Brevet FR2829917A1 — publié le 20030328

sont aménagés sur les extrémités des bras pivotant (3) et (4). L'invention concerne les "dispositifs médicaux actifs" tels que définis par la directive 90/385/CEE du 20 juin 1990 du Conseil des communautés européennes. Elle concerne plus particulièrement le diagnostic des troubles de la fré- quence et de l'amplitude respiratoires au moyen de tels appareils. El le sera plus particulièrement décrite dans le cas de dispositifs implanta- bles tels que des stimulateurs cardiaques, défibrillateurs eVou cardiover- teurs permettant de délivrer au c_ur des impuisions électriques de faible énergie pour le traitement des troubles du rythme cardiaque. On souligne ra cependant que ce type de dispositif n'est en aucune façon limitatif de l'invention et que les enseignements de cette dernière sont directement applicables à de nombreux types de dispositif médicaux actifs, de diag- nostic eVou de thérapie. Les patients souffrant d'insuffisance cardiaque présentent fréquemment une ventilation perturbée. L'incidence des apnées du sommeil est anor- malement augmentée, et le profil respiratoire est également souvent mo- difié. Entre autres, ces patients peuvent présenter des profils périodiques de ventilation, avec des phases d'hyperventilation alternant avec soit des phases de respiration normale ou d'hypoventilation (trouble connu sous I'appellation de "respiration périodique" ou PB, Periodic Breathing), soit des pauses respiratoires (trouble connu sous l'appellation de "dyspnée de Cheyne-Stokes" ou "respiration de CheyneStokes", ou encore CSR, Cheyne-Sfokes Respiration). Les différentes phases alternées ont cha- cune une durée de quelques cycles à quelques dizaines de cycles respi ratoires, c'est-à-dire de quelques secondes ou dizaines de secondes, pouvant même dépasser une minute. Le diagnostic de ce type de respiration est un élément qui peut permettre de mieux suivre les patients et d'adapter leur traitement. L'étude clinique montre en effet que l'amélioration de la fonction cardia- que peut faire disparaître la CSR; plus précisément, il a été démontré que la CSR disparaît progressivement avec l'amélioration de la fonction ventriculaire gauche. La CSR peut, dans cet esprit, être considérée comme un symptôme indi- cateur de l'efficacité de la thérapie. Inversement, du fait que la CSR cause des symptômes par elle-même, et donc peut aggraver les performances d'un c_ur insuffisant, il est impor- tant de pouvoir détecter la présence de la CSR et en évaluer l'importance, car la réduction de la CSR (soit par l'amélioration de la fonction cardia- que, soit par d'autres types de traitements, par exemple médicamenteux) peut prévenir le développement de dysfonctions cardiovasculaires nocturnes, réduire l'insomnie et le nombre de réveils nocturnes, ce qui peut améliorer la fonction diurne et la qualité de vie du patient. L'un des buts de l'invention est de proposer un dispositif actif capable de détecter la présence d' un trouble respiratoire, notamment de type CS R. et notamment d'opérer une discrimination entre les différents types de profils (PB ou CSR), de façon automatique et fiable. Le moyen diagnostique classique est la polysomnographie, examen lourd qui nécessite une hospitalisation d'une nuit. Étant donné son coût, cet examen est rarement proposé, surtout dans les premières phases de la maladie. Au surplus, ses difficuités de mise en _uvre ne permettent pas un suivi régulier, qui seul pourrait permettre d'évaluer l'évolution dans le temps du symptôme. On connaît par ailleurs (WO-A-98/33554) un dispositif médical implanta- ble actif capable de suivre la fréquence respiratoire par analyse de l'impé dance intracorporelle. Toutefois, le but visé par ce dispositif est de fournir un indicateur de la survenue d' un _dème pu lmonai re, I' accélération du rythme respiratoire étant un symptôme classique de cette pathologie. Ce dispositif n'analyse que le rythme respiratoire (fréquence) et, faute d'une analyse fine de la ventilation, ne permet pas de distinguer les types de profils tels que des troubles de type PB ou CSR. On connaît également, notamment d'après le EP-A-0 493 222 (Ela Medi- cal) des stimulateurs cardisques comprenant des moyens de mesure de l'activité respiratoire du patient, plus précisément de la veritilationminute, ce paramètre étant utilisé pour asservir la fréquence drapplication des impuisions de stimulation. Le di spositif de l' invention est du type connu d' après le E P-A-0 493 222 précité, c'est-à-dire un dispositif médical actif comprenant des moyens de mesure d'activité respiratoire aptes à délivrer un signal représentatif de la périodicité et de l'amplitude des cycles respiratoires successifs du patient. Selon l'invention, il comprend en outre des moyens discriminateurs, aptes à analyser ledit signal et à opérer une discrimination entre différents ty- pes de profils respiratoires. Très avantageusement, les moyens discriminateurs comprennent des moyens aptes à détecter une alternance de cycles respiratoires d'hyper ventilation séparés par des périodes de pause respiratoire ou de périodes d'hypoventilation, et à discriminer entre périodes de pause respiratoire et périodes d'hypoventilation ou de ventilation normale, avec notamment des moyens d'analyse des variations au second ordre dudit signal. En particulier, les moyens discriminateurs sont aptes à diagnostiquer un profil respiratoire de type Cheyne-Stokes. Ledit signal est très préférentiellement un signal de ventilation-minute. Les moyens d'analyse peuvent en particulier comprendre des moyens aptes à rechercher des pics dudit signal et à évaluer l'intervalle entre pics successifs, avec notamment des moyens aptes à comparer à une valeur de seuil l'intervalle entre pics successifs et à diagnostiquer un profil respi- ratoire de type Cheyne-Stokes seulement pour les intervalles de durée supérieure à cette valeur de seuil. En particulier, la recherche n'est opé- rée que si la valeur d'amplitude du signal est supérieure à une valeur mi- nimale donnée, eVou la comparaison n'est opérée que pour des valeurs d'intervalles comprises entre une valeur minimale et une valeur maximale données. o On va maintenant décrire un exemple de mise en _uvre du dispositif de I'invention, en référence aux dessins annexés. La figure 1 est un chronogramme montrant les variations à court terme du signal d'impédance, dans le cas d'une ventilation nocturne normale. Les figures 2 et 3 sont des chronogrammes montrant les;variations à plus long terme du signal d'impédance, pour des profils respiratoires patholo giques, respectivement de type CSR et PB. La figure 4 est un chronogramme montrant les variations du paramètre de véntilation-minute obtenu à partir d'un signal d'impédance tel que celui illustré figure 3. Les figures 5, 6 et 7 sont des chronogrammes montrant, pour diverses évolutions du signal de ventilation-minute, les durées des pauses respira toires éventuellement détectéss ainsi que les marqueurs CSR ou PB gé nérés le cas échéant par le dispositif. o Pour rechercher des pathologies de type PB ou CSR, et opérer une dis crimination entre ces deux types de profils, le dispositif de l' invention re cherche une périodicité dans le signal de ventilation-minute, lui-même mesuré à partir des paramètres d'amplitude et de périodicité des cycles respiratoires successifs. L'analyse cycle à cycle est opérée suivant une méthode standard, par exemple décrite dans le EP-A-O 493 222 précité, auquel on pourra se ré férer pour de plus amples détails sur la manière dont le signal représen tatif de l'activité respiratoire est recueilli et analysé, notamment pour en dériver l'information de ventilation-minute (VE). La mesure de l'activité respiratoire est en elle-méme bien connue; elle est réalisée entre deux électrodes disposées dans la cage thoracique, ou entre une électrode (par exemple une électrode de stimulation, si le dis positif implanté est un stimulateur cardiaque) et un boîtier du dispositif médical implanté. L'impédance est mesurée par injection d'un courant constant de quelques centaines de microampères, à une fréquence de quelques hertz, typiquement 8 Hz. Cette technique est par exemple dé crite par Bonnet JL et coll., "Measurement of Minute-Ventilation with Dif ferent DDDR Pacemaker Electrode Configurations", PACE, Vol. 21, 98, Part 1, et elle est mise en _uvre dans les appareils Cliorus RM 7034 et suivants d'ELA Médical. Le dispositif produit ainsi des échantillons successifs d'impédance qui, après filtrage, donnent un signal d'impédance Sz tel que celui illustré en figure 1 (une augmentation d'impédance correspondant à une diminu tion du signal issu du convertisseur analogique/numérique, en raison de laprésence d'un inverseur). Ce signal 10 présente des pics d'impédance 12, correspondant aux inspirations (I'impédance augmente par augmenta tion du volume d'air dans les poumons), séparées par des pauses phy siologiques 14, dites pauses expiratoires. Le dispositif isole les pics d'impédance, c'est-à-dire les creux du signal : -. - converti, et détermine pour chaque pic l'amplitude 16 et la période 18 du cycle respiratoire. L'amplitude respiratoire correspond au volume courant du cycle, c'est-à-dire la quantité d'air inspiré; le rapport entre l'amplitude et la période mesurées pour un même cycle est la mesure de la ventila tion-minute VE. Pour éliminer les artefacts qui produiraient des cycles trop courts eVou d'amplitude trop faible, seules sont retenues les périodes et les amplitu des situées à l'intérieur d'une plage de valeurs prédéterminée. La figure 2 montre l'évolution, sur une plus longue durée, du signal d'im pédance Sz dans le cas d' une respi ration de type Cheyne-Stokes (C S R). Dans ce cas, on observe typiquement des fuseaux d'hyperventilation 20, durant environ 3 à 30 cycles respiratoires (environ 6 à 75 secondes) sé parés par des pauses respiratoires longues (apnées) 22, d'une durée pouvant atteindre typiquement 5 à 70 secondes. La figure 3 est homologue de la figure 2, dans le cas d'une respiration périodique (PB). Le profil est lui aussi périodique, mais les pauses respi ratoires 22 sont remplacées par de simples périodes d'hypoventilation ou de ventilation normale 24. L'étape suivante de l'analyse consiste à évaluer les variations sur le long terme de l'activité respiratoire. On entendra dans la suite par "variation au premier ordre" les variations du paramètre considéré (signal d'impédance) au cours d'un même cycle respiratoire, et par "variation au second ordre" les variations de la ventilation minute VE sur plusieurs cycles ou dizaines de cycles successifs. L'étape suivante consiste donc à rechercher et analyser une périodicité au second ordre de l'activité ventilatoire, révélatrice d'un profil de type PB ou CSR. A partir du signal d'impédance indiqué plus haut, on éva!ue les variations de la ventilation-minute VE au cours du temps, comme ilustré par le si gnal 26 de la figure 4 (et aussi de la ligne (a) des figures 5 à 7). Dans le cas d'une respiration du type PB ou CSR, la ventilation-minute présente, tout comme le signal d'impédance Sz, une alternance de pério des d'hyperventilation 20 et de pauses respiratoires 22 (figures 6 et 7) ou de périodes de respiration normale ou d'hypoventilation 24 (figure 4). Le dispositif évalue l'amplitude 28 et la période 30 des variations au se cond ordre de la ventilation-minute VE, en appliquant au préalable une sélection de manière à ne retenir que les pics présentant une période mi- nimale (correspondant à la périodicité recherchée des phases successi- ves, typiquement un minimum de 10 secondes par exemple) et une am- plitude limite. Suivant la nature de la respiration, le signal ventilatoire sera plus ou moins cyclique. Les figures 5 à 7 présentent les trois situations respectives suivantes: figure 5: respiration normale; - figure 6: respiration anormale de type CSR, si présents; - figure 7: respiration anormale de type PB, si présents. Les quatre chronogrammes de chacune de ces figures illustrent: - ligne (a): la variation au cours de temps du signal de ventilation-minu- te VE (cette ligne correspond au signal illustré par ailleurs figure 4); - ligne (b): pour chaque pic de ventilation éventuellement trouvé, la re- présentation quantifiée de la plus longue période respiratoire; - ligne (c): les marqueurs de diagnostic de CSR; - ligne (d): les marqueurs de diagnostic de PB. Dans le cas d'une respiration normale (figure 5), aucun pic de ventilation significatif n'est détecté (compte tenu des limites et d'amplitudes impo- sées par l'algorithme) et aucun diagnostic n'est établi (absence de mar- queur). Dans le cas d'une respiration de type CSR (figure 6), le signal de ventila- tion-minute 26 présente une succession de pics de ventilation 32, malgré les critères de limitation prévus par l'algorithme (minimum et maximum sur la durée du cycle au second ordre entre deux pics ventilatoires, et critère d'amplitude minimale sur la variation pour éliminer les cycles trop longs eVou de trop faible amplitude qui seraient le reflet d'une resPiration nor- male, de faible variation et de longue périodicité, comme dans le cas de la figure 5). Dns ce cas, pour différencier entre un profil PB et un profil CSR, le dis- positif analyse la période la plus longue du cycle; cette valeur est repré- sentée sur la ligne (b) par un point 34 situé à un niveau 36, situé dans l'exemple illustré entre 25 et 30 secondes. Ce niveau 36 est comparé à un seuil minimal 38, par exemple un seuil de 10 secondes, typiquement: si teI es1 le as, comma illustrA figure 6, il s'agi1 blen d'une apnea, et le cycle est donc Passe CSR par enregimment Pun marqueur corspondan140 Opine at) =spondant un dgnoic posits de CSR. Inversement dens le as gun Ohms de type PB, comma plushy figure 7, la durde 36 de la pAbode resplratoim la pius longue du cycle es1 infA- deum au seuM 38 D dans mple 10 sendes le sposR -- R donc un agnoic pos#K de PB (msueur) non us de CSR. / j. I REVENDICATIONS 1. Un dispositif médical actif, comprenant: - des moyens de mesure d'activité respiratoire, aptes à délivrer un si gnal (26) représentatif de la périodicité et de l'amplitude des cycles respiratoires successifs du patient, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte en outre: - des moyens discriminateurs, aptes à analyser ledit signal et à opérer une discrimination entre différents types de profils respiratoires. 2. Le dispositif de la revendication 1, dans lequel les moyens discrimina teurs comprennent des moyens aptes à détecter une alternance de cycles respiratoires d'hyperventilation (20) séparés par des périodes de pause respiratoire (22) ou de périodes d'hypoventilation ou de ventilation nor male (24) et, dans ce dernier cas, à discriminer entre périodes de pause respiratoire et périodes d'hypoventilation ou de ventilation normale. 3. Le dispositif de la revendication 1 ou 2, dans lequel les moyens discri minateurs sont aptes à diagnostiquer un profil respiratoire de type Cheyne-Stokes. 4. Le dispositif de la revendication 2, dans lequel les moyens discrimina teurs comprennent des moyens d'analyse des variations au second ordre dudit signal. 5. Le dispositif de la revendication 1, dans lequel ledit signal est un signal de ventilation-minute (VE). 6. Le dispositif de la revendication 4, dans lequel les moyens d'analyse comprennent des moyens aptes à rechercher des pics (32) dudit signal (26) et à évaluer l'intervalle (36) entre pics successifs. 7. Le dispositif de la revendication 6, dans lequel les moyens d'analyse comprennent des moyens aptes à comparer à une valeur de seuil (38) I'intervalle (36) entre pics successifs, et à diagnostiquer un profil respira toire de type Cheyne-Stokes seulement pour les intervalles de durée su- périeure à cette valeur de seuil. 8. Le dispositif de la revendication 6, dans lequel il est prévu des moyens aptes à comparer la valeur d'amplitude du signal à une valeur minimale donnée et à commander conditionnellement lesdits moyens aptes à re- chercher des pics lorsque la valeur d'amplitude dudit signal est supé- rieure à ladite valeur minimale donnée. 9. Le dispositif de la revendication 7, dans lequel la comparaison n'est opérée que pour des valeurs d'intervalles comprises entre une valeur mi- nimale et une valeur maximale données. 10. Le dispositif de la revendication 1, dans lequel ledit dispositif est un dispositif implantable actif du type stimulateur cardiaque, défibrillateur,