Brevet FR2507465A1 — publié le 19821217

La présente invention concerne un appareil de mesure des propriétés du tympan ou appareil tympanométrique. La demande publiée de brevet européen N O EP 0014705 décrit les éléments essentiels d'un appareil tympanométrique mettant en oeuvre de la lumière cohérente pendant l'étude et l'analyse de tympanssubissant des oscillations provo- quées par une stimulation sonore Bien que la réalisation d'un appareil clinique de ce type soit tout à fait réalisable en pratique, il est évident que cet appareil est relativement complexe et coûteux par rapport aux appareillages otologi- ques classiques et que, en conséquence, il a des applications limitées, uniquement dans le cadre des institutions spéciali- sees. En conséquence, on a considéré qu'il était souhai- table de disposer d'un appareil plus simple et moins coûteux, pouvant avoir un fonctionnement analogue dans des applica- tions cliniques plus larges A cet effet, on a réalisé des expériences portant sur des modifications de l'appareil original qui utilisent de la lumière non cohérente, mais aucun signal utilisable n'a pu être détecté initialement Cepen- dant, la poursuite des études a modifié cette situation et un appareil plus simple est maintenant réalisable en pratique. Plus précisément, l'invention concerne un appareil tympanométrique ayant un bottier qui comporte une première et une seconde partie qui communiquent l'une avec l'autre en direction transversale et qui ont une forme générale tubulaire, la première partie du boîtier ayant un speculum à une première extrémité, un dispositif d'observation à l'autre extrémité de ce speculum, un premier dispositif optique placé entre le speculum et le dispositif d'observa- tion, ainsi qu'une source lumineuse et une source sonore toutes deux placées entre le speculum et le premier dispo- sitif optique et destinées à transmettre respectivement un faisceau lumineux et un faisceau acoustique par l'intermé- diaire du speculum, la seconde partie du boîtier qui com- munique avec la première partie près du premier dispositif optique ayant un photodétecteur disposé transversalement dans une petite zone distante du premier dispositif optique, et un second dispositif optique placé entre le photodétecteur et le premier dispositif optique, le speculum assurant l'ap- plication du faisceau lumineux et des ondes acoustiques sur le tympan d'un sujet examiné avec l'appareil, le premier dispositif optique assurant la transmission et la réflexion partielle du faisceau réfléchi provenant du tympan, vers le dispositif d'observation et le photodétecteur respectivement, le dispositif d'observation facilitant la direction du spe- culum par rapport au tympan, le second dispositif optique focalisant le faisceau réfléchi dans le plan du photodétec- teur, alors que les ondes acoustiques provoquent l'oscilla- tion du tympan avec une variation correspondante du trajet optique de la lumière réfléchie et du signal de sortie du photodétecteur. Il faut noter que le terme "lumière" utilisé dans le présent mémoire désigne, sauf indication plus précise, aussi bien la lumière visible que les parties voisines du spectre électromagnétique, notamment infrarouge appelée lumière non visible ou proche du visible. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel la figure unique est une élévation en coupe partielle d'un exemple d'appareil tympanométrique selon l'invention. La figure représente un instrument manuel réalisé par modification d'un otoscope classique qui constitue les parties principales du bottier et certains de ses éléments. Comme indiqué précédemment, le bottier a deux par- ties qui communiquent transversalement l'une avec l'autre et qui ont une forme générale tubulaire Ces parties comportent une partie 10 en forme de traverse et une tige 11, l'ensemble ayant une configuration générale en T, la seconde partie étant tenue à la main en cours d'utilisation La partie 10 aboutit à une première extrémité à un speculum 12 et forme, à l'autre extrémité, un oculaire 13 comme l'indique la partie évasée destinée à former une protection monoculaire autour d'une lentille. Un miroir diélectrique ou semi-argenté 14 est placé transversalement dans la partie 10 de bottier près de sa partie de raccordement avec la partie 11, ce miroir étant destiné à transmettre à l'oculaire la lumière qui pénètre dans l'instrument par l'intermédiaire du speculum, et à réfléchir la lumière vers la partie 11 La lumière con- sidérée est elle-même réfléchie par un tympan vers lequel est dirigé le speculum, cette lumière provenant d'une source formée par une ampoule miniature 15 dont l'enveloppe forme une lentille Cette ampoule est placée dans la partie 10 du bottier, sur un côté et entre le speculum et le miroir afin qu'elle projette un faisceau par l'intermédiaire du speculum. Une source acoustique sous forme d'un haut-parleur miniature 16 est placée de manière analogue dans la partie du bottier afin qu'elle projette un son par l'intermé- diaire du speculum. Le positionnement de l'ampoule et du haut-parleur dans la partie 10 du bottier est avantageusement assuré par montage de ces éléments sur une extrémité d'une partie supplémentaire 17 de bottier raccordée sur le côté de la partie 10 et dépassant le long de l'autre partie 11 du boî- tier Cette partie en saillie peut en outre supporter des bornes 18 permettant la connexion à des alimentations élec- triques convenables de l'ampoule et du haut-parleur. La partie 11 de bottier porte, successivement de- puis son extrémité libre, un photodétecteur sous forme d'une photodiode au silicium 19, disposéetransversalement à une petite surface centrale délimitée dans la partie 11, un préamplificateur 20 du signal de sortie de la photodiode, et des bornes 21 destinées à transmettre le signal amplifié de sortie à un dispositif d'analyse décrit dans la suite du présent mémoire En outre, la partie 11 loge des éléments optiques repérés par la lentille 22, destinés à focaliser la lumière réfléchie par le miroir 14 dans la plan de la photo- diode 19. L'utilisation et le fonctionnement de l'instru- ment apparaissent clairement dans la description qui précède. L'instrument esttenu par la partie 11 du bottier et le spe- culum est dirigé, par l'intermédiaire du canal externe de l'oreille, vers un tympan à examiner Le tympan est éclairé par alimentation de l'ampoule, et la direction du speculum peut être réglée par observation par l'oculaire qui reçoit la lumière réfléchie depuis l'intérieur de l'oreille et transmise par le miroir Simultanément, cette lumière est réfléchie par le miroir et est focalisée dans le plan de la photodiode L'alimentation du haut-parleur provoque la projection d'ondes acoustiques dans l'oreille et l'oscilla- tion du tympan, et cette oscillation provoque une variation correspondante du trajet de réflexion et en conséquence une variation représentative du signal de sortie de la photodiode. Le principal facteur de cette variation est alors le chan- gement de luminosité de la zone éclairée du tympan, observée par la photodiode, du fait de la variation de l'angle d'in- clinaison de la région éclairée par rapport aux directions de la source et de la photodiode, du fait du déplacement du tympan Comme c'est la variation de l'angle de la partie éclairée du tympan qui provoque la variation intéressante des signaux, l'amplitude de cette variation dépend de la dérivée dans l'espace de l'amplitude de l'oscillation de cette partie. En pratique, la variation du signal intéressante est faible étant donné les problèmes posés par la configura- tion anatomique et les propriétés de réflexion du tympan. Cependant, la variation est très stable à la fois en ampli- tude et en phase, si bien que des techniques de formation de moyenne de signaux peuvent être utilisées et ont un bon effet au cours de l'analyse de la réponse transitoire à une stimulation sonore impulsionnelle qui est utile à son tour car elle facilite la création d'une caractéristique de ré- ponse en fréquences de l'oreille examinée Dans le cas d'une stimulation sonore continue utilisée dans l'analyse du fonc- tionnement à des fréquences particulières, on peut utiliser une détection sensible à la phase. Au cours d'essais initiaux d'un appareil selon l'invention, on a constaté que des variations intéressantes des signaux de sortie subissaient une convolution avec des résonances fortuites produites par les proriétés acoustiques de l'instrument lui-même Ces résonances peuvent être élimi- nées par utilisation d'un instrument de forme convenable, mais d'autres possibilités peuvent être adoptées L'une des possibilités est le contrôle de la pression acoustique à pro- ximité du tympan, avec un microphone miniature, et la dé- convolution des signaux à l'aide de la réponse du micro- phone, par mise en oeuvre d'un ordinateur Cette dernière solution est en fait adoptée dans des essais réels mettant en oeuvre un instrument tel que représenté, un microphone moniature 23 étant placé à l'extérieur de la partie 10 du bottier et détectant la pression acoustique par l'intermé- diaire d'un tube 24 pénétrant dans le bottier et dirigé vers le speculum, le signal de sortie étant transmis aux bornes 18 Un autre possibilité est l'utilisation d'une distorsion préalable du champ acoustique de stimulation par traitement convenable dans un ordinateur afin que les erreurs soient réduites à un niveau acceptable. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre Par exemple on a indiqué qu'on pouvait contrôler la pression sonore lors de la déconvolution des signaux de sortie, et le microphone associé peut être placé dans l'instrument lui-même à cet effet, la stimulation acoustique pouvant être appliquée à l'instrument par l'intermédiaire d'un tube, un raccord pou- vant être utilisé afin qu'il permette la mise en surpression ou en dépression du canal auriculaire Cette opération, ainsi que d'autres mettant en oeuvre l'instrument, nécessitent l'utilisation d'un bouchon d'oreille. Les éléments optiques peuvent aussi être différents de ceux qu'on a décrits Par exemple, un instrument utilisé comporte un miroir diélectrique de type dichroique des- tiné à transmettre la lumière visible et à réfléchir la lumière infrarouge, mais on peut aussi utiliser un miroir semi-réfléchissant dans une variante, et le miroir peut être dichroique ou non, qu'il soit de type diélectrique ou semi-réfléchissant La photodiode est évidemment choisie afin qu'elle soit sensible à la lumière réfléchie qu'elle reçoit. La source lumineuse peut être colorée et il peut s'agit par exemple d'unediode photoémissive ou;d'une diode laser à semi-conducteur et non une lampe à filament. En outre, on peut utiliser des guides à fibres optiques qui transmettent la lumière de la source dans le speculum ou qui transmettent la lumière réfléchie par le tympan dans le speculum. Enfin, on peut utiliser la lumière d'une source auxiliaire pour la projection d'un point, d'un réticule ou d'une autre image par le speculum afin que la visée par l'instrument soit facilitée. REVENDICATIONS 1 Appareil tympanométrique, caractérisé en ce qu'il comprend un bottier ayant une première et une se- conde partie ( 10, 11) qui communiquent l'une avec l'autre en direction transversale et qui ont une forme générale tubulaire, la première partie ( 10) de bottier ayant un spe- culum ( 12) à une première extrémité, un dispositif d'observa- tion ( 13) à l'autre extrémité, un premier dispositif optique ( 14) placé entre le speculum ( 12) et le dispositif d'obser- vation ( 13), ainsi qu'une source lumineuse ( 15) et une source acoustique ( 16) placées toutes deux entre le speculum ( 12) et le premier dispositif optique ( 14) et destinées à projeter respectivement un faisceau lumineux et des ondes acoustiques par l'intermédiaire du speculum, la seconde par- tie ( 11) de boîtier communiquant avec la première près du premier dispositif optique ( 14) et ayant un photodétecteur ( 19) disposé transversalement dans une petite zone distante du premier dispositif optique, et un second dispositif optique ( 22) placé entre le photodétecteur ( 19) et le premier dis- positif optique ( 14), le speculum ( 12) assurant la transmis- sion du faisceau lumineux et des ondes acoustiques vers le tympan d'un sujet à examiner avec l'appareil, le premier dispositif optique ( 14) assurant la transmission et la ré- flexion partielles de la lumière réfléchie par le tympan vers le dispositif d'observation ( 13) et le photodétecteur ( 19) respectivement, le dispositif d'observation ( 13) facili- tant la direction du speculum par rapport au tympan, le second dispositif optique ( 22) focalisant le faisceau de lumière réfléchie dans le plan du photodétecteur ( 19), les ondes acoustiques provoquant l'oscillation du tympan et une variation correspondante du trajet optique de la lumière réfléchie et du signal de sortie du photodétecteur ( 19). 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la-source lumineuse ( 15) est une lampe à filament. 3 Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le premier dispositif optique ( 14) est un miroir semi-réfléchissant. 4 Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le premier dispositif optique ( 14) est un miroir diélectrique. Appareil selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le miroir ( 14) est de type dichroique. 6 Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le miroir ( 14) transmet la lumière visible et ré- fléchit la lumière infrarouge. 7 Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le photodétecteur ( 19) est une photodiode. 8 Apparei I selon l'une quelconque des revendications précédente, caractérisé en ce que la source d'ondes acousti- ques ( 16) est un haut-parleur miniature. 9 Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la seconde partie de bottier ( 11) contient un préamplificateur ( 20) couplé au photodétecteur ( 19) lors du fonctionnement. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première partie de boîtier ( 12) porte un microphone miniature ( 23) destiné à détecter la pression acoustique à proximité du tympan.