Brevet FR2684872A1 — publié le 19930618

La présente invention concerne un dispositif d'électrostimulation, par des courants de hautes fréquences modulés par des courants de basses fréquences. Ce dispositif est notamment destiné au sevrage et à la désintoxication des toxicomanes, à la régulation des biorythmes, à l'électro-analgésie pour les douleurs chroniques et post-opératoires, à la suppression du stress, et à l'anesthésie électro-médicamenteuse pour les opérations majeures. On connatt déjà une application de lvélectrostimulation à l'anesthésie de patients qui doivent subir une intervention chirurgicale. On évite ainsi au malade d'avoir à endurer un réveil qu'on sait inconfortable, ainsi que des complications post-opératoires fréquentes. En outre, on réalise une économie en diminuant voire en supprimant les doses de médicaments usuelles. Différents procédés et dispositifs d'électrostimulation sont connus de la technique antérieure. Ainsi, le déposant a déjà décrit dans le brevet français 1 350 877 un procédé et un dispositif pour l'anesthésie électrique par application de courants de haute fréquence, émis suivant des trains d'oscillations successifs séparés par des intervalles morts. Selon d'autres procédés, on fait varier de manière continue les régimes des courants utilisés, en espérant réaliser ainsi des régimes utiles à la stimulation, sans toutefois que ceux-ci n'aient été identifiés. Cependant de tels procédés présentent l'inconvénient d'émettre une quantité importante de signaux, dont les régimes sont inadéquats à réaliser une neurostimulation efficace. Ces signaux sont émis d'une manière totalement inutile, si ce n'est nuisible, ce qui rend la neurostimulation inefficace pendant une portion de la durée totale du traitement. La présente invention vise à améliorer l'efficacité d'une telle émission alternée de différents régimes de courants en définissant les changements de régimes les plus appropriés pour éviter l'accoutumance du patient. L'objet de la présente invention est un dispositif d'électrostimulation par des courants de haute fréquence, caractéristé par le fait qu'il comporte des moyens pour moduler en tout ou rien ces signaux haute fréquence par différents régimes de signaux basses fréquences qui prennent sporadiquement leurs valeurs parmi un ensemble de régimes basses fréquences dont les périodes d'émission sont comprises entre environ 10 et 15 ms et dont le- rapport cyclique, c'est-à-dire le rapport de la durée d'émission du signal à sa période, est compris entre environ 0,19 et 0,41. Ainsi, les signaux émis par le dispositif de l'invention satisfont la condition, corollaire des précédentes, selon laquelle la durée d'émission des signaux est comprise entre environ 2,9 et 4,1 millisecondes. Selon un mode de réalisation préféré de 1 invention, l'un des régimes de l'ensemble de régimes basses fréquences est choisi comme régime pilote, ctest-à-dire comme signal principal de modulation du signal haute fréquence, tandis que les autres régimes basses fréquences l'entrecoupent successivement, le régime pilote étant systématiquement rétabli entre deux de ces régimes. En d'autres termes, le régime pilote est le régime basse fréquence choisi pour succéder systématiquement à tout autre régime basse fréquence. Avantageusement, on choisit comme régime pilote celui dont le rapport cyclique est le plus élevé. Dans une variante préférée de ce mode de réalisation, le régime pilote commence la modulation, puis il est suivi du régime dont le rapport cyclique est le plus faible. Ensuite le régime pilote est rétabli puis à nouveau remplacé par le régime dont le rapport cyclique est le plus élevé, ctest-à-dire immédiatement inférieur à celui du régime pilote. On a ainsi défini avec seulement trois régimes basses fréquences une succession de quatre phases qui constituent un cycle, lequel peut se répéter aussi longtemps que nécessaire sans qu'apparaisse aucun phénomène d'accoutumance. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, l'ensemble de régimes basse fréquence est constitué par un premier régime de période voisine de 12ms et de rapport cyclique d'environ 0,33 ; par un deuxième régime dont la période est d'environ 13ms et dont le rapport cyclique est voisin de 0,23 ; et par un troisième régime d'environ îOms de période et de rapport cyclique voisin de 0,30. Selon une variante préférée de ce mode de réalisation, la succession des régimes obéit aux règles de succession suivantes Dans une première phase appelée phase pilote, le régime dont le rapport cyclique est le plus élevé (soit le premier régime ou régime pilote), est utilisé pour émettre les signaux basse fréquence pendant quelques heures, de préférence deux heures. Puis, pendant une durée comprise entre dix et trente minutes, de préférence quinze minutes, le régime dont le rapport cyclique est le plus faible (soit le deuxième régime), remplace le régime pilote. Dans une troisième phase, le régime pilote est à nouveau émis pendant une durée comprise entre une demi-heure et deux heures, de préférence une heure. Enfin, au cours d'une quatrième phase, le régime dont le rapport cyclique est le plus élevé en dehors du régime pilote (soit le troisième régime), vient à nouveau interrompre le régime pilote pendant vingt minutes, puis le cycle de ces quatre phases recommence. En d'autres termes, les régimes basses fréquences se succèdent avec une alternance de régimes pilotes et de régimes non pilotes suivant un cycle répétitif qui comporte au moins quatre phases, la première phase correspondant à l'émission du régime pilote pendant une durée comprise entre une heure et trois heures, et de préférence pendant deux heures, la deuxième phase correspondant à l'émission d'un régime différent du régime pilote et dont le rapport cyclique est plus faible pendant une durée comprise entre dix et trente minutes, et de préférence pendant vingt minutes, la troisième phase correspondant à émission du régime pilote pendant une durée comprise entre une demi-heure et deux heures, de préférence pendant une heure, et la quatrième phase correspondant à l'émission d'un régime différent du régime pilote et dont le rapport cyclique est supérieur à celui du régime de la deuxième phase pendant une durée comprise entre quinze et trente minutes, de préférence vingt minutes. Par ailleurs, le signal haute fréquence, modulé par les différents régimes de signaux basse fréquence, est avantageusement diphasique. En effet, pendant la durée d'émission de ce signal, la tension de haute fréquence est positive tandis qu'elle est négative pendant le reste de la période d'émission du signal haute fréquence. Les valeurs de la période et de la durée d'émission du signal haute fréquence sont choisies de telle manière que la courbe de variation de la tension du signal haute fréquence délimite, de part et d'autre de l'axe de tension nulle, deux surfaces algébriques dont la somme est nulle. En d'autres termes, l'intensité moyenne délivrée par ce courant haute fréquence est nulle, ce qui permet la tolérance par le patient d'une tension de plusieurs dizaines de volts tandis que l'énergie transmise à son cerveau a une valeur assez faible mais non nulle, qui résulte de la modification des caractéristiques électriques du signal après traversée du diélectrique particulier que constitue le crâne du patient. De préférence, la durée d'émission positive du signal haute fréquence est comprise entre 0,9 et 3,75pus et sa période est comprise entre 4 et 10 ps. Plus précisément, le rapport de ces deux temps, soit le rapport cyclique, doit être compris entre 0,20 et 0,40. Le dispositif de la présente invention comprend, pour effectuer la stimulation cérébrale transcutanée, une électrode ophryaque et une paire d'électrodes rétro-mastoidiennes, ces deux dernières étant reliées électriquement. Selon une première variante de ce mode de réalisation, les signaux sont appliqués en outre entre l'électrode ophryaque et une électrode occipitale basse. L'électrode ophryaque fonctionne alors alternativement avec la paire d'électrodes rétro-mastoldiennes et avec l'électrode occipitale basse, les signaux de cette application étant déphasés par rapport à ceux appliqués entre l'électrode ophryaque et les électrodes rétro-mastoldiennes. Dans cette variante, le dispositif selon l'invention comprend des moyens permettant d'envoyer alternativement sur les électrodes rétro-mastoldiennes et sur l'électrode occipitale basse et avec un déphasage déterminé les signaux haute fréquence modulés en basse fréquence. Selon une seconde variante, les signaux sont en outre appliqués entre une seconde électrode ophryaque et une électrode occipitale basse, ce qui permet de rendre totalement indépendants les deux ensembles d'électrodes ainsi constitués. On comprend en effet que, de cette manière, chaque ensemble d'électrodes comporte sa propre électrode ophryaque. Selon cette variante, les deux électrodes ophryaques sont électriquement distinctes mais se confondent physiquement, de manière à appliquer leurs signaux au même endroit. Ainsi, entre les électrodes de chaque ensemble d'électrodes, apparaissent deux champs électriques qui sont rigoureusement distincts électriquement. Dans cette variante particulière, un déphasage peut être déterminé de manière à impliquer un recouvrement partiel des deux champs électriques pendant un intervalle commun d'émission des signaux. L'action commune de deux champs électriques alternés ou partiellement alternés dans ces régions du crâne présente l'avantage de stimuler la région péri-aqueducale dont le rôle analgésique est connu, sans toutefois créer de surdensité locale de courant grâce au déphasage entre les signaux. Dans le but de mieux faire comprendre l'invention, on va en décrire maintenant un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif de la portée de l'invention et représenté sur le dessin dans lequel - la figure 1 représente une courbe de variation en fonction du temps de la tension d'un signal haute fréquence émis par le dispositif de l'invention. - la figure 2 représente une modulation par un signal basse fréquence du courant haute fréquence de la figure 1, conformément à l'invention, - la figure 3 représente, selon un mode de réalisation de l'invention, des électrodes disposées sur la tête d'un patient, - la figure 4 représente deux courants haute fréquence modulés en basse fréquence déphasés, émis suivant le mode de réalisation de la figure 3, et - la figure 5 représente deux courants haute fréquence modules en base fréquence déphasés émis suivant un mode de réalisation similaire à celui de la figure 3. Sur la figure 1, le signal haute fréquence possède une période égale à 6 jjs et une durée t' d'émission égale à 1,2 jjs. Cette tension haute fréquence passe d'une valeur négative à une valeur positive en un temps dit "temps de montée" extrêmement court, compris entre 50 et 150 ns. Le "temps de descente", c' est-à-dire le temps de passage d'une valeur positive à une valeur négative de la tension du signal haute fréquence est du même ordre de grandeur, soit d'environ 50ns. On voit que le rapport cyclique des ondes haute fréquence, ou en d'autres termes le rapport de la durée d'émission positive t' à la période d'émission > est égal à 0,20, valeur qui est bien comprise dans l'intervalle 0,20 à 0,40. Conformément à l'invention, ce signal a un courant moyen nul, c'est-à-dire qu' il délimite autour de l'axe de tension nulle une surface S1 dans sa partie positive égale à celle délimitée dans sa partie négative S2. Sur la figure 2, le signal de la figure 1 est modulé par un signal de basse fréquence. Ce signal de basse fréquence a une période T et un rapport cyclique dont les valeurs sont voisines de 12 ms et 0,33. Par le biais de cette modulation, la durée t d'émission des signaux basse fréquence correspond au temps de passage du train d'ondes haute fréquence. Sur la figure 2, l'unité de l'échelle des temps est la milliseconde, tandis que la période des signaux haute fréquence est de l'ordre de la microseconde, c'est pourquoi la forme du signal haute fréquence est représentée par des rectangles minces verticaux. La figure 3 représente des électrodes disposées sur le crâne d'un patient, selon un mode de réalisation de l'invention. Des électrodes la et lb sont dites ophryaques tandis que deux électrodes 2a sont dites rétromastoidiennes et une électrode 2b est dite occipitale basse. Pour clarifier le dessin, les deux électrodes ophryaques la et lb ont été représentés l'une à côté de l'autre, mais il est bien évident que ces deux électrodes sont confondues en un même emplacement. Dans une variante, elles peuvent être remplacées par une seule électrode ophryaque qui joue simultanément le rôle de toutes les deux. Les électrodes forment deux ensembles d'électrodes désignés globalement par a et d. Le premier a est constitué de l'électrode ophryaque la et de la paire d'électrodes rétromastoidiennes 2a, tandis que le second b comprend l'autre électrode ophryaque lb et l'électrode occipitale basse 2b. Entre chaque ensemble d'électrodes, un champ électrique s'applique, dont la forme des lignes de courant a été également représentée sur cette figure 3. On voit clairement que les deux électrodes rétromastoldiennes 2a sont couplées électriquement tandis qu'un champ électrique représenté en traits continus s'applique entre, d'une part, l'électrode la et d'autre part, la paire d'électrodes 2a. Un autre champ électrique, représenté en traits discontinus, s'applique entre l'électrode ophryaque lb et l'électrode occipitale basse 2b. Dans ce mode de réalisation, la neuro-stimulation a donc lieu grâce à l'action conjointe de deux champs électriques, ce qui permet en particulier d'atteindre le circuit de PAPEZ qui est composé de la formation réticulée, de l'hippocampe, de l'amygdale, de l'hypothalamus et de la région ventrale peri-aqueducale dont on sait qu'elle a des propriétés analgésiques. Selon ce mode de réalisation, les trains d'ondes des signaux de chaque champ électrique appliqués aux ensembles a et b d'électrodes sont déphasés d'un temps 9 comme représenté sur la figure 4. Sur cette figure, V représente la tension appliquée entre les a électrodes la et 2a tandis que Vb représente la différence de potentiel entre lb et 2b. Grâce à l'utilisation de deux électrodes ophryaques, le mode de réalisation du dispositif selon l'invention permet un recouvrement partiel R des trains d'onde des signaux. Toutefois, la surdensité locale de courant est évitée grâce à un déphasage important. La figure 5 représente deux signaux émis par un autre mode de réalisation de l'invention, similaire à celui représenté sur la figure 3. A la différence de la figure précédente, le décalage des signaux est ici total, sans recouvrement partiel des trains dtonde a et b. On observe, que dans ce mode de réalisation particulier, le déphasage 9 est rigoureusement égal à la durée d'émission des signaux, de sorte que la tension Vb succède immédiatement à la tension Va. En outre, dans la variante représentée, la durée sans émission est également identique à cl Ainsi, la période T se divise en trois portions de durées identiques 9 : l'émission d'un signal par l'ensemble d'électrodes a, l'émission d'un signal par l'ensemble d'électrodes b et l'absence d'émission. I1 est bien entendu que le mode de réalisation qui viennent d'être décrits ne présentent aucun caractère limitatif et qu'ils pourront recevoir toutes modifications désirables sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'électrostimulation par des courants de haute fréquence, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour moduler en tout ou rien ces signaux haute fréquence par différents régimes de signaux basses fréquences qui prennent sporadiquement leurs valeurs parmi un ensemble de régimes basses fréquences dont les périodes d'émission sont comprises entre environ 10 et 15 ms et dont le rapport cyclique, ctest-à-dire le rapport de la durée d'émission du signal à sa période, est compris entre environ 0,19 et 0,41. 2 - Dispositif d'électrostimulation selon la revendication I, caractérisé par le fait que l'ensemble de régimes basses fréquences est constitué par un premier régime de période voisine de 12 ms et de rapport cyclique d'environ 0,33 ; par un deuxième régime dont la période est d'environ 13 ms, et dont le rapport cyclique est voisin de 0,23 ; et par un troisième régime d'environ 10 ms de période et de rapport cyclique voisin de 0,3. 3 - Dispositif d'électrostimulation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'ensemble de régimes basses fréquences comporte un régime pilote qui succède systématiquement à tout autre régime basse fréquence lors de la modulation du régime haute fréquence. 4 - Dispositif d'électrostimulation selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le régime dont le rapport cyclique est le plus élevé est choisi comme régime pilote. 5 - Dispositif d'électrostimulation selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé par le fait que les régimes basses fréquences se succèdent avec une alternance de régimes pilotes et de régimes non pilotes suivant un cycle répétitif qui comporte au moins quatre phases, la première phase correspondant à l'émission du régime pilote pendant une durée comprise entre une heure et trois heures, et de préférence pendant deux heures, la deuxième phase correspondant à l'émission d'un régime différent du régime pilote et dont le rapport cyclique est plus faible pendant une durée comprise entre dix et trente minutes, et de préférence pendant vingt minutes, la troisième phase correspondant à l'émission du régime pilote pendant une durée comprise entre une demi-heure et deux heures, de préférence pendant une heure, et la quatrième phase correspondant à l'émission d'un régime différent du régime pilote et dont le rapport cyclique est supérieur à celui du régime de la deuxième phase pendant une durée comprise entre quinze et trente minutes, de préférence vingt minutes. 6 - Dispositif d'électrostimulation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la période du signal haute fréquence est comprise entre 4;js et lOjis et que son rapport cyclique, c'est-à-dire le rapport de la durée d'émission positive à la période, est compris entre 0,20 et 0,40. 7 - Dispositif d'électrostimulation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'intensité moyenne du courant haute fréquence est nulle. 8 - Dispositif d'électrostimulation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les signaux sont appliqués entre d'une part, une électrode ophryaque (la) et d'autre part deux électrodes rétro-mastoldiennes (2a) reliées électriquement entre elles. 9 - Dispositif d'électrostimulation selon la revendication 8, caractérisé par le fait que les signaux sont en outre appliqués entre l'électrode ophryaque (la) et une électrode occipitale basse (2b), les signaux de cette application étant déphasés par rapport à ceux appliqués entre l'électrode ophryaque et les électrodes rétromastoldiennes. 10 - Dispositif d'électrostimulation selon la revendication 8, caractérisé par le fait que les signaux sont en outre appliqués entre une seconde électrode ophryaque (lb) et une électrode occipitale basse (2b) les signaux de cette application étant déphasés par rapport à ceux appliqués entre la première électrode ophryaque (la) et les électrodes rétromastoldiennes (2a).