à champ magnétique est apparu plus pratique, mai la mesure obtenue ne présentait pas une précision suffisante, notamment pour les dilatations avancées, au moment le plus utile. Une technique ultrasonore connue semble maintenant donner de bia meilleurs résultats que les précédentes méthodes. Son principe consiste à mesurer, par transmission, la distance entre deux palpeurs, l'un émetteur d'ultrasons, excité par un générateur d'impulsions, et l'autre récepteur, fixés tous deux de façon diamétralement opposée et en vis-à-vis sur le col de l'utérus au moyen de pinces spéciales, et reliés à un ensemble élec tronique, qui indique la distance séparant les deux palpeurs, à partir dit mesure du temps mis par les ondes ultrasonores pour se propager de l'un à l'autre et de la connaissance de la vitesse du son dans le milieu intermédiaire.On obtient ainsi une mesure de la dilatation du col indépendante d l'appréciation subjective de l'observateur. Cette mesure peut être affichéc et, éventuellement, enregistrée. L'intérêt de cette technique connue est que l'informatIon reçue est celle d'un temps de parcours, transformée ensuite en distance par multiplication par la vitesse du son dans le milieu intermédiaire, et non pas l'amplitude de l'onde, ou intensité ultrasonore reçue, laquelle varie selon l'orientation relative des deux palpeurs, qui est loin d'être toujours la meme. Il suffit donc que le signal ultrasonore puisse être détecté par le palpeur récepteur, même si ce signal est de faible amplitude pour un motif de médiocre orientation, à condition toutefois que cette amplitude reste supérieure à un seuil minimal. C'est iciqu' Une deuxième difficulté provient des très fortes variations d'amplitude et de forme du signal reçu, ou signal d'entrée de l'amplificateur Ue, pour une même amplitude du signal émis par le palpeur-émetteur, ces fortes variations d'amplitude étant dues, elles aussi, aux variations d'orientation relative des deux palpeurs. Une conséquence importante de ces fortes variations de l'amplitude et de la forme du signal d'entrée dans l'amplificateur Ue est que l'identification de ce signal parmi d'autres signaux parasites est assez souvent rendue aléatoire. Une dernière difficulté concerne le réglage du coefficient relatif à la vitesse du son dans le circuit de conversion du temps de parcours en distance parcourue. On ne peut se contenter d'adopter pour ce coefficient une valeur fixe, sous peine d'erreurs. C'est pourtant ce que s'est bornée à faire la technologie ultrasonore connue. Or, il apparaît indispensable, avant chaque opération, de contrôler le réglage correct de ce paramètre. Ainsi, la technique ultrasonore connue svheurte aux difficultés qui viennent d'être exposées. Mais en outre, elle présente deux inconenients pratiques importants : - d'une part, la mise en oeuvre dun matériel encombrant, essentiellement à cau#se de la présence d'un tube cathodique, et de son alimentation à haute tension, - d'autre part, une assez grande complexité des réglages, ce qui implique de la part de l'opérateur : 1 / Le choix des deux échos (signal d'émission d'une part, et signal utile, délivré par le palpeur-récepteur à l'amplificateur d'autre part; entre lesquels la mesure de temps est à effectuer, parmi des échos parasites. Le signal d'émission ne peut être confondu avec aucun autre à cause de sa forme et de son amplitude bien caractéristiques. En revanche, la détection du signal utile est souvent délicate, et son identification demande un personnel exploitant compétent.En effet, des échos parasites apparaissent souvent, ayant principalement pour cause la déviation de la fraction marginale du faisceau ultrasonore par les limites du milieu de transmission (effet de bord). 20/ Le réglage du gain de l'amplificateur et de la puissance d'émission nécessaire pour obtenir une valeur du rapport : signal utile/bruit parasite, qui soit optimale pour la mesure. 30/ Le réglage de la durée du signal d'inhibition interdisant toute pseudomesure sur signal parasite suivant immédiatement le signal d'émission. Le signal d'inhibition est un signal débutant en meme temps que le signal d'émission, et qui interdit toute mesure pendant sa durée ; celle-ci est réglé de façon à être à la fois plus longue que la durée maximale du signal d'émi sion (durée d'amortissement du palpeur comprise), et plus courte que le plus petit temps de parcours à mesurer. Le but de la présente invention est de réaliser une lecture directe de la mesure ultrasonore de l'ouverture du col utérin, éventuellement mais non obligatoirement, accompagnée dtun enregistrement de cette mesure, au moyen dtun appareil peu encombrant, d'une grande facilité d'emploi, qui résoud toutes les difficultés de la technologie ultrasonore connue mentionnées ci-dessus, au moyen de plusieurs perfectionnements coopérant entre eux dans cet appareil. A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif de lecture directe et dtenregistrement éventuel de la mesure ultrasonore de l'ouverture du col utérin, dépourvu de tube cathodique, comprenant deux palpeurs fixés sur le col de l'utérus de façon diamétralement opposée et en vis-à-vis, et reliés à un ensemble électronique à circuits intégrés, logiques et analogiques, qui comporte successivement : un générateur d'impul- sions excitant le premier palpeur dit palpeur-émetteur ; un amplificateur relié au deuxième palpeur, dit palpeur-récepteur ; une logique de contrôle et de synchronisation munie d'un chronomètre électronique, constituant ltor gane mesureur du temps de parcours des impulsions ultrasonores, et reliée à la fois audit générateur d'implsion-s et audit amplificateur ; un circuit de conversion de la mesure du temps de parcours en une indication de distan ce parcourue, relié à ladite logique de contrôle ; un organe d'affichage numérique de la mesure du diamètre du col utérin relié audit circuit de conversion ; ce dispositif étant caractérisé par lacoopération des éléments suivants : deux palpeurs dont-le degré naturel de divergence à ltémission et à la réception est défini par un demi-angle compris entre 60 et 8 , et se trouve porté à un demi-angle compris entre 700 et 800, grace à une lenti le acoustique ; un amplificateur dont la conception est telle que la tensio de sortie de l'amplificateur fournie à ladite logique de contrôle et de synchronisation ne soit pas directement proportionnelle à la tension du si gnal fourni par le palpeur-récepteur, mais qu'elle reste constamment comprise entre 600 millivolts et 2 volts, le gain de l'amplificateur variant automatiquement de 52 décibels à 37 décibels lorsque la tension du signal fourni par le palpeur-récepteur passe de 2 à 30 millivolts et ceci selon une loi de variation du gain décroissante lorsque croît ladite tension, et d'allure hyperbolique ; un organe d'affichage de la mesure préalable de la vitesse du son dans un milieu intermédiaire entre les deux palpeurs, semblable au liquide amniotique, relié audit circuit de conversion, et permettant d'effectuer de temps à autre, en laboratoire, un contrôle de la vitesse du son dans ledit milieu intermédiaire et une vérification périodique du bon étalonnage de ce dernier circuit. Suivant une caractéristique prticulière de la présente invention, l'organe d'affichage numérique de la mesure de ltouverture du col utérin est relie à un élément de sortie capable d'être branché sur un ordinateur. Suivant une autre caractéristique particulière de la présente invention, organe d'affichage numérique de la mesure de l'ouverture du col utérin est relié à un convertisseur numérique-analogique, lui-môme susceptible d'êta relié à une sortie analogique et à un enregistreur de ladite mesure. Comme on le comprend, le dispositif selon la présente invention résoud toutes les difficultés de la technologie ultrasonore connue pour la mesure de ltouverture du col utérin. L'absence de tube cathodique réduit notablement l'encombrement des appareils. Le dispositif selon l'invention peut tenir tout entier (sauf les palpeurs) dans un bloc de 24,1 x 16,5 x 7 cm, par exemple. La suppression du tube cathodique, donc aussi de son alimentation à haute tension, réalise un gain de poids et de volume considérable. En outre l'appareil fait largement appel à des circuits intégrés, logiques et analogiques, y compris pour les fonctions complexes, qui permettent encore de gagner sur le poids et sur le volume de deux façons : - par leur faible encombrement propre, - par leur consommation réduite, ce qui permet de diminuer l'importance des circuits d'alimentation. L'interconnexion des circuits intégrés est réalisée par des circuits imprimés à double face, dans lesquels les liaisons interfaces sont obtenues par des trous métallisés. Tous ces éléments sont très légers. Ensuite, la divergence des palpeurs#utilisés fait que, en toutes circonstances, le signal qui parvient au palpeur-récepteur n'est jamais nul et est toujours supérieur au seuil minimal. D'autre part, dans l'amplificateur à caractéristique non proportionnelle, selon l'invention, le gain instantané est déterminé par ltampli- tude du plus grand signal reçu. L'expérimentation a bien démontré que ce plus grand signal reçu est le signal utile, car c'est celui qui subit l'at- ténuation la plus faible pendant son trajet dans le milieu de transmission. Cette disposition particulière offre le double avantage - d'augmenter la différence d'amplitude entre le signal utile et les autres signaux à la sortie de l'amplificateur, donc d'améliorer la valeur du rapport : signal utile/bruit parasite ; - de fournir à la logique d'identification du signal utile une valeur de ce signal dont les fluctuations d'amplitude sont telles que l'amplitude du signal reste notablement supérieure au seuil de déclenchement maximal, lequel doit être notablement supérieur au bruit de fond. Enfin, le réglage pratique en service de l'ensemble du dispositif selon ltinvention est très simple, puisqu'il consiste uniquement en : - un interrupteur marche-arrêt du dispositif, - un dispositif numérique d'étalonnage périodique du circuit de conversion du temps de parcours en distance parcourue, en fonction de la vitesse du son dans le milieu intermédiaire entre les deux palpeurs placés à bonne distance dans une cuve expérimentale. Ces deux réglages peuvent éventuellement être complétés par un réglage externe du zéro de la mesure. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va décrire ci-après à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention. La figure 1 est un schéma synoptique d'un dispositif selon l'invention. Sur cette figure, les parties représentées en pointillés sont facultatives. La figure 2 montre la loi de variation de la tension de sortie Us de l'amplificateur en fonction de la tension d'entrée Ue délivrée par le palpeur-récepteur à l'entrée de l'amplificateur (la droite en pointillés de la figure 2 représente la loi de variation dans les appareils de type connu). La figure 3 montre la loi de variation du gain G de l'amplificateur en fonction de cette même tension d'entrée Ue. Sur la figure 1, on voit que le palpeur-émetteur 1, muni d'une lentille acoustique 1', est relié à un générateur d'impulsions ultrasonores 3, qui l'excite, tandis que le palpeur-récepteur 2, nuni d'une lentille acous tique 2', est relié à un amplificateur 4 de conception spéciale. La distance D qui sépare les deux palpeurs est la distance à mesurer. D'autre part, le générateur d'impulsions 3 et l'amplificateur 4 sont tous deux reliés à une logique 5 de contrôle et de synchronisation, munie d'un chronomètre électronique, constituant l'organe mesureur du temps de parcours des impulsions ultrasonores entre les deux palpeurs 1 et 2. Cette logique 5 est reliée à unecircuit 6 de conversion du temps de parcours en distance parcourue D. Ce circuit 6 est asservi à un dispositif 7 de réglage de la vitesse du son, que l'on étalonne de temps à autre en laboratoire comme il va être décrit ci-après. Enfin, le circuit 6 de conversion est relié à un organe d'affichage numérique 8, qui fournit en lecture directe la distance D parcourue par les ultrasons entre les deux palpeurs, ctest-à-dire le diamètre du col utérin, exprimé en millimètres. Dans une première variante de llinvention, qui n'est pas du tout obligatoire, mais qui peut être utile dans certains cas, organe d'affichage numérique 8 est relié à un organe de sortie 9 qui peut être branché en 10 sur un calculateur ou un ordinateur (non représenté sur la figure), qui met ladite mesure en mémoire, éventuellement avec indication de l'ins- tant de la mesure. Dans une deuxième variante de l'invention, qui n'est pas non plus obligatoire, mais qui peut être utile dans certains cas, l'organe d'affichage numérique 8 est relié à un convertisseur numérique-analogique 11, lui-môme relié à une sortie analogique 12, qui peut être branchée directement sur un enregistreur 13. Le réglage selon l'invention de ce dispositif s'effectue de la manière suivante, in vitro, une fois pour toutes, dans un bac de laboratoire contenant de l'eau. On place dans liteau de ce bac deux palpeurs à lentille divergente placés en vis-à-vis à la distance exacte et fixe de 100 millimètres l'un de l'autre. Le montage mécanique de ces deux palpeurs est tel que, en plus de la distance, on peut faire varier l'angle que forment entre eux les axes des deux palpeurs. Pour différentes valeurs de cet angle, comprises entre O et 900 on relève la tension d'entrée Ue délivrée par le palpeur-récepteur à l'entrée de l'amplificateur, ainsi que la tension de sortie Us à la sortie de l'amplificateur. Dans l'exemple choisi, on a obtenu des valeurs de U#et de Us qui ont été portées dans le tableau ci-dessous. Dans ce tableau, on a également porté le gain correspondant G de l'amplificateur, qui est, par défini tion, égal à G = U sUs , ainsi que son expression en décibels (dB), selon Ue la formule usuelle ndB = 20 l0g10 Us Le système expérimental était réglé de telle sorte qu'une tension de sortie Us, en crête, de 500 millivolts était nécessaire pour effectuer la mesure, et que le bruit de fond d'origine électronique ne dépassait pas 100 millivolts au maximum. Cette tension minimale de 500 mV est le seuil de déclenchement de la mesure représenté par la droite horizontale 16 sur la figure 2. Angle 0 30 | 45 60 80 Ue, en mV 30 1 8 8 4 2 Us, en mV 2000 1900 1900 1000 800 cG 66 237 237 250 400 dB 37 47,5 47,5 48 52 Les valeurs correspondantes de la tension d'entrée Ue et de la tension de sortie Us sont reportées sur la figure 2, ce qui permet de tracer la courbe de fonctionnement 14 en électronique non proportionnelle du dispositif décrit ici en exemple.Les appareils de type connu utilisent une électronique proportionnelle, ctest-à-dire selon une loi de variation de Us en fonction de Ue représentée par la droite 15 en pointillés de la figure 2. Us Les valeurs correspondantes du gain G = Ue en fonction de la ten- sion d'entrée Ue sont reproduites sur la figure 3, qui permet de tracer la courbe en traits pleins valable pour le dispositif du présent exemple. A titre de comparaison, on a tracé également sur la figure 3 la droite, horizontale, représentant le gain constant des appareils de type connu, appliquant une électronique proportionnelle. Pour l'étalonnage de l'appareil en fonction de la vitesse du son, on remplace liteau par un liquide semblable au liquide amniotique, et on procède de la même façon. Le décalage de vitesse du son mesuré entre l'eau et ledit liquide est introduit dans l'organe 7 de réglage, qui corrige en conséquence le circuit de conversion 6. De temps à autre, entre deux utilisations du dispositif in vivo, on effectue en laboratoire, in vitro, une nouvelle mesure de la vitesse du son dans un liquide semblable au liquide amniotique, et s'il y a une dérive, on corrige en conséquence le réglage de l'organe 7. Il est bien entendu que lton peut, sans sortir du cadre de l'invention, imaginer des variantes et perfectionnements de détails, de môme qu'envisager l'emploi de moyens équivalents. Ainsi, par exemple, comme il a été dit ci-dessus, le dispositif selon l'invention est dépourvu de tube cathodique. Néanmoins, sa souplesse est telle que, dans les cas où l'on souhaite disposer d'une informa- tion visuelle sur l'écran d'un tube cathodique, un osciliascope cathodique peut être tranché sur le dispositif selon l'invention, en 4, en 5 et en 8, sans aucune modification de celui-ci. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de lecture directe de la mesure ultrasonore de ltouverture du col utérin, dépourvu de tube cathodique, comprenant deux palpeurs fixés sur le col de l'utérus de façon diamètralement opposée et en vis-à-vis et reliés à un ensemble électronique à circuits intégrés, logiques et analogiques, qui comporte successivement : un générateur dtim- pulsions ultrasonores (3) excitant le premier palpeur, dit palpeur émetteur (1) ; un amplificateur (4) relié au deuxième palpeur, dit palpeur-récepteur (2) ; une logique de contrôle et de synchronisation (5) munie d'un chronomètre électronique, constituant organe mesureur du temps de parcours des impulsions ultrasonores et reliée à la fois audit générateur dtimpulsions et audit amplificateur ; un circuit (6) de conversion de la mesure du temps de parcours en une indication de distance parcourue, relié à ladite logique de contrôle ; un organe (8) d'affichage numérique de la mesure de l'ouver- ture du col utérin, relié audit circuit de conversion ; ce dispositif étant caractérisé par la coopération des éléments suivants deux palpeurs (1) (2) dont le degré naturel de divergence de chacun d'eux à l'émission et à la réception est défini par un demi-angle compris entre 60 et 80, et se trouve porté à un demi-angle compris entre 700 et 800 grâce à une lentille acoustique (1') (2') ; un amplificateur (4) dont la conception est telle que la tension de sortie de l'amplificateur fournie à ladite logique de contrôle et de synchronisation (5) ne soit pas directement proportionnelle à la tension du signal fourni par le palpeur-récepteur (2), mais qu'elle reste constamment comprise entre 600 millivolts et 2 volts, le gain de l'amplificateur (4) étant réglé pour varier automatiquement de 52 décibels à 37 décibels lorsque la tension du signal fourni par le palpeurrécepteur (2) passe de 2 à 30 millivolts, et ceci selon une loi de variation du gain décroissante lorsque croit ladite tension, et dlallure hyperbolique ; enfin un organe d'affichage (7) de la mesure préalable de la vitesse du son dans un milieu intermédiaire entre les deux palpeurs (1) (2), semblable au liquide amniotique, cet organe (7) étant relié audit circuit de conversion (6) et permettant d'effectuer de temps à autre, en laboratoire, un contrôle de la vitesse du son dans ledit milieu intermédiaire et une vérification périodique du bon étalonnage de ce dernier circuit t6). 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe (8) d'affichage numérique de la mesure de l'ouverture du col utérin est relié à un élément de sortie (9) capable titre branché (10) sur un ordinateur. 3.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'organe (8) d'affichage numérique de la mesure de ltouverture du col utérin est relié à un convertisseur numérique-analogique (11) lui-même susceptible d'être relié à une sortie analogique (12) et à un enregistreur (13) de ladite mesure.