Brevet FR2698779A1 — publié le 19940610

APPAREIL POUR LA DETERMINATION DE LA MASSE GRASSE D'UN PATIENT L'invention concerne la détermination de la masse graisseuse d'un patient à partir de la mesure de l'impédance bio-électrique du corps. La connaissance du seul poids d'un individu est actuellement insuffisante pour surveiller correctement son équilibre physiologique. Il est bien démontré que les facteurs de risques (maladies cardiovasculaires, diabète etc...) augmentent avec l'excès de graisse : il est donc indispensable de le quantifier. A poids égal un sujet physiquement très actif aura une masse grasse plus faible qu'un sédentaire. Les facteurs de risque seront donc très variables pour un même poids. Il existe depuis longtemps des méthodes éprouvées pour mesurer l'impédance du corps d'un patient Les appareils existants permettent moyennant l'introduction d'autres données (sexe, âge, taille et poids) de calculer directement à partir de cette mesure, la masse grasse de l'intéressé. Cependant, sans être très compliquées, les méthodes existantes sont suffisament astreignantes pour n'être utilisées que lors d'un examen médical assez poussé. Il est en-effet nécessaire que le patient soit allongé et que des électrodes soient posées avec méthode et précision pour que la mesure soit exploitable. En dehors de ces méthodes scientifiquement éprouvées, on a proposé des systèmes très rapides où le patient place ses doigts à des emplacements déterminés, mais si une telle méthode est simple, ses conditions d'emploi sont trop variées et la mesure trop incertaine pour donner autre chose qu'une indication relative. Mais elle exclut toute mesure précise. L'invention5#onne pour tâche de fournir un appareil de mesure de graisse qui soit aussi facile d'emploi que, par exemple, la prise de tension artérielle, mais qui soit cependant suffisamment fiable pour fournir des informations utilisables comme le sont les mesures des méthodes antérieures éprouvées. Une autre tâche de l'invention est de fournir une réponse très rapide en limitant au maximum le nombre d'informations à donner à l'appareil par le personnel médical pour lui permettre d'effectuer le calcul de la masse grasse. De nombreux travaux dans le monde (Boulier et coll., Thomasset et coll. Lukaski et coll., Segal et coll. Van Loan et coll.) ont montrés que la méthode d'impédance bioélectrique est tout à fait fiable chez un sujet sain quand celui-ci est mesuré en décubitus (allongé). La méthode habituellement utilisée consiste à faire passer un courant alternatif (fréquence 50kHz) avec une intensité donnée, I (quelques centaines de microampères) entre la main du patient et son pied opposé et à mesurer la chute de potentiel, U. On en déduit l'impédance par la formule Z = U/I La connaissace de Z permet alors de calculer le pourcentage de masse grasse par l'une ou l'autre des f?-mules proposées talles que celles de LUKASKI, da SEGAL, de ps RE ou de VAN LOAN, toutes cas formules nécessitent de connaître en plus de Z, le sexe, l'âge, le poids et la taille du patient. Plusieurs descriptions d'appareils permettant d'abord d'effectuer la mesure de Z, puis le calcul de la masse grasse ont été proposées,tous utilisent un courant alternatif de 50 kHz et les différences résident dans la manière de poser les électrodes et sur le traitement du signal électrique. Le document EP 343 928-A propose de placer deux électrodes sur la main du patient et deux sur son pied du côté opposé, chaque électrode étant située à un endroit précisément défini (au centimètre près), le patient reposant immobile, allongé sur le ventre. Le brevet des Etats-Unis US 4 947 862 quant à lui utilise 8 électrodes, deux sur chaque main et deux sur chaque pied. Les électrodes sont en clinquant d'aluminium et une mince couche de gel-électrolyte permet de les garder en contact avec la peau aux endroits précis prévus. A la différence des deux documents précédents qui proposaient: une méthode complète permettant d'évaluer la masse grasse du patient, le document US 4 949 727 présente les caractéristiques matérielles d'un dispositif comportant essentiellement un détecteur avec ses électrodes et une carte d'affichage mais ne donne aucune information ni sur la manière de mesurer l'impédance, ni sur celle d'en déduire -la masse grasse, Le détecteur proprement dit comporte deux touches circulaires d'environ un centimètre de diamètre cha cune divisée en deux demi-cercles qui constituent chacun une éleètroda. Chaque touche est destines à recevoir l'extrémité d'un doigt, l'une pour la main droite et l'autre pour la main gauche. Indépendamment du fait que la partie haute du corps représentant une faible masse par rapport à celle du corps entier il n'est pas garanti que le signal obtenu sera lié à celui qu'on obtient entre une main et le pied opposé, le fait de faire cheminer le courant dans un conducteur mince comme un doigt ajoute une résistance supplémentaire, variable d'un individu à l'autre et donc un élément d'incertitude. L'invention propose, elle, un dispositif pour la détermination de la masse grasse d'un patient grâce à umne mesure de l'impédance du corps à l'aide d'un circuit électronique et informatique et de quatre électrodes appliquées deux par deux, à deux membres du corps où les électrodes sont encontact avec les deux pieds du patient. De préférence les quatre électrodes sont situées sur une plaque isolante sensiblement horizontale sur laquelle le patient se tient debout. Avantageusement, la plaque est associée au plateau d'un pèse-personne ou à la base d'une toise, de préférence automatique. Dans cas deux cas, les indications de l'appareil de mensuration, pèse-personne et/ou toise automatique sont transmises directement au circuit électronique et informatique, les autres informations nécessaires à la détermination de la masse grasse étant, elles, entrées manuellement. Dans le dispositif de l'invention, la masse grasse se calcule par les formulas habituelles, en fonction du sexe, de l'âge, du poids et de la taille du patient à partir de l'impédance du corps entier Ztot qui se déduit de l'impédance mesurée Zdeb par la formule Ztot = 01,16 Zdeb - 25,27)2 - 6623 8 L'appareil et la technique de l'invention permettent ainsi d'obtenir une mesure fiable de la masse grasse dans des conditions particulièrement simples puisqu'il suffit que le patient se tienne debout pieds nus sur la plaque isolante qui comporte les quatre électrodes. Pour le personnel médical, l'opération est encore simplifiée si la plaque en question est posée sur le plateau d'un pèse-personne ou d'une toise puisque les opérations pesée ou mesure de la taille peuvent s'effectuer simultanément avec la mesure de l'impédance bioélectrique et donc, moyennant l'introduction manuelle des autres informations concernant le patient, le calcul direct de la masse grasse s'effectue instantanément. La description et la figure permettront de comprendre le fonctionnement de l'appareil de l'invention La figure unique représente les électrodes placées sur leur plaquesupport ainsi que le schéma de principe du circuit électrique. Sur la figure, on voit en 1 le plaque-support avec ses électrodes 2, 3, 4, et 5. Sur la plaque on aura pu avantageusement placer des marques en équerre 6,7 qui permettent au patient de retrouver des emplacements qui garantissent un bon positionnement de ses pieds par rapport aux électrodes. Celles-ci sont par exemple constituées d'une tôle mince en métal inoxydable, elles sont noyées et affleurent à la surface supérieure d'un élastomère, avec une dureté Shore A de, par exemple, 80, qui est la matière dont est constituée la plaque-support 1. Sur la figure, on a représenté schématiquement les circuits électriques qui permettent la mesure. Un générateur de courant alternatif 8 est relié aux électrodes 2 et 4, un courant peut donc circuler entre la plante du pied droit du patient et la plante de son pied gauche après avoir traversé sa jambe droite, son abdomen et sa jambe gauche. Afin d'éviter l'incertitude dûe au contact entre l'électrode et la peau de chaque patient qui peut être différent, on utilise la méthode de BARNETT c'est-à-dire que les électrodes d'amenée de courant 2,4 sont différentes des électrodes de mesure 3,5. La tension alternative appliquée est en général table à une valeur comprise entre 1 et 5 volts, elle est ajustée par l'électronique pour engendrer dans le système un courant déterminé, toujours, le même, choisi à une valeur comprise entre 200 et 800 #A. La tension U mesurée permet donc de déterminer l'impédance cherchée par la formule U Zdeb = Le principe de la mesure qui vient d'être indiqué est avantageusement appliqué grâce à l'un des nombreux appareils du commerce utilisés habituellement pour déterminer la masse grasse à partir d' une mesure de Z, l'impédance du corps, les électrodes étant placées sur une main et sur le pied opposé. Une adaptation simple à la portée de l'homme du métier permet de modifier légèrement ce type d'appareil pour lui permettre d'effectuer la détermination de la masse grasse à partir de la mesure de Zdeb dont on vient de décrire le principe : il s'agit simplement d'effectuer une légère modification de la procédure de calcul. L'expérimentation a montré quel calcul permettait de déduire Ztot' valeur voisine de la valeur 7 mesurée habituellement,avec une bonne approximation de Zdeb mesuré comme ci-dessus. La formule est la suivante Ztot = t(116 Zdeb 2 25,27) - 66 2d En appliquant la formule on a pu comparer l'impédance sur des sujets allongés selon la méthode classique qui a fourni Zmas et la valeur calculée à partir de la mesure Zdeb selon l'invention, grâce à la formule précédente. Les résultats étaient les suivants | Mesure No Zdeb Ztot mas 1 519 573 579 2 539 596 686 3 447 489 486 4 475 522 505 5 528 583 588 6 603 671 631 7 433 472 441 8 579 643 595 9 534 591 608 On constate ainsi que la méthode de l'invention fournit une valeur d'impédance totale qui, à une exception près à 16 %, ne s'écarte des valeurs mesurées par la méthode traditionnelle que de moins de 8%. Etant donnée l'imprécision habituelle des mesures biologiques, cet accord est bon. Cette valeur Ztot est utilisable de la manière habituelle pour effectuer le calcul de la masse grasse du patient. On pourra utiliser au choix une des formules habituelles. Ici, on a utilisé la formule de Segal Hommes 2 MM = 0,00132 T - 0,04394 Z + 0,3052 P - 0,1676 A + 22,47 Femmes 2 MM = 0,00108 T - 0,0209 Z + 0,23199 P - - 0,06777 A + 14,59 où MM est la masse maigreet P. lu poids en Kg, T la taille en cm, Z l'impédance mann-sied opposé en ohms, et A l'âgeen années. Les données sur les patients introduites figurent dans le tableau. On y a également introduit les résultats Ides masses arassesl du calcul à partir de Zmes(MG dir ) et à partir de Ztot(MGind). A T P Sexe Midi: MG ind 22. 179 73 1 21,5 21,2 27 160 62 2 34,9 31,9 30 183 67 2 19,2 19,3 28 183 70 1 12,3 13,4 27 164 65 2 31,4 31,2 26 174 56 2 19,4 20,9 56 180 79 1 22,8 24,5 25 166 55 2 22,2 | 24,0 58 165 62 2 32,7 32,1 On voit sur l'exemple que la méthode de l'invention fournit des résultats qui s'écartent en moyenne de 2,3% de ceux de la méthode traditionnelle et dans tous les cas, de moins de 9% Il s'agit là, pour une méthode très simple de mise en oeuvre et très rapide d'un résultat excellent. L'appareil de l'invention est simple et bon marché et sa mise en oeuvre sur une large échelle, dans les dispensaires, dans le cadre des collectivités (armées) ou de la médecine du travail devrait permettre à un très grand nombre de personnes d'être mieux informées sur leur santé. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la détermination de la masse grasse d'un patient grâce à une mesure de l'impédance du corps à l'aide d'un circuit électronique et informatique et de quatre électrodes appliquées deux par deux à deux membres du corps caractérisé en ce que les électrodes sont en contact avec les deux pieds du patient. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les quatre électrodes sont situées sur une plaque isolante sensiblement horizontale sur laquelle le patient se tient debout. 3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que la plaque horizontale est associée au plateau d'un pèse-personne. 4. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que la plaque horizontale est associée à la base d'une toise de préférence automatique. 5. Dispositif selon la revendication 3 ou la revendication 4 caractérisé en ce que les indications de l'appareil de mensuration sont transmises directement au circuit électronique et informatique et en ce que les autres informations nécessaires à la détermination de la masse grasse sont entrées manuellement. 6. Dispositif selon les revendications 3, 4 et 5 caractérisé en ce trique seules les informations sur le sexe et l'âge du patient sont entrées manuellement. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la masse grasse se calcule par les formules habituelles en fonction du sexe, de l'âge, du poids et de la taille du patient et de l'impédance du corps entier et en ce que celle-ci se déduit de l'impédance mesurée par la formule Ztot= [(1,16 Zdeb - 25,27)2 - 66]