Brevet FR2725137A1 — publié le 19960405

La présente invention est relative à un dispositif de détection de cycles respiratoires, notamment pour contrôler l'exécution d'un traitement au cours duquel on fait respirer un patient un gaz de traitement, ou un mélange d'un tel gaz avec de l'air, qui est envoyé à l'entrée des voies respiratoires du patient. Selon une technique courante en matière d'assistance respiratoire, on envoie, à l'entrée du système respiratoire du patient, en particulier dans ses narines, un débit constant, fixé à l'avance, de gaz de traitement, par exemple un mélange de 90% d'oxygène et 10% d'azote. On utilise fréquemment pour cela des appareils communément appeles "lunettes respiratoires", composés d'une monture de lunettes à laquelle sont fixés des petits tubes débouchant dans les narines du patient, à faible distance de l'entrée de cellesci. Lors de l'inspiration, le patient aspire, dans ses voies respiratoires, un mélange formé d'air atmosphérique et de gaz de traitement. Lors de l'expiration, l'oxygène se mélange à l'air expiré. Dans la suite du présent texte, on parlera essentiellement d'oxygénothérapie, c'est-à-dire du cas où le gaz de traitement est l'oxygène, mais il doit être entendu que le dispositif peut éventuellement être utilisé dans des cas où le gaz de traitement est différent. La prescription médicale prévoit habituellement que l'envoi de gaz de traitement doit être réalisé, sous la responsabilité du patient, pendant un temps déterminé, qui est en général supérieur à une heure. Il est important de pouvoir contrôler si le traitement a bien été effectué pendant le temps prévu et de façon correcte. On a imaginé, pour cela, de contrôler la pression dans les conduits reliant la source de gaz de traitement au patient. En effet, l'inspiration se traduit par une baisse de pression au niveau de la sortie de ces conduits à l'entrée des voies respiratoires du patient. L'expiration se traduit par une hausse de la pression au même endroit. On conçoit que des variations d'un signal de pression peuvent être traitées dans une électronique appropriée pour obtenir des signaux indiquant que le traitement est en cours. Les variations de pression sont nettes à l'entrée des voies respiratoires du patient, c'est-à-dire à la sortie des conduits de gaz de traitement. Du fait des pertes de charge dans le conduit souple qui relie la source de gaz de traitement au patient, les signaux deviennent plus faibles, et plus difficiles à séparer du bruit, si on s'éloigne de l'extrémité du conduit en direction de la source de gaz de traitement. Si un humidificateur, constitué d'un récipient contenant de l'eau dans laquelle on fait barboter le gaz de traitement, est placé dans le circuit de gaz de traitement, le point de captage de la pression doit être placé en aval de cet appareil par rapport au sens de circulation de gaz de traitement.On est donc amené soit à placer le capteur à proximité de l'utilisateur, ce qui est peu pratique pour celui-ci, soit à prévoir un tube supplémentaire reliant les "lunettes respiratoires" au capteur, ce qui augmente la rigidité et le poids du conduit, et qui oblige à utiliser des "lunettes respiratoires" spéciales, et donc coûteuses. On a aussi proposé de placer un capteur de température du type thermistance sur les lunettes respiratoires, à proximité immédiate de l'extrémité du conduit de gaz de traitement. On est alors obligé de relier le capteur à un boîtier de traitement de signaux par des fils électriques qui s'ajoutent au conduit de gaz de traitement. Cette solution est, elle aussi, coûteuse et compliquée, et susceptible de gêner le patient. Un autre inconvénient des dispositifs à capteur de variation de pression est qu'ils ne permettent pas, par euxmêmes, un contrôle de la bonne marche des moyens de fourniture de gaz de traitement ou air enrichi en gaz de traitement : en cas d'arrêt de la source de gaz de traitement, ou d'obstruction ou rupture de conduit en amont du capteur, on pourra seulement vérifier que le patient a bien utilisé l'appareil, même s'il n'a pas reçu la dose de gaz de traitement prescrite. Si l'obstruction ou la rupture se trouve en aval du capteur, un litige risque d'apparaître entre le patient et le médecin, le premier ayant exécuté ce qui lui était demandé, et le second n'en voyant aucune trace enregistrée. Des moyens de contrôle et d'alarme peuvent être prévus, mais ils constituent une complication supplémentaire pour le dispositif. La présente invention a pour but de fournir un dispositif qui permet un contrôle efficace de l'application des prescriptions médicales, sans occasionner de gêne pour le patient, tout en étant d'une complication réduite et d'un faible coût. Pour obtenir ce résultat, l'invention fournit un dispositif du type indiqué au début, ce dispositif étant utilisable pour déterminer les périodes de temps où le traitement a été effectif et ayant pour particularité qu'il comprend - un capteur de débit placé sur ledit conduit servant à faire parvenir le débit de gaz de traitement ou air enrichi en gaz de traitement au patient, - une électronique et un calculateur aptes à déterminer, à partir des signaux de sortie du capteur, le débit moyen de gaz de traitement ou air enrichi en gaz de traitement, ainsi que le nombre et le sens des variations de débit au cours d'une période de temps prédéterminée, et à émettre en conséquence des signaux d'existence ou d'absence de cycles respiratoires. Grâce au fait qu'on détecte un débit, le capteur peut être placé à une distance de l'extrémité du conduit beaucoup plus grande que dans la technique classique. Avantageusement, il sera incorporé à un dispositif de production de gaz de traitement ou d'air enrichi en ce gaz. De préférence, le calculateur est apte à enregistrer le débit moyen de gaz de traitement ou d'air enrichi en gaz de traitement, pendant au moins une période de temps choisie à l'avance. De cette façon, un seul capteur peut contrôler à la fois la bonne marche des moyens de production de gaz de traitement, ou air enrichi en gaz de traitement, et la bonne observation des prescriptions médicales : en cas d'arrêt du dispositif ou d'obstruction du conduit, le débit est nul. Une rupture du conduit se traduit par un débit constant, même si l'utilisateur a mis correctement en place les "lunettes respiratoires Un problème important à résoudre pour détecter la bonne utilisation de l'appareillage réside dans l'existence de rapports signal/bruit très défavorables. Pour obtenir néanmoins des résultats fiables de façon acceptable, le calculateur doit extraire l'information "cycle respiratoire" du signal de débit. Pour cela, il procède avantageusement comme suit a) détermination du débit moyen sur deux périodes de temps, b) soustraction de ces deux débits, pour créer un signal normalisé autour de zéro, c) étude des variations de ce signal pendant deux périodes de temps consécutives, et calcul d'un coefficient de confiance pendant cette période, d) calcul d'un coefficient de confiance pendant une période plus longue et conclusion, e) répétition des opérations a) à d). L'invention va maintenant être exposée de façon plus détaillée à l'aide d'un exemple pratique illustré avec les dessins parmi lesquels Figure 1 est un schéma simplifié de l'appareillage. Figure 2 est un organigramme de fonctionnement du calculateur. La figure 1 montre un dispositif de production de gaz de traitant, ici de l'oxygène, qui envoie, par l'intermédiaire d'une ligne 2, de l'oxygène à un patient symbolisé par P. Un capteur de débit 3 est intercalé sur la ligne 2. I1 peut être du type "AWM 5101" de la Société Honeywell, et il est connecté électriquement à une carte d'électronique 4, elle-même en communication avec un calculateur 5. La fonction de l'électronique 4 est de transformer les signaux du capteur 3 en données utilisables par le calculateur 5. Le fonctionnement du calculateur va être décrit. I1 est illustré par la figure 2. Le signal de débit est échantillonné avec une période courte, typiquement 10 millisecondes. Deux moyennes sont calculées sur des nombres de points différents et suffisamment grands, par exemple une sur 25 points et une sur 30 points. La différence de ces deux moyennes produit un signal normalisé autour de zéro, quelle que soit la valeur du débit. Les signaux de respiration, en particulier l'expiration, sont généralement rapides et donc peu amortis. Un intervalle autour de zéro est fixé : lorsque le signal reste confiné dans cet intervalle, on considère qu'il n'y a pas de respiration, dans le cas contraire il est possible de détecter un cycle. Un cycle respiratoire peut provoquer plusieurs passages de seuil, une relation est nécessaire entre le nombre de dépassements et la présence ou non d'un patient. Le seuil définissant l'intervalle est choisi empiriquement de façon à limiter le nombre de fausses détections (aucun dépassement si les lunettes sont posées), et de garantir une bonne sensibilité quels que soient les débits. L'influence de nombreux paramètres (artefacts, hauteur d'eau dans l'humidificateur, amplitude de la respiration, ...) sur les dépassements de seuils obligent à considérer des critères d'identification supplémentaires. Suivant une réalisation pratique intéressante, quatre critères (C1 , C2, C3, C4) ont été retenus afin de prendre une décision quant au branchement ou non du patient. Ils correspondent à la conversion en données numériques de constatations qualitatives. Chacun des critères peut évoluer entre O et 1 de façon continue. Plus il sera proche de 1 plus le branchement sera certain. Les trois premiers fournissent une information sur la possibilité d'un branchement au cours de la dernière période de temps écoulée, par exemple une minute, le quatrième fournit une information sur un temps écoulé plus long, par exemple les cinq dernières minutes. Une période est décomposée en deux demi-périodes ici de 30 secondes, pendant lesquelles le nombre de dépassements de seuil est compté. C1 et C2 sont le rapport entre le nombre de dépassements et 7 (dans l'exemple décrit). Sept dépassements sont interprétés comme un branchement certain pendant la dernière demi-période (C1 ou C2 égal à 1). Le troisième critère C3 est la moyenne des deux premiers. On a fixé à 75% (C3 = 0,75) le seuil pour conclure à un branchement pendant la dernière période de temps. De même, si C3 est inférieur à 25%, on conclut à un débranchement. Entre ces deux seuils, aucune conclusion n'est tirée, on reste dans l'état précédent. Ainsi il est possible de conclure à un branchement au cours de la dernière période avec une confiance égale à C3. Le quatrième critère est calculé toutes les demipériodes (30 secondes). Il évalue la confiance en un branchement au cours du temps écoulé correspondant (5 minutes par exemple). C4 = s (C3/lO)*branche branche = 1 si branchement pendant la dernière minute, O sinon. C4 est la moyenne de la confiance sur le dernier temps écoulé (5 minutes par exemple). Un seuil sur C4 a été fixé à 50t. Ce dernier critère (C4) est celui qui permet de conclure ou non à un branchement. On obtient en utilisant les données indiquées ci-dessus à titre d'exemple, avec une erreur maximale de + 5 minutes, l'évaluation du temps de présence du patient. Attendu que les durées de traitement prescrites médicalement sont habituellement au minimum d'une heure, cette précision est jugée suffisante par les praticiens. REVENDICATIONS 1. Dispositif de détection de cycles respiratoires, notamment pour contrôler l'exécution d'un traitement au cours duquel on fait respirer à un patient un gaz de traitement, ou un mélange d'un tel gaz avec de l'air, qui est envoyé à l'entrée des voies respiratoires du patient, ledit dispositif étant utilisable pour déterminer les périodes de temps où le traitement a été effectif, caractérisé en ce qu'il comprend - un capteur de débit (3) placé sur ledit conduit servant à faire parvenir le débit de gaz de traitement ou air enrichi en gaz de traitement au patient, - une électronique (4) et un calculateur (5) aptes à déterminer, à partir des signaux de sortie du capteur, le débit moyen de gaz de traitement ou air enrichi en gaz de traitement, ainsi que le nombre et le sens des variations de débit au cours d'une période de temps prédéterminée, et à émettre en conséquence des signaux d'existence ou d'absence de traitement d'aide respiratoire. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur de débit (3) est incorporé à un dispositif (1) destiné à fournir le gaz de traitement ou l'air enrichi en gaz de traitement. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'électronique est apte à enregistrer le débit moyen de gaz de traitement ou d'air enrichi en gaz de traitement, pendant au moins une période de temps choisie à l'avance. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le calculateur est programmé pour opérer de la manière suivante a) détermination du débit moyen sur deux périodes de temps, b) soustraction de ces deux débits, pour créer un signal normalisé autour de zéro, c) étude des variations de ce signal pendant deux périodes de temps consécutives, et calcul d'un coefficient de confiance pendant cette période, d) calcul d'un coefficient de confiance pendant une période plus longue et conclusion, e) répétition des opérations a) à d). 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est destiné au cas où le gaz de traitement est essentiellement formé d'oxygène..