Brevet FR2836049A1 — publié le 20030822

que son extrémité est terminée par un embout profilé pré-découpé (7). 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. El le sera plus particulièrement décrite dans le cas de dispositifs implanta- bles tels que des stimulateurs cardiaques, défibrillateurs eVou cardioverteurs permettant de délivrer au c_ur des impuisions électriques de faible énergie pour le traitement des troubles du rythme cardisque. 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 dispositifs médicaux actifs, de diag- nostic eVou de thérapie. L'invention concerne plus particulièrement le diagnostic des troubles res- piratoires survenant pendant le sommeil, et le contrôle de la fréquence cardiaque lors des réveils éventuels Dans ce contexte, on a déjà proposé des dispositifs permettant de diag- nostiquer divers troubles respiratoires tels que les apnées révélatrices d'une pathologie connue sous le nom de "syndrome d'apnée du sommeil (SAS)" - une telle apnée étant définie comme étant une pause respira- toire de durée supérieure à dix secondes et survenant pendant une phase de sommeil du patient. Un SAS peut être également défini par une récur- rence importante d'hypopnées. On sait également détecter des troubles révélés par une variation pério- dique et anormale du profi l respiratoire, o des phases d' hyperventi l ati on alternent avec soit des phases de respiration normale ou d'hypoventila tion (trouble connu sous l'appellation de "respiration périodique" ou PB, Periodic Bresthing), soit des pauses respiratoires (trouble connu sous l'appellation de "dyspnée de Cheyne-Stokes" ou "respiration de Cheyne- Stokes", ou encore CSR, Cheyne-Stokes Respiration). Les différentes phases alternces ont chacune une durée de quelques cycles à quelques dizaines de cycles respiratoires, c'est-à-dire de quelques secondes ou dizaines de secondes, pouvant même dépasser une minute. Le point de départ de l'invention réside dans la constatation de l'existence de troubles respiratoires survenant pendant le sommeil et dont les symp tômes ne sont ni des pauses respiratoires ni des variations périodiques du profil ventilatoire. Ces troubles peuvent néanmoins induire, en particu lier, une désaturation en oxygène du sang susceptible de provoquer le réveil du patient mais aussi, et surtout, une tachycardie sinusale transi- toire destinée à compenser la désaturation. L' un des buts de l' invention est de proposer un dispositif qu i pu isse détec- ter ce type de trouble pendant le sommeil du patient. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif comprenant un mode de thérapie, notamment par délivrance d'impulsions de stimulation card i aque, qu i mod ifi e l' u n de ses paramètres de fon ctionnement, par exemple la fréquence de stimulation, lorsqu'un tel trouble est détecté et que certains critères spécifiques sont remplis, ceci de manière à anticiper et éviter les conséquences du trouble, notamment éviter le réveil du pa- tient et les anomalies du rythme cardiaque entranées par la désaturation en oxygène. On connat, notamment d'après le EP-A-0 493 222 (Ela Médical) des sti- mulateurs cardiaques comprenant des moyens de mesure de l'activité respiratoire du patient, plus précisément de la ventilation-minute (c'està- dire du produit de la fréquence respiratoire par l'amplitude ventilatoire) . Mais ce dernier paramètre y est utilisé pour asservir la fréquence d'appli- cation des impuisions de stimulation, non pour réaliser une analyse de la ventilation permettant de détecter certains troubles particuliers survenant pendant le sommeil. Le dispositif de l' invention est du type connu d'après le EP-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 d'activité ventila toire du patient. Selon l' invention, ce dispositif est caractérisé en ce qu'i l comporte en ou- tre des moyens d'analyse du signal ventilatoire aptes à détecter la surve- nue d'hypopnées. Une hypopnée est définie comme une décroissance importante de la ven- tilation-minute, par exemple plus de 50 %, par rapport à une moyenne de référence antérieure; I'hypopnée se distingue de l'apnée ou pause respi- ratoire, qui est un arrêt temporaire de la fonction respiratoire. Par ailleurs, une hypopnée au sens de l' invention peut survenir de façon sporadique, indépendamment de troubles du profil respiratoire tels que PB ou CSR évoqués plus haut, qui sont des troubles spécifiques qui présupposent I'existence d'une alternance de phases d'hyperventilation et de phases de respiratoire normale ou réduite, mais toujours sous la forme d'un trouble cyclique. Très avantageusement, les moyens d'analyse comprennent des moyens pour calculer à intervalles réquliers des moyennes glissantes du signal d'activité ventilatoire, des moyens pour comparer entre elles les valeurs des moyennes glissantes successives ainsi calculées, et des moyens pour détecter la survenue d'une hypopnée lorsque, pour deux moyennes glissantes successives, I'écart entre ces moyennes franchit un seuil de comparaison prédéterminé. Les moyennes glissantes peuvent être calculées chacune sur un laps de temps prédéterminé, ou bien sur un nombre N. avec N > 1, de cycles res piratoires prédéterminé (les intervalles de temps, ou les nombres de cy cles, sur lesquels sont calculées les moyennes peuvent être les mêmes pour les deux valeurs à comparer, ou bien être différents). Les moyens d'analyse sont des moyens également aptes, après survenue d'une hypopnée, à déterminer la durée de l'hypopnée ainsi détectée, no tamment par comptage: - du nombre de cycles respiratoires consécutifs pour lesquels la moyen ne du signal d'activité ventilatoire demeure inférieure audit seuil pré déterminé de comparaison de la dernière moyenne non hypopnéique, ou - du nombre de périodes de calcul des moyennes glissantes pour les quelles la moyenne du signal d'activité ventilatoire demeure inférieure audit seuil prédéterminé de comparaison de la dernière moyenne non hypopnélque. Très avantageusement, le dispositif comporte en outre des moyens de commande, aptes à modifier un paramètre de fonctionnement du dispositif en cas de survenue d'hypopnées détectées par les moyens d'analyse. La modification du paramètre de fonctionnement peut être opérée iorsque la durce cumulée des hypopnées comptabilisées sur une période donnée est supérieure à un seuil prédéterminé, ou lorsque le nombre d'hypo pnées comptabilisées sur une période donnée est supérieur à un seuil prédéterminé. Lorsque le dispositif comporte des moyens de délivrance d'impuisions de stimulation cardisque, ledit paramètre de fonctionnement est très avanta- geusement la fréquence de stimulation, et les moyens de commande sont des moyens aptes à augmenter cette fréquence de stimulation en cas de survenue d'hypopnées détectées par les moyens d'analyse. De préférence, le dispositif comporte en outre des moyens de détection des phases d'éveil et de sommeil du patient, et les moyens d'analyse sont également aptes à corréler les modifications dudit paramètre de fonction- nement avec les transitions consécutives d'une phase de sommeil vers une phase d'éveil, et à délivrer un indicateur en cas de corrélation ainsi détectée, typiquement en cas de survenue d'une transition dans un inter- valle de temps donné suivant une modification du paramètre de fonction- nement. Il est avantageusement prévu des moyens pour opérer une modification en sens inverse dudit paramètre de fonctionnement en réponse à la déli vrance d'un indicateur de corrélation par les moyens d'analyse, notam- ment lorsque le nombre d'indicateurs de corrélation délivrés atteint un compte prédéterminé. Lorsque le dispositif comporte des moyens de délivrance d'impuisions de stimulation cardisque et que le paramètre de fonctionnement est la fré quence de stimulation, les moyens pour opérer une modification en sens inverse dudit paramètre de fonctionnement sont des moyens aptes à di- minuer cette fréquence de stimulation, cette diminution étant opérée tant que la valeur de la fréquence de stimulation ne franchit pas une valeur plancher prédéterminée. Enfin, les moyens d'analyse sont avantageusement aptes à discriminer en outre phases de pauses respiratoires et phases d'hypopnées, et à sus- pendre la détermination de la durée de l'hypopnée pendant les phases de pauses respiratoires. o On va maintenant décrire plus en détail l'invention, dans le cadre d'un exemple de mise en _uvre. o Comme on l'a indiqué plus haut, ia pause respiratoire n'est pas le seul trouble du sommeil qui induise une désaturation en oxygène du sang; la réduction importante (sans pause) du volume respiratoire, ou hypopnée, en est un autre. L'invention propose, de détecter la survenue de telles hypopnées par analyse de la variation du signal de ventilation-minute. Ce signal de ventilation-minute est. de manière bien connue, mesuré à partir des paramètres d'amplitude et de périodicité des cycles respiratoi- res successifs. L'analyse cycle à cycle est opérée suivant une méthode standard, par exemple décrite dans ie EP-A-0 493 222 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 (signal dit VE ou MV). Le signal MV est un paramètre à prépondérance physiologique obtenu par une mesure intrathoracique d'impédance. Cette mesure est opérée entre deux électrodes disposées dans la cage thoracique, ou entre une électrode (par exemple une électrode de stimulation, si le dispositif im- planté est un stimulateur cardisque) et un botier du dispositif. L'impé dance est mesurée par injection d'un courant constant de quelques cen- taines de microampères, à une fréquence de quelques Hertz, typiquement 8 Hz. Cette technique est par exemple décrite par Bonnet JL et coll., Measurement of Minute-Ventilation with Different DDDR Pacemaker Elec- trode Configurations, PACE, Vol. 21, 98, Part 1, et elle est mise en _uvre dans les appareils Chorus RM 7034 d'ELA Médical. On notera toutefois que l'invention n'est pas limitée aux seuis dispositifs procédant par analyse d'un signal physiologique de ventilation-minute, bien qu'il s'agisse là de la configuration la plus courante et que, pour cette raison, la présente description sera faite dans le cadre de cet exemple. Ainsi, I'invention s'applique aussi bien à des dispositifs mettant en _uvre d'autres types de capteurs physiologiques tels que capteurs de pH, cap- teurs de mesure de la saturation en oxygène du sang, etc. Pour détecter une hypopnée, le dispositif compare entre elles des moyen- nes glissantes de la ventilation-minute, moyennes établies par exemple sur une durée de 10 secondes. Si, entre deux moyennes consécutives, une décroissance importante de la ventilation-minute est détectée, par exemple une décroissance de plus de 50 %, alors le dispositif comptabi lise une hypopnée. En variante, le dispositif peut établir la moyenne de la ventilationminute sur, par exemple, quatre cycles consécutifs et comparer cette valeur à la moyenne des, par exemple, quatre cycles précédents (c'est-àdire que la moyenne est établie sur un nombre donné de cycles respiratoires, au lieu de l'être sur un laps de temps prédéterminé). On notera que les intervalles de temps, ou les nombres de cycles, sur lesquels sont calculées les moyennes peuvent être les mêmes pour les deux valeurs à comparer - comme dans l'exemple ci-dessus -, ou bien être différents: on peut ainsi par exemple comparer la moyenne des deux dernières valeurs du signal MV à celle des quatre valeurs précédentes, ou encore la dernière valeur du signal MV à la moyenne des quatre va leurs précédentes (dans ce dernier cas, la "moyenne" est obtenue à partir d'une valeur unique, c'est-à-dire que la notion de "moyenne de N valeurs" est entendue au sens large avec N > 1). Le dispositif détermine également la durce de l'hypopnée détectée, durée qui sera égale au nombre de périodes glissantes consécutives (ou au nombre de cycles consécutifs, dans la variante exposée ci-dessus) pour lesquelles la valeur de la ventilation-minute demeurera inférieure au seuil de comparaison de la dernière moyenne non hypopnéique. En cas de survenue d'une ou plusieurs hypopnées, lorsque certains critè res sont vérifiés le dispositif modifie un paramètre de fonctionnement, ty piquement la fréquence de délivrance des impuisions de stimulation dans le cas d'un stimulateur cardiaque. Les critères conditionnant cette modification du paramètre de fonctionne ment peuvent être notamment: - la durse cumulée des hypopnées comptabilisées sur une période don née (par exemple sur une heure) est supérieure à un seuil (par exem ple supérieure à 1 0 minutes); ou - le nombre des hypopnées comptabilisées sur une période donnée (par exemple sur une heure) est supérieur à un seuil donné (par exemple supérieur à 20 minutes); ou - la durée d'une seule hypopnée est supérieure à un seuil prédéterminé (par exemple supérieure à 2 minutes). Dans l'un ou l'autre de ces cas, une désaturation en oxypène est suspec- tée, et la fréquence de stimulation est accélérée. Le but de l'accélération de la fréquence cardiaque est d'augmenter le dé- bit cardisque, tout en évitant le réveil du patient et une possible tachycar- die sinusale - qui sont les deux conséquences principales de la désatu- ration en oxygène induite par le trouble ventilatoire. Toutefois, il est possible que l'accélération de la fréquence cardiaque par la stimulation ainsi déclenchée soit trop importante, et provoque alors un réveil systématique du patient. Pour éviter qu'une telle situation ne se répète, et fasse alors perdre tout le bénéfice du traitement, le dispositif analyse les réveils éventuels consé- cutifs à une augmentation de- la fréquence de stimulation. On connalt diverses techniques pour opérer la discrimination entre éveil et sommeil. Le EP-A-0 719 568 (Ela Médical) opère cette discrimination par analyse du signal de ventilation-minute, en calculant une moyenne du signal MV sur un nombre donné de cycles respiratoires, par exemple les 128 derniers cycles, en comparant cette valeur moyenne avec une valeur de référence, par exemple la moyenne du signal MV sur les dernières 24 heures. On peut également utiliser un capteur à réponse rapide, typique- ment un capteur d'activité ou d'accélération ("capteur G"), dont le signal permet de détecter des mouvements du patient; I'information de ce type de capteur n'est en elle-même pas très spécifique des phases d'éveil et de sommeil, mais on sait combiner les signaux délivrés par un capteur G et un capteur MV pour en dadu ire des informations sig nifi antes, comme cela est décrit par exemple dans les EP-A-0 750 920 (Ela Médical) et EP A-0 770 407 (Ela Médical), auxquels on pourra se référer pour de plus amples détails. La détection du réveil est utilisée de la manière suivante dans le cadre de I'invention. Si un réveil est détecté dans un délai court (par exemple 5 minutes) après le début de l'accélération de la fréquence cardiaque par stimulation, alors un compteur de réveils est incrémenté. Lors de la phase de sommeil suivante, si, de nouveau, la fréquence car- disque est augmentée par stimulation suite à une hypopnée et que cette accélération induit un réveil dans les mêmes conditions que précédem- ment, le compteur est à nouveau incrémenté. Si la valeur du compteur de réveils atteint une valeur prédéterminée, par exemple cinq réveils, alors la fréquence-cible de stimulation cardisque en réponse à une détection d'hypopnse est réduite d'un pas, par exemple réduite de 5 cpm. Le processus est répété et cette réduction est opérée de façon itérative jusqu'à ce que l'augmentation de la fréquence cardia- que devienne égale à 5 cpm (par exemple) au-dessus du rythme sponta- né du patient, car au-delà la thérapeutique pourrait être considérée comme inefficace. Avantageusement, le dispositif prévoit également de détecter certains cas de faux positifs. En effet, les capteurs de détection de la désaturation en oxygène, et no- tamment de la ventilation-minute, peuvent présenter des faux positifs, par exemple pour certaines positions du patient lors de son sommeil, du fait d'une modification de la respiration, qui devient essentiellement abdomi- nale et qui peut induire une réduction importante des variations du volu- me respiratoire thoracique. Dans ce cas, le capteur MV enregistrerait- à tort- des phases de pauses respiratoires, ou d'hypopnées, présentant des duréss anormalement lon- gues pouvant atteindre plusieurs minutes. On prévoit avantageusement que, dans ce cas, ces épisodes particuliers soient exclus du comptage des événements susceptibles de déclencher une modification des paramètres de fonctionnement du dispositif, dès lors que leur durée dépasse un seuil, par exemple un seuil d'une minute pour les pauses respiratoires, et un seuil de cinq minutes pour les hypopnées. REVENDICATIONS 1. Un dispositif médical implantable actif, comprenant: - des moyens de mesure d'activité respiratoire, aptes à délivrer un si gnal d'activité ventilatoire du patient, caractérisé en ce qu'il comporte en outre: - des moyens d'analyse du signal dractivité ventilatoire, aptes à détecter la survenue d'hypopnées. 2. Le dispositif de la revendication 1, dans lequel les moyens d'analyse comprennent: - des moyens pour calculer à intervalles réquliers des moyennes glis santes du signal d'activité ventilatoire, - des moyens pour comparer entre elles les valeurs des moyennes glis santes successives ainsi calculées, - des moyens pour détecter la survenue d'une hypopnée lorsque, pour deux moyennes glissantes successives, I'écart entre ces moyennes franchit un seuil de comparaison prédéterminé. 3. Le dispositif de la revendication 2, dans lequel les moyennes glissantes sont calculées chacune sur un laps de temps prédéterminé. 4. Le dispositif de la revendication 2, dans lequel les moyennes glissantes sont calculées chacune sur un nombre N. avec N > 1, de cycles respira toires prédéterminé. 5. Le dispositif de la revendication 1, dans lequel les moyens d'analyse sont des moyens également aptes, après survenue d'une hypopnée, à dé terminer la durée de l'hypopnée ainsi détectée. 6. Le dispositif des revendications 2 et 5 prises en combinaisor.', dans le quel les moyens d'analyse déterminent la durée de l'hypopnée par comp tage du nombre de cycles respiratoires consécutifs pour lesquels la moyenne du signal d'activité ventilatoire demeure inférieure audit seuil prédéterminé de comparaison de la dernière moyenne non hypopnéique. 7. Le dispositif des revendications 2 et 5 prises en combinaison, dans le- quel les moyens d'analyse déterminent la durée de l'hypopnée par comp- tage du nombre de périodes de calcul des moyennes glissantes pour les quelles la moyenne du signal d'activité ventilatoire demeure inférieure audit seuil prédéterminé de comparaison de la dernière moyenne non hy- popnéque. 8. Le dispositif de la revendication 1, o ce dispositif comporte en outre des moyens de commande, aptes à modifier un paramètre de fonctionne- ment du dispositif en cas de survenue d'hypopnées détectées par les moyens d'analyse. 9. Le dispositif des revendications 8 et 5 prises en combinaison, dans le quel les moyens de commande sont des moyens aptes à modifier ledit para mètre de fonctionne ment l orsque l a d urée cu mu lée d es hypopnées comptabilisées sur une période donnée est supérieure à un seuil prédé- terminé. 10. Le dispositif des revendications 8 et 5 prises en combinaison, dans lequel les moyens de commande sont des moyens aptes à modifier ledit paramètre de fonctionnement lorsque le nombre d'hypopnées comptabili- sées sur une période donnée est supérieur à un seuil prédéterminé. 11. Le dispositif de l'une des revendications 9 ou 10, dans lequel le dis positif comporte des moyens de délivrance d'impuisions de stimulation cardisque, ladit paramètre de fonctionnement est la fréquence de stimu lation, et les moyens de commande sont des moyens aptes à augmenter cette fréquence de stimulation en cas de survenue d'hypopnées détec tées par les moyens d'analyse. 12. Le dispositif de la revendication 8, dans lequel le dispositif comporte en outre des moyens de détection des phases d'éveil et de sommeil du patient, et dans lequel les moyens d'analyse sont également aptes à cor réler les modifications dudit paramètre de fonctionnement avec les transi tions consécutives d'une phase de sommeil vers une phase d'éveil, et à délivrer un indicateur en cas de corrélation ainsi détectée. 13. Le dispositif de la revendication 12, dans lequel les moyens d'analyse sont des moyens aptes à délivrer l'indicateur de corrélation en cas de sur- venue d'une transition dans un intervalle de temps donné suivant une modification du paramètre de fonctionnement. 14. Le dispositif de la revendication 12, comprenant en outre des moyens pour opérer une modification en sens inverse dudit paramètre de fonc- tionnement en réponse à la délivrance d'un indicateur de corrélation par les moyens d'analyse. 15. Le dispositif de la revendication 14, dans lequel les moyens pour opé rer une modification en sens inverse dudit paramètre de fonctionnement sont des moyens aptes à opérer ladite modification lorsque le nombre d'indicateurs de corrélation délivrés atteint un compte prédéterminé. 16. Le dispositif de la revendication 14, dans lequel le dispositif comporte des moyens de délivrance d'impuisions de stimulation cardisque, ledit pa- ramètre de fonctionnement est la fréquence de stimulation, et les moyens pour opérer une modification en sens inverse dudit paramètre de fonc- tionnement sont des moyens aptes à diminuer cette fréquence de stimu- lation, cette diminution étant opérée tant que la valeur de la fréquence de stimulation ne franchit pas une valeur plancher prédéterminée. 17. Le dispositif de la revendication 5, dans lequel les moyens d'analyse sont également aptes à discriminer phases de pauses respiratoires et phases d'hypopnées, et à suspendre la détermination de la durée de l'hy