Brevet FR2524793A1 — publié le 19831014

"ANALYSEUR DE COURBE DE POULS" La présente invention concerne un dispositif électronique destiné à l'observation et/ou à la mesure de certaines propriétés de la circulation sanguine dans un organisme vivant. Le maintien de la vie et de la viabilité des cellules des tissus repose sur le mouvement physiologique du sang dans la circulation capillaire. La circulation capillaire s'effectue dans le réseau de petits vaisseaux sanguins qui est intercalé entre les artérioles et les veinules. Le système capillaire assure la jonction entre le sang artériel et le sang veineux dans l'ensemble des tissus de l'organisme. La circulation dans les petits vaisseaux est encore appelée micro-circulation. Le volume sanguin est contenu dans le système micro-circulatoire et le système macro-circulatoire. Le système macro-circulatoire comprend le coeur et les vaisseaux sanguins externes au système micro-circulatoire. Les paramètres traditionnels qui correspondent aux électrocardiogrammes, aux battements du pouls, etc, concer nent la macro-circulation. Les paramètres macro-circulatoires ne mesurent ni ne traduisent l'activité capillaire ou l'effet des fluctuations de la micro-circulation. L'appareil appelé Stephens Tissue Perfusion Monitor ou en abrégé STPM (qui fait l'objet du brevet AU 465 302) échantillonne et quantifie un signal provenant de la circulation capillaire près de la surface de la peau, pour produire une mesure qui est déduite de la micro-circulation dans la peau, en procédant par colorimétrie et sans pénétration dans l'organisme. La mesure, qui constitue ce qu'on appelle l'indice de perfusion du tissu, est capable de suivre les fluctuations de la micro-circulation et de fournir ainsi une indication concernant la stabilité ou la variation d'activité de la micro-circulation pulsée, au niveau capillaire, par rapport à un niveau de référence absolu (par exemple 500 mV). Cependant, la circulation sanguine est une activité rythmique qui peut faire l'objet d'une représentation mathématique précise par la forme d'une courbe, dans une séquence de courbes de pouls analogiques. Malgré la valeur d'un paramètre tel que l'indice de perfusion du tissu, l'appareil STPM existant n'est pas conçu de façon à distinguer entre des courbes de forme différente délimitant la même aire sous elles. L'invention a donc pour but de fournir une information supplémentaire basée sur la forme d'une courbe de pouls. On peut ainsi contrôler des signaux de courbe de pouls analogiques provenant de sources de la micro-circulation ou de la macro-circulation, et mesurer et comparer leurs différences. On sait que divers facteurs influent sur la micro-circulation pulsée et modifient ainsi la forme et/ ou l'amplitude de la courbe. La-mesure de ces changements peut apporter une information de diagnostic supplémentaire de valeur. L'invention a également pour but d'analyser et de présenter des paramètres qui sont liés à la forme de la courbe de pouls et qui correspondent au temps de montée de la courbe "Tr" ou au temps de descente de la courbe "Tf", ainsi qu'au "rapport montée/descente" de la courbe et aux temps de montée et de descente "Tr" et "Tf", rapportés à la période du pouls "T". L'invention a également pour but d'identifier la présence et la position d'effets d'onde de pression, tels que l'encoche dicrote, dans le cycle de la courbe fondamentale et de noter des discordances et des variations importantes. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention décrit ci-après, on présente de façon continue le temps de montée "Tr" (en millisecondes) et le temps de descente "Tf" (en millisecondes), ainsi que le temps de montée de chaque courbe de pouls exprimé en fonction directe du temps de descente, Tr/tf, ou les temps de montée ou de descente exprimés sous la forme d'une fraction de la période du cycle de la courbe,Tr/T ou Tf/T. Les données sont corrélées avec le rythme du pouls pour produire des paramètres absolus exprimés en millisecondes.Dans le cas de la circulation capillaire, le mécanisme physiologique qui intervient dans le temps de montée de la courbe analogique est représentatif du temps pris pour "mettre en charge" le vaisseau capillaire dans le cadre de la micro-circulation, le temps de mise en charge normal est habituellement d'environ 0,2 s pour la peau du doigt d'un homme adulte, et le temps de descente qui correspond à la phase de réduction du cycle présente des variations considérables. Les variations considérables du temps de descente sont liées essentiellement au changement du rythme du pouls, mais peuvent être dues quelquefois à des perturbations pathologiques. Ainsi, conformément à l'invention, un analyseur de courbe de pouls comprend, en combinaison, un transducteur photosensible destiné à détecter l'activité circulatoire physiologique continue d'un patient, pour produire une onde de tension qui est une représentation analogique des variations de couleur et/ou de densité du sang circulant sous forme pulsée dans un tissu du corps du patient ; des moyens destinés à traiter cette onde pour produire un signal de sortie proportionnel à la vitesse de variation de l'amplitude de l'onde ; et des moyens destinés à présenter instantanément et de façon quantitative le temps de montée et/ou le temps de descente, représentatifs d'un cycle transitoire de l'onde, en fonction de la période de ce cycle. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation, donné à titre non limitatif. La suite de la description se réfère aux dessins annexés sur lesquels : La figure 1 est une représentation mathématique d'une courbe de pouls qui correspond à un tracé de son amplitude en fonction du temps Les figures 2 à 5 représentent le circuit d'un moniteur de perfusion de tissu Les figures 6 à 11 représentent le circuit d'un axay- seur de courbe pouls et, plus précisément, la figure 6 comprend des circuits de filtre à crevasse et d'amplificateur d'entrée La figure 7 comprend un différentiateur, un filtre passe-base et une bascule de Schmitt Les figures 8 et 10 comprennent un détecteur/ multiplexeur La figure 9 comprend une unité d'affichage numérique , et La figure 11 représente une alimentation. Les dispositifs représentés sur les dessins cooportent un transducteur prévu pour générer un signal électrique à partir de l'organisme d'un patient, par exemple d'une manière similaire à celle décrite dans le brevet AU 465 302, auquel on pourra se reporter pour des raisons de ccmnodité, le signal appliqué au moniteur d'analyse de corbe analogique peut être prélevé sur les bornes de sortie de courbe de peuls et de rythme de pouls de l'appareil STPM, dont un schana est donné sur les figures 2 à 5, qu'il n' est pas néoessaire de décrire en détail ici. Lorsqu'un transducteur détermine tel que celui indiqué précédemment est appliqué à la surface d'une muqueuse ou de la peau, un signal est généré de la manière suivante : la lumière provenant d'une source lumineuse située dans la structure du transducteur est modulée par les variations d'activité de la circulation sanguine capillaire, et la lumière ainsi modulée tombe ensuite sur un détecteur qui crée un signal. Le signal résultant est transmis au filtre à crevasse qui est utilisé pour faire dispa traître les parasites à la fréquence du secteur qui sont introduits par induction ou par effet optique. Ce filtre comporte un circuit en double T classique qui est accordé de façon appropriée sur 50 Hz. On utilise la résistance R10 pour ajuster le filtre sur la fréquence centrale d'un signal parasite éventuel. Le signal est ensuite transmis à l'amplificateur U1 (fig. 6) qui est un amplificateur opérationnel branché de façon à avoir un gain réglable sur la plage 25 - 65 dB. Le signal de sortie de cet étage est appliqué à un étage séparateur U2 et il est transmis à l'appareil principal STPM, pour donner une présentation sur un tube cathodique situé dans le STPM ou ailleurs. Le signal de sortie de l'amplificateur U1 est également transmis à un amplificateur U3 qui différentie la courbe de pouls. Ainsi, le signal de sortie de U3 (fig. 7) est proportionnel à la vitesse de variation de la tension d'entrée. Un amplificateur U4 fonctionne en filtre passe-bas à 2 pôles, avec une variation de phase linéaire. Avec un décalage approprié (par l'intermédiaire de R34), le signal de sortie de l'amplificateur U4 est négatif lorsque la tension de la courbe de pouls est croissante et il est positif lorsque la tension de la courbe de pouls est décroissante. La valeur absolue de cette tension différentielle est proportionnelle à la fois à la valeur absolue de la tension d'entrée et à sa vitesse de variation. La bascule de Schmitt US convertit le signal de sortie de l'amplificateur U4 en un signal carré qui est ensuite transmis aux détecteurs/filtres doubles constitués par les composants U6, R37-R44 et C9-C12 (fig. 8). Le signal de sortie de ces deux détecteurs est proportionnel au temps de montée (aux bornes de R40) et au temps de descente (aux bornes de R44), exprimés sous forme d'une fraction de la période du pouls. Ces signaux de sortie sont complémentaires du fait qu'ils sont exprimés sous la forme d'une fraction de la période du pouls. Le multiplexeur constitué par les composants U8 et U9 est utilisé pour appliquer le jeu choisi de signaux d'entréeà un circuit intégré U7 (fig. 9) constitué par un voltmètre calculateur de rapport vrai. Les valeurs des temps de montée et de descente, exprimés sous forme de fraction, sont présentées en appliquant le signal de sortie du détecteur approprié sur l'entrée de signal du voltmètre numérique, et en appliquant sur les entrées de référence une tension de référence provenant de R48. Les temps de montée et de descente réels de la courbe, en millisecondes, sont présentés en appliquant sur l'entrée de signal du voltmètre le signal de sortie du détecteur approprié, et en appliquant sur l'entrée de référence une tension proportionnelle au rythme du pouls, provenant de l'appareil STPM principal (par l'intermédiaire de R45, R46). Selon une variante, si c'est nécessaire, on peut présenter le rapport entre le temps de montée et le temps de descente, en appliquant le signal de sortie du détecteur de temps de montée sur l'entrée de signal, et le signal de sortie du détecteur de temps de descente sur l'entrée de référence. Le signal de sortie calculé est présenté dans ce cas sous forme numérique par un indicateur à diodes électroluminescentes qui est attaqué par le circuit U7. Le produit de la période du pouls "T" et du rapport "Tr/T" peut être présenté sous la forme d'un indice du temps de mise en charge de la micro-circulation, exprimé en millisecondes. Le produit de "T:' et "Tf/T" peut également être présenté sous la forme d'un indice de la phase de réduction Tf, exprimé en millisecondes. L'information peut en fait être présentée sous plusieurs formats différents, à savoir (a) Temps de montée en millisecondes (Tr). (b) Temps de descente en millisecondes (Tf). (c) Temps de montée sous la forme d'une fraction de la période du pouls (Tr/T). (d) Temps de descente sous la forme d'une fraction de la période du pouls (Tf/T). (e) Temps de montée divisé par le temps de descente, sous la forme d'une fraction (Tr/Tf). Si on le désire, on peut sélectionner la présentation de Tr/T et Tf/T ou Tr/Tf au moyen d'un commutateur à plusieurs positions, en utilisant la configuration qui est indiquée sur la figure 10. Ainsi, avec Tr/Tf,(c'est-à-dir#, le rapport entre le temps de montée et le temps de decen- te), lorsque le temps de montée change, une faible augmentation du temps de montée, comparée à la diminution relative du temps de descente, se manifeste de façon plus sensible que lorsque le dénominateur cst constant, comme dans Tr/T ou Tf/T. L'invention démontre que des variations physiologiquement importantes des valeurs mesurées du rapport entre le temps de montée et le temps de descente ne sont pas nécessairement corrélées avec des mesures d'indice de perfu sion du tissu obtenues de façon commune à partir d'un patient. En conclusion, on voit donc qu'un analyseur de courbe de pouls construit conformément à l'invention fournit, à partir d'une courbe de pouls, une information qui peut être présentée sous la forme de mesures précises et que ne fournit pas un moniteur de pouls ou même l'appareil perfectionné appelé STPM. Le dispositif d'affichage à tube cathodique constitue un accessoire commode qu'on peut parfaitement utiliser pour obtenir un affichage auxiliaire des formes des courbes, mais il ne fournit pas de mesures absolues, comme le fait l'analyseur de courbe de pouls,sous la forme désirée, numérique ou analogique. Ainsi, pour résumer, l'analyseur de courbe de pouls est conçu de façon à extraire une information d'un signal de tension provenant d'un transducteur, qui peut être optique, qui est placé à la surface de la peau ou d'une muqueuse. Dans le cas de l'activité de la circulation sanguine capillaire, l'information concernant la phase de mise en charge du sang dans le système capillaire et la phase de désoxygénation (phase de réduction) apparaît dans ce signal de tension. Ce signal a une fréquence de base équivalente au rythme du pouls, c'est-à-dire au rythme cardiaque, du patient. I1 va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Analyseur de courbe de pouls, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison : un transducteur photosensible destiné à détecter l'activité circulatoire physiologique continue d'un patient pour produire une onde de tension qui est une représentation analogique des changements de couleur et/ou de densité du sang circulant par pulsations dans les tissus du corps du patient ; des moyens destinés à traiter cette onde pour produire un signal de sortie proportionnel à la vitesse de variation de l'amplitude de l'onde ; et des moyens destinés à présenter de façon quantitative et instantanée le temps de montée et/ou le temps de descente représentatifs d'un cycle transitoire de l'onde, en fonction de la période du cycle. 2. Analyseur de courbe de pouls selon la revendication 1, caractérisé en ce que le transducteur réagit à de la lumière modulée par des variations de l'activité de circulation sanguine capillaire. 3. Analyseur de courbe de pouls selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de traitement comprennent un circuit dans lequel le signal de sortie du transducteur est appliqué à un filtre à crevasse dont le signal de sortie est appliqué à un amplificateur opérationnel (U1) qui produit un signal de sortie qui est appliqué à un séparateur, puis transmis à un différentiateur (U3) qui attaque à son tour un filtre passe-bas (U4) ayant une phase linéaire, ce dernier étant décalé de façon que sa tension de sortie soit négative lorsque l'onde de tension est croissante, et positive lorsque l'onde de tension est décroissante, et ait une valeur absolue proportionnelle à la fois à l'amplitude de l'onde de tension et à sa vitesse de variation. 4. Analyseur de courbe de pouls selon la revendication 3, caractérisé en ce que la tension de sortie du filtre passe-bas (U4) est convertie sous forme carrée par une bascule de Schmitt (U5) puis est transmise à un détecteur double (U6) dont les signaux de sortie respectifs sont proportionnels au temps de montée et au temps de descente fractionnaires de l'onde de tension, rapportés à un cycle de pouls de cette onde, et ces derniers signaux de sortie sont appliqués par un multiplexeur (U8, U9) à des jeux d'entrées choisis d'un circuit intégré(U7)remplissant la fonction de voltmètre de mesure de rapport, ce qui permet de présenter les valeurs de ces temps.