Brevet FR2672793A1 — publié le 19920821

La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif de mesure des propriétés acoustiques passives du poumon. On connaît des études qui ont été réalisées sur le pouvoir d'atténuation du poumon pour des sons à fréquence aigüe. Les études ont plus particulièrement porté sur la vitesse de transmission du son afin de déterminer si la propagation s'effectue par les tissus ou par les voies aériennes. D'autres études ont porté sur l'analyse de l'amplitude globale d'un signal transmis en différents points de la cavité thoracique de façon à déterminer des coefficients de normalisation de l'amplitude des bruits ventilatoires. Le but de l'invention est de proposer un procédé et un dispositif qui permettent de mesurer les propriétés acoustiques passives du poumon en vue d'une analyse ultérieure par un praticien qui aura la possibilité d'effectuer un diagnostic. A cet effet, le procédé de mesure des propriétés acoustiques passives du poumon, selon l'invention, notamment de la fonction de transfert acoustique du poumon d'un patient selon l'inventionS en vue de l'établissement d'un diagnostic par un praticien se caractérise en ce qu'il comprend les étapes suivantes - émission d'un bruit blanc au moyen d'un hautparleur dans une gamme de fréquence comprise entre 50 Hz et 5 KHz directement au niveau des voies aériennes supérieures du patient - détection et enregistrement du bruit transmis et modifié par lesdites voies aériennes supérieures5 à l'aide d'un capteur positionné dans le creux sus sternal, cet enregistrement constituant un signal d'entrée, - détection et enregistrement du bruit transmis par le système poumons-cage thoracique à l'aide d'un second capteur placé sur ladite cage thoracique, cet enregistrement constituant un signal de sortie, et - analyse de la fonction de transfert, module et phase, ainsi que de la fonction de cohérence entre le signal d'entrée et de sortie. Selon une autre caractéristique, le procédé comprend également la visualisation de la courbe correspondant à la fonction de transfert en fonction de la fréquence et de la courbe de cohérence. Selon une variante du mode de réalisation du procédé, l'émission du bruit blanc est effectuée par un haut-parleur disposé à l'entrée de la canule placée dans la trachée des patients intubés, avec signature spectrale du bruit transmis à la sortie de la canule, préalablement enregistrée et archivée5 de façon que le bruit transmis constitue le signal d'entrée, supprimant ainsi le premier capteur et permettant également de s'affranchir des déformations du signal émis par le haut-parleur lors du passage à travers les voies aériennes supérieures. Plus particulièrement, le second capteur est placé aux points d'auscultation connus de la cage thoracique. Selon une autre caractéristique de l invention, le patient est placé dans une chambre sourde durant la mesure, ce qui n'est pas indispensable mais donne une plus grande sensibilité à la méthode. L'invention ayant pour objet le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, ce dernier comprend - un haut-parleur relié à un générateur de bruit blanc plus particulièrement dans la gamme de fréquence comprise entre 50 Hz et 5 KHz, - au moins un capteur microphonique travaillant dans la bande de fréquence comprise entre 50 Hz et 5 KHz maintenu par un support de positionnement, - un conditionneur recevant les signaux des capteurs, - un analyseur de spectre recevant et traitant les signaux du conditionneur5 et - des moyens de visualisation des signaux de l'ana- lyseur de spectre. Selon une caractéristique particulière, les microphones sont munis d'un préamplificateur. Quant au support de microphone, il comprend une embase munie d'au moins une cavité mise en dépression de façon à maintenir ledit microphone avec une pression constante au contact du patient en un point bien déterminé. Selon une caractéristique particulière, ce support comprend une embase cylindrique avec trois zones concentriques, la première zone extérieure étant en dépression, la zone intermédiaire étant mise à la pression atmosphérique par un canal d'équipression et la zone intérieure formant une chambre étanche dans le prolongement du microphone maintenu par le support. L'invention est décrite ci-après en regard des dessins annexés, selon un mode de réalisation particulier - la figure 1 représente un schéma blocs du dispositif selon l'invention, - la figure 2 représente un schéma d'installation du microphone avec canule en double Y, - la figure 3 représente un schéma d'installation du microphone avec embout buccal, - la figure 4 représente une vue en coupe du support du microphone utilisé dans le dispositif selon l invention, - les figures 5A et 5B représentent respectivement des courbes de cohérence et de fonction de transfert en fonction de la fréquence sur un sujet sain, et - les figures 6Q et 6B représentent des courbes identiques à celles des figures 5 et SE mais sur un sujet présentant une pathologie pulmonaire. Sur la figure 1 qui représente un schéma blocs du dispositif la référence 10 indique une chambre sourde dans laquelle est installé un patient 12 qui doit être examiné à l'aide du dispositif 14 selon l invention. Ce dispositif 14 comprend un haut-parleur 16 disposé au niveau des voies aériennes supérieures du patient, ce haut-parleur étant relié à l'extérieur de la chambre sourde 10 à un amplificateur 18 luimême relié à un générateur de bruits blancs 20. Cet ensemble 16, 18, 20 constitue l'ensemble émetteur 22. Ainsi que cela est représenté sur la figure 3, le haut-parleur 16 est disposé à l'extrémité d'un embout buccal 160 muni d'une dérivation 162 à 90 par rapport à l'axe haut-parleur-bouche, cette dérivation étant complétée par un tube annelé 164 mis à l'air libre à distance des microphones. Dans le cas d'un patient installé en réanimation ou sous respirateur artificiel par exemple, il est prévu ainsi que cela est représente sur la figure 2 de placer un tube-raccord 166 en Y, entre la canule du patient et le respirateur, l'une des branches 168 étant munie du haut-parleur 16 tandis que la seconde branche 170 est elle-m#me munie du Y de liaison au respirateur qui permet l'inspiration 174 et l'expiration 176. Sur la figure 1, le dispositif comprend des moyens de détection 24 qui comprennent un premier capteur 26 muni d'un préamplificateur 28 et relié à un conditionneur 30. Il est également prévu un second capteur 32 muni d'un préamplificateur 34 et également relié au conditionneur 30. Le support de microphone est cylindrique, réalisé en matériau à faible conductance thermique. Il comprend une première zone 200 centrale, et recevant le microphone 202 et formant ainsi une chambre 204. Deux zones coaxiales 206, 208 sont ménagées sur la face inférieure. La deuxième zone 206 est mise à l'air libre par un canal d'équipression 210 de façon à isoler la zone centrale de la troisième zone 208 mise en dépression par la canalisation 212. Un joint 214, disposé dans un logement 216 à l'intérieur de la première zone 200 assure l'étanchéité autour du microphone. Sur la figure 1, le conditionneur 30 est disposé à l'intérieur de la chambre sourde et relié à l ex- térieur de cette chambre à des moyens d'analyse et de visualisation 36 qui comprennent un analyseur de spectre 38 et des moyens de visualisation, en l'occurrence un écran et une table traçante 40. Les éléments de ce dispositif doivent être choisis de façon que la fonction transfert entre les deux voies d'acquisition et de traitement soit parfaite, à savoir que la cohérence soit égale à 1, le dépha sage soit égal à O et que le rapport d'amplitude soit égal a 1 sur la plage de fréquences étudiée, 50 à 5.000 Hz. Le dispositif selon l'invention permet la mise en application de ce procédé qui comprend les étapes suivantes - émission à partir de l'émetteur 22 d'un bruit blanc généré par le générateur 20, bruit qui est amplifié par l'amplificateur 18 et qui est émis directement dans la bouche du patient 12 grce au haut-parleur 16. Ce bruit blanc se propage à travers les voies aériennes supérieures du patient, propagation au cours de laquelle il est déformé, et le premier capteur 26 détecte ce bruit blanc déformé par les voies aériennes supérieures, les signaux correspondant à ces bruits étant amplifiés et introduits dans le conditionneur comme étant des signaux d'entrée, c est-à-dire des signaux de base à partir desquels les comparaisons pourront autre ultérieurement effectuées. - détection par le capteur 32 des bruits propagés par le poumon à travers la paroi thoracique, les signaux détectés étant amplifiés et dirigés vers le conditionneur 30. Les signaux en sortie de ce conditionneur sont envoyés vers l'analyseur de spectres 38 disposé à l'extérieur de la chambre sourde 10. Cet analyseur est muni d'un logiciel de traitement des signaux de façon à les traiter et à permettre le tracé des courbes correspondant à la fonction de cohérence et à la fonction transfert entre les signaux d'entrée et de sortie. Le procédé mis en oeuvre à l'aide du dispositif selon l'invention permet d'obtenir des exemples de courbe tels que représentés sur les figures 5N, 5E et 6#, 6B qui correspondent respectivement aux courbes de cohérence et de modules de la fonction transfert chez un sujet sain et chez un sujet présentant une pathologie pulmonaire. En effet, l'analyseur de spectre effectue d'abord le rapport des spectres de fréquences des amplitudes des signaux d'entrée et de sortie pour l'éta- blissement de la courbe du module de la fonction de transfert. L'analyseur de spectres effectue également le tracé de la fonction de cohérence à partir de l'interspectre et des autospectres des signaux entrée et sortie. On constate ainsi que les courbes de cohérence des sujets sain et malade sont différentes et le praticien sera à même d'interpréter ces différences. Quant à la courbe de la fonction de transfert, elle doit être étudiée dans la zone où il y a une cohérence suffisante des signaux d'entrée et de sortie, à savoir quand la cohérence est supérieure à 0,7. C'est ainsi que dans la zone de 600 à 800 Hz, sur les figures 5R et 6S, la cohérence est supérieure à 0,7. Par ailleurs dans cette même zone de 600 à 800 Hz, la comparaison des courbes du module de la fonction de transfert sur les figures 5B, 6B montre clairement qu'il existe des variations d'amplitude et des pics différents susceptibles d'etre inter prétés là encore par le praticien. Une remarque s impose quant aux courbes tracées. Elles sont tracées en décibels relatifs car les microphones sont étalonnés préalablement avec une source sonore de 94 dB à 1.000 Hz si bien que les amplitudes des deux microphones sont normalisées et qu on peut donc s'affranchir des facteurs de varia tion de réponse des différents microphones et de plus, obtenir directement le tracé par simple soustraction des valeurs des amplitudes en décibels. Le procédé et le dispositif selon l'invention permettent la mesure des propriétés acoustiques passives du poumon de façon non traumatisante et quel que soit l'état du malade puisque la détection et l'analyse 5 effectuent sans la coopération du sujet. Selon une variante du dispositif, il est possible également de n'analyser que les bruits transmis et enregistrés lors des inspirations, les fonctions de transfert et de cohérence variant légèrement avec la phase ventilatoire et dans ce but on place en parallèle un pneumotachographe par exemple qui assure le déclenchement des enregistrements à l'inspiration ou bien les enregistrements sont effectués sans intéruption à l'inspiration et l ex- piration et une unité de traitement permet de ne retenir que les informations concernant les bruits recueillis durant les phases d'inspiration et/ou d'expiration. REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure des propriétés acoustiques passives du poumon, notamment de la fonction de transfert acoustique des poumons d'un patient en vue de l'établissement d'un diagnostic par un praticien, caractérisé en ce qu il comprend les étapes suivantes - émission d'un bruit blanc au moyen d'un hautparleur dans une gamme de fréquence comprise entre 50 Hz et 5 KHz, directement au niveau des voies aériennes supérieures du patient, - détection et enregistrement du bruit transmis et modifié par lesdites voies aériennes supérieures, à l'aide d'un premier capteur positionné dans le creux sus-sternal, cet enregistrement constituant un signal d'entrée, - détection et enregistrement du bruit transmis par le système poumons-cage thoracique à l'aide d'un second capteur placé sur ladite cage thoracique, cet enregistrement constituant un signal de sortie et analyse de la fonction de transfert module et phase, ainsi que de la fonction de cohérence entre le signal d'entrée et de sortie. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend également une étape de visualisation des courbes correspondant à la fonction de transfert et de la courbe de cohérence en fonction de la fréquence. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'émission du bruit blanc est effectuée par un haut-parleur disposé à l'entrée d'une canule placée dans la trachée du patient, avec signature spectrale du bruit transmis à la sortie de la canule préalablement enregistrée et archivée, de façon que ce bruit transmis constitue le signal d'entrée. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second capteur est placé aux points d'auscultation connus de la cage thoracique. 5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend - un haut-parleur (16) relié à un générateur (20) de bruits blancs dans la gamme de fréquence comprise entre 50 Hz et 5 KHz, - au moins un capteur (26, 32) microphonique travaillant dans la bande de fréquence comprise entre 50 Hz et 5 Khz, maintenu par un support de positionnement, - un conditionneur (30) recevant les signaux des capteurs, - un analyseur de spectre (38) recevant et traitant les signaux du conditionneur. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de visualisation (40) des signaux de l'analyseur de spectre. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que les microphones (26, 32) sont munis chacun d'un préamplificateur (28, 34). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le support de microphone comprend une embase munie de trois zones (204, 206, 208) coaxiales5 la zone centrale (204) recevant le microphone (202), la zone intermédiaire (206) étant mise à l'air libre au moyen d'un canal d'équipression (210) et la zone extérieure (208) étant mise en dépression de façon à maintenir ledit microphone avec une pression constante au contact du patient en un point bien déterminé.