Brevet FR2602413A1 — publié le 19880212

La présente invention concerne un procédé pour la détection des mouvements d'un corps contenu dans une enceinte, tel qu'un foetus enfermé dans l'utérus gravide, par émission de signaux d'ondes ultrasonores vers ledit corps et analyse des signaux réémis, et un système pour la mise en oeuvre de ce procédé. On connait déjà un procédé et un système de ce type, pour la détection des mouvements foetaux. Mais dans cet état de la technique on considère le foetus comme constituant une simple surface réfléchissante dont le mouvement peut être détecté par une différence entre les fréquences des signaux émis et réfléchis, produite par l'effet Doppler. Le procédé et le système connus ont donc pour inconvénient que l'enseignement qu'ils donnent sur le foetus est limité à la simple constatation de la présence ou de l'absence d'un mouvement foetal. La présente invention a pour objectif de proposer un procédé et un système qui permettent non seulement de détecter les mouvements du corps à étudier mais également de reconnaltre la nature du mouvement constaté. Pour atteindre ce but, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que l'on classifie au préalable les mouvements d'un corps de référence selon certains critères que présentent les signaux réémis par ce corps et qui sont représentatifs chacun d'un mouvement de celui-ci, analyse les signaux réémis par un corps à étudier quant à la présence et la valeur de critères significatifs et détermine le type du mouvement du corps par comparaison des critères significatifs du signal réémis par le corps étudié aux critères significatifs préalablement établis pour le corps de référence. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, on définit un mouvement du corps à examiner, notamment d'un foetus, par certains critères de l'enveloppe du signal réémis par ce corps, tel que notamment l'amplitude, la durée et le nombre de passages par zéro du signal. Le système pour la mise en oeuvre de ce procédé est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de stockage des critères significatifs de#classification, des moyens détecteurs des critères significatifs des signaux réémis et des moyens comparateurs de ces derniers aux critères de classification. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels - les figures 1 à 7 montrent sept signaux représentatifs de sept types de mouvements d'un foetus - la figure 8 est un schéma synoptique d'un système de détection des mouvements foetaux, selon la présente invention - la figure 9 est un organigramme général du fonctionnement du système selon la figure 8, et - la figure 10 est un organigramme démontrant les différentes étapes du procédé permettant la reconnaissance des mouvements foetaux. A titre d'exemple, l'invention sera décrite ci-après dans son application à la reconnaissance des mouvements d'un foetus. Jusqu'à présent, dans l'état de la technique, le foetus était considéré comme une simple surface réfléchissante dont un mouvement est détectable par un décalage des fréquences, produit par l'effet Doppler, entre les signaux ultrasonores émis en direction du foetus et les signaux réfléchis par celui-ci. Or, la présente invention est fondée sur la découverte qu'en réalité les mouvements foetaux s'effectuent dans un contexte fort complexe. En effet, l'utérus gravide constitue une enceinte hermétiquement close, aux parois lisses, dont l'épaisseur est faite d'une substance ayant la propriété d'amortir les vibrations et d'exercer une pression relative et homogène.Cette enceinte contient une composition aqueuse dans lequel baigne le foetus constituant lui-même un volume complexe et animé de mouvements d'origine intrinsèque affectant son ensemble ou certaines de ses diverses parties. Ces mouvements ont la propriété de modifier, par des phénomènes de résonance synchrone de leur durée, une onde vibratoire incidente pour donner un véritable signal spécifique des différents types de mouvements. Ce signal est caractérisé par des transformations de l'onde vibratoire réémise, affectant par exemple son amplitude et sa fréquence et créant des harmoniques à l'intérieur d'une enveloppe à la silhouette particulière. Il s'est ainsi avéré possible de distinguer les uns des autres les différents mouvements d'un foetus, ou au moins certains de ceux-ci, en analysant les signaux réémis, c'est-à-dire réfléchis, quant à la présence ou non de critères représentatifs d'un mouvement foetal, ces critères permettent ainsi qu'une reconnaissance automatique, immédiate et de manière non invasive soit de la totalité des mouvements spontanés d'un foetus, soit de certains d'entre eux choisi à partir de leur" caractéristiques propres et en raison de leur intéret en médecine, chaque mouvement foetal gardant les mêmes caractéristiques tout au long de la grossesse. Les figures 1 à 7 montrent à titre d'exemple sept signaux représentatifs de sept différents mouvements foetaux. La figure 1 montre le signal réfléchi incident d'un mouvement simple et faible des membres inférieurs d'un foetus, tandis que les figures 2 et 3 reproduisent les signaux produits respectivement lors d'un mouvement simple et faible des membres supérieurs et d'un mouvement simple des quatre membres. Les figures 4 à 6 montrent les tracés des signaux représentatifs respectivement des mouvements de coups de poing, de coups de pied et de coups de tete d'un foetus. Enfin, la figure 7 est une vue du tracé du signal représentatif d'un mouvement de rotation axial (enroulement) d'un foetus. Sur chaque figure, on a représenté à coté du tracé du signal enregistré la représentation schématique de celui-ci pour mettre en évidence les particularités du signal, c'est-à-dire les critères significatifs de celui-ci, notamment l'amplitude et la durée de l'enveloppe. La figure 8 donne le schéma synoptique d'un système informatique de reconnaissance des mouvements foetaux. Ce système comprend un dispositif 1 formant émetteur et récepteur à quartz, qui est appliqué sur l'abdomen de la mère, de manière à ce que les ondes vibratoires émises soient dirigées vers le centre de la cavité ovulaire et que soient reçues les ondes réémises parallèles à celles-ci. Le signal réémis reçu traverse un amplificateur 2 et un filtre passe-bas 3 et parvient ensuite à un convertisseur analogique-numérique 4 qui transmet les signaux à une unité de traitement de signaux 5, adaptée pour accomplir les différentes opérations permettant la reconnaissance des mouvements foetaux à partir des signaux reçus.A cette unité qui est avantageusement formée par un micro- ordinateur sont associés un dispositif d'affichage 6 et un clavier 7 à la disposition de l'utilisateur du système. Le système selon l'invention comprend en outre une unité d'interface logique 8 permettant un marquage différencié des mouvements foetaux sur une voie d'un cardio-tocographe. Le fonctionnement de l'unité de traitement en vue de la reconnaissance automatique des mouvements foetaux ressort clairement de l'organigramme général donné à la figure 9. On constate qu'après des initialisations de l'unité de traitement - dans le cas présent un micro-ordinateur - et des initialisations des paramètres de fonctionnement du programme et après l'acquisition d'un échantillon par sous-programme d'interruption, il y a une interrogation pour savoir si un mouvement est en cours de détection. Si la réponse est négative mais qu'on détecte un début de mouvement l'indicateur de mouvement passe à l'état 1 et on relève l'instant de début du mouvement et prépare la recherche des extrema absolus du signal représentatif du mouvement foetal et la recherche des passages par zéro de ce signal.Si un mouvement est en cours de détection le programme prévoit l'interrogation pour déterminer s'il s'agit d'une détection de la fin du mouvement en cours. Tant que la réponse est négative, le micro-ordinateur recherche des valeurs d'amplitude extremes absolues et le nombre des passages par zéro du signal et procède à l'étude de la courbe d'enveloppe de ce signal. Ces opérations peuvent constituer des sous-programmes qu'un homme du métier est susceptible d'établir sans qu'il soit nécessaire de les décrire ici. Ces sous-programmes font partie des connaissances générales de l'homme du métier. Lorsque le micro-ordinateur détecte la fin du mouvement en cours, il relève l'instant de la fin du mouvement et fait passer l'indicateur de mouvement à zéro et procède à la classification du signal reçu et ainsi à la reconnaissance du mouvement qui vient de prendre fin. Le sous-programme qui se termine par l'émission de la carte d'interface 8 d'un signal électrique caractéristique de la nature du mouvement ressort de l'organigramme représenté à la figure 10. A la fin de l'examen, déterminé par atteinte de la durée fixée pour le protocole ou par arret du médecin, l'ordinateur commande l'affichage des tables de mouvement contenant l'instant de survenue, la nature du mouvement et les paramètres caractéristiques de celui-ci. Comme il ressort de l'organigramme selon la figure 10, la classification des signaux électriques reçus au cours d'une période d'examen se fait par comparaison à des valeurs de seuil qui ont été établies au préalable et stockées dans la mémoire de l'ordinateur. Ainsi, pour la reconnaissance de six types de-mouvements à savoir un mouvement d'enroulement, un petit mouvement simple des membres, un mouvement simple des membres, un mouvement de coup de tete, de coup de poing et de coup de pied, on a défini quatre seuils d'amplitude Si à S4, un seuil Ni du nombre de passages par zéro du signal reçu, comme valeur de référence, ainsi qu'une durée de signal de référence T1. Selon l'organigramme, un signal du type représenté à la figure 7 et représentatif d'un mouvement d'enroulement est caractérisé par le fait que l'amplitude maximum de l'enveloppe du signal est égale ou supérieure au seuil Si et le nombre de passages par zéro àl'intérieur de l'enveloppe est supérieure au nombre de références N1. Pour tous les autres types de mouvements, le nombre de passages est inférieur à cette valeur de seuil ou de référence N1. Les petits mouvements simples des membres se caractérisent par le fait que l'amplitude de l'enveloppe du signal (représentée aux figures 1 et 2) est égale au seuil S1 ou S2 ou se situe entre ces deux seuils.Les signaux (figure 3) représentatifs de mouvements simples des membres se distinguent des autres signaux par le fait que l'amplitude est égale au seuil S2 ou S3 ou se situe entre ces deux valeurs. Un mouvement de coup de tête est détectable parce que l'amplitude du signal électrique (figure 6), qu'il produit,-présente une amplitude significative ou caractéristique entre les seuils S4 et S3 ou égale à un de ces deux valeurs.Les signaux représentatifs d'un mouvement de coup de poing (figure 4) ou d'un mouvement de coup de pied (figure 5) ont comme critère significatif en plus du nombre de passages par zéro inférieur à N1, que l'amplitude est supérieure au seuil S4 et que la durée du signal T1 est respectiveement inférieure ou égale à-T1 et supérieure à cette valeur. A titre d'exemple, les valeurs de seuil d'amplitude pourraient présenter les rapports suivants S2 = deux fois S1 S3 = cinq fois S1 S4 = dix fois S1. Le nombre de références des passages par zéro N1 pourrait être de 40 et la durée T1 pourrait être égale à 0,56 secondes pour un signal ultrasonore émis de l'ordre de 2 MHz. Dans le mode de réalisation du système selon la présente invention qui vient d'être décrit, la reconnaissance des différents types de mouvements est effectuée à l'aide d'un micro-ordinateur programmé en conséquence. Bien entendu, le procédé selon l'invention pourrait également être exécuté à l'aide de dispositifs électroniques spécifiques et de circuits logiques câblés. De plus, l'invention n'est pas limitée à la reconnaissance de mouvements foetaux, mais peut être utilisée, de façon générale, pour la reconnaissance de mouvements d'un corps ou d'un volume se trouvant dans une enceinte dans des conditions similaires à celles d'un foetus enfermé dans l'utérus gravide. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la détection des mouvements d'un corps contenu dans une enceinte, tel qu'un foetus enfermé dans l'utérus gravide, par émission de signaux d'ondes ultrasonores vers ledit corps et analyse des signaux réémis par celui-ci, caractérisé en ce que l'on classifie au préalable les mouvements d'un corps de référence selon certains critères que présentent les signaux réémis par ce corps et qui sont représentatifs chacun d'un mouvement de celui-ci, analyse les signaux réémis par un corps à étudier quant à la présence et la valeur de critères significatifs, représentatifs d'un mouvement et détermine le type du mouvement du corps par comparaison des critères significatifs du signal réémis par le corps étudié aux critères significatifs préalablement établis pour le corps de référence. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on définit un mouvement du corps à étudier, notamment d'un foetus, par certains critères de l'enveloppe du signal réémis par ce corps, tel que notamment l'amplitude, la durée et le nombre de passages par zéro du signal. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, pour la détection des mouvements foetaux, caractérisé en ce qu'on définit un mouvement de rotation axiale d'un foetus par un premier seuil d'amplitude (S1) et un seuil (N1) de nombre de passages par zéro du signal reçu et conclut qu'un signal reçu est représentatif d'un tel mouvement lorsque l'amplitude et le nombre d# passages par zéro dépasse les seuils respectifs (S1, N1). 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, pour la détection de mouvements foetaux caractérisé en ce que l'on définit un petit mouvement simple des membres du foetus par des seuils d'amplitude inférieur (S1) et supérieur (S2) et un seuil (N1) du nombre de passages par zéro du signal reçu et conclut qu'un signal reçu est représentatif d'un tel mouvement lorsque l'amplitude du signal reçu se situe entre les deux seuils (S1, S2) ou est égale à l'un des deux seuils et lorsque le nombre de passages est inférieur au seuil de référence (N1). 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, pour la détection de mouvements foetaux, caractérisé en ce qu'on définit un mouvement simple des membres par des seuils d'amplitude inférieur (S2) et supérieur (S3) et par un seuil (N1) d'un nombre de passages par zéro et conclut qu'un signal est représentatif d'un tel mouvement lorsque l'amplitude de l'enveloppe et le nombre de passages par zéro du signal se trouvent respectivement entre ces deux seuils ou est égale à un de ces seuils et en dessous du seuil d'un nombre de référence (N1). 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes pour la détection de mouvements foetaux, caractérisé en ce que l'on conclut qu'un signal reçu est représentatif d'un mouvement de coup de tête lorsque l'amplitude maximale de l'enveloppe du signal reçu se situe entre deux seuils de référence (S3, S4) ou est égale à une de ces valeurs de seuil et le nombre de passages par zéro est inférieur à un seuil prédéterminé de référence (N1). 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes pour la détection de mouvements foetaux, caractérisé en ce que l'on conclut qu'un signal reçu est représentatif d'un mouvement de coup de poing lorsque l'amplitude maximale du signal est supérieure à une valeur de seuil de référence (S4), le nombre de passages par zéro est inférieur à un seuil prédéterminé (N1) et la durée du signal est égale ou inférieure à une durée de référence prédéterminée (T1). 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, pour la détection des mouvements foetaux, caractérisé en ce que l'on conclut qu'un signal reçu est représentatif d'un mouvement de coup de pied lorsque l'amplitude extrême de la courbe d'enveloppe du signal est supérieure à un seuil de référence prédéterminé (S4), le nombre de passages par zéro du signal à l'intérieur de l'enveloppe est inférieur à une valeur de seuil (N1) et la durée de l'enveloppe est supérieure à une valeur de seuil prédéterminée (T1). 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes pour la détection des mouvements foetaux, caractérisé en ce que les seuils (S1 à S4) et les gammes des seuils associés aux différents types de mouvements foetaux sont échelonnées pour permettre une distinction des signaux représentatifs des mouvements. 10. Système pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de stockage des critères significatifs de classification, des moyens détecteurs des critères significatifs des signaux réémis par un corps à étudier et des moyens comparateurs de ces derniers aux critères de classification. 11. Système selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend une unité de traitement des signaux reçus, telle qu'un micro-ordinateur, programmé pour accomplir la reconnaissance automatique des mouvements foetaux.