Brevet FR2944199A1 — publié le 20101015

DESCRIPTION Domaine technique Application concernant le domaine médical, notamment dans les domaines de l'anesthésie, la réanimation et la médecine d'urgence. Etat de la technique antérieure Pas d'utilisation du doppler pour étudier les mouvements pleuro parenchymateux, et échographie pulmonaire se limitant aux modes BD et TM. Pouls pulmonaire objectivé 10 uniquement en mode TM lors des expirations bloquées ou sur des poumons atelectasiés. Absence de solution non invasive pour un monitorage continu ou discontinu de l'accolement pleural physiologique en dehors de l'échographie itérative ou des radiographies thoraciques répétées. Pas de solution pour une surveillance infumière de l'accolement pleural. 15 Exposé de l'invention Ce dispositif doit permettre de monitorer de façon continu ou discontinue un patient à risque de présenter un pneumothorax et d'alerter sans délai le personnel soignant sur sa survenue ou sa récidive. Il peut permettre une surveillance infirmière du patient à la recherche d'une 20 survenue ou récidive d'un épanchement pleural gazeux, communément appelé "pneumothorax" Différents éléments vont constituer ce système de monitorage - transducteurs(1) 25 - vélocimétre doppler à émission pulsé(2) - moniteur(5) - alarme mécanique, horloge interne Transducteurs(1) 30 Un ou deux transducteurs, un pour chaque poumon, vont être positionnés sur le thorax du patient: - après application de gel aqueux conduisant les ultrasons, - à cheval sur 2 côtes consécutives afin de positionner les cristaux en regard de l'espace intercostal 35 - à la partie la plus proclive du thorax (à hauteur des 4èmes espaces intercostaux sur la ligne médio claviculaire chez un patient en décubitus dorsal) Chaque transducteur ou "capteur" est de conformation plane, circulaire ou rectangulaire. Il contient un ou plusieurs cristaux ou céramiques aux propriétés piézo-électriques disposés de façon linéaire ou en étoile et émettant un faisceau d'ultrasons de façon perpendiculaire à la 40 paroi thoracique. Il est relié par un brin à la vélocimétrie doppler à émission pulsé (2). Le transducteur va aussi réceptionner les échos ultrasonores et va les transmettre sous la forme de signaux électriques à la vélocimétrie doppler (effet piézo-électrique direct). Vélocimétrie doppler à émission pulsé (21 Il applique à chaque transducteur(1) un courant électrique afin que celui-ci génère, par effet piézo-électrique indirect, des ultrasons transmis aux tissus caractérisés par un fréquence située entre 1 et 10 Mhz, et de préférence entre 2 et 7 Mhz. Ce courant électrique est émis de façon discontinu (pulse) avec un rythme de répétition des pulses (PRF) situé entre 1 et 4 Mhz, et de préférence entre 1,5 et 3 KHz. Un compromis doit être trouvé pour que la fréquence soit la plus proche possible de 7 Mhz sans pour autant générer une intensité moyenne délivré aux tissus susceptible de générer des effets biologiques néfastes dans le cadre d'un monitorage continu. L'intensité ultrasonore moyenne appliquée au tissus doit dans tous les cas rester inférieure à 5 mW/cm2 ce qui est dors et déjà réalisable avec des fréquences de 2,2 Mhz associées à une PRF à 1 KHz. Un bon compromis garantissant une bonne qualité de signal chez le patient adulte semble être une fréquence à 5 Mhz associée à une PRF à 2 KHz. Le processeur du vélocimètre(2) va traiter les signaux électriques transmis par le transducteur: - Il possède un système permettant de régler le gain global à la réception afin de compenser l'amortissement du signal recueilli au niveau du transducteur mais aussi de permettre d'atténuer le bruit de fond permanent afin d'individualiser au mieux les spikes qui constituent le signal recueilli. - Il va analyser la distorsion de fréquence émise/reçue extirpant ainsi le signal doppler(deltaF) qui est proportionnel à la vitesse de mouvements des structures étudiées. Il n'est pas nécessaire de prendre en compte l'angle doppler ni d'orienter le tir car les mouvements étudiés sont grossièrement dans le sens de l'axe de tir ce qui donne un signal suffisamment bien individualisé. Ce signal doppler va pouvoir être exprimé selon un mode delaF/t, deltaF étant la fréquence 25 doppler et t le temps d'étude du signal. Le vélocimètre doppler(2) s'il n'est pas intégrer à un système polyvalent de monitorage peut afficher directement le signal doppler sur son écran propre(3) voire le transmettre à des oreillettes(4) puisqu'il se situe dans les fréquences audibles. Dans l'optique d'un monitorage continu de type réanimation le vélocimètre peut faire partie intégrante du dispositif connecté à 30 un moniteur(5). Moniteur (facultatif) (5) Il va exprimer la courbe deltaF/t de façon continue soit des variations de vitesses situées entre 0 et 5 cm/sec en fonction du temps sur une ligne semblable à celle obtenues avec un 35 électrocardioscope(6). Il est spécifique du monitorage pleural ou, au mieux, polyvalent de type réanimation, affichant de façon concomitante les autres courbes de monitorage existantes. Il est possible de faire varier les échelles de vitesses pour améliorer l'amplitude du signal (spike) affiché, ceci afin de compenser la faiblesse du signal au niveau du poumon droit par 40 rapport au poumon gauche. Il va permettre d'associer, à l'affichage simple de la courbe(6), une alarme ainsi que des intervalles de monitorages prédéfinis en utilisant une horloge interne. Alarme mécanique (facultatif? 45 Elle va être déclenchée devant la perte du signal pendant une période à définir, traduisant l'interruption du circuit soit pour des problèmes de branchement (à vérifier) soit devant l'apparition d'air au niveau pleural. Une perte de signal pendant plus de 10 à 30 secondes apparaît suffisamment sensible sans devoir générer des alarmes intempestives. Cela permet de prendre en compte l'éventuelle perte du signal lors des mouvements respiratoires susceptibles 50 de parasiter transitoirement le signal doppler. Horloge interne (facultative) Une horloge interne peut permettre d'assurer une surveillance non continue mais répétée à des intervalles réguliers et suffisamment rapprochés, avec mise en veille de l'alarme pendant les périodes d'arrêt de l'émission des ultrasons. On peut par exemple vérifier la présence du pouls pulmonaires pendant 1 minutes toutes les 5 minutes. Cela garantie un délai diagnostic inférieur à 5 minutes ce qui est plus qu'acceptable chez un patient encore asymptomatique. Ce système permet de limiter l'intensité des ultrasons appliqués aux tissus au cours d'un monitorage de plusieurs heures, notamment lorsqu'une application en réanimation néonatale 10 ou pédiatrique est envisagée. Mode de réalisation Ce mode de réalisation permet de réaliser un monitoring discontinu à intervalles réguliers par 15 une infirmière. La disparition du signal normalement observé ou entendu a valeur d'alarme. - Connecter un transducteur(1) émettant des ultrasons à une fréquence de 5 Mhz à un vélocimètre doppler à émission pulsé(2). 20 - Positionner le transducteur(1) sur la paroi thoracique du sujet, après application de gel conducteur d'ultrasons sur sa peau, en regard du poumon au niveau d'un espace intercostal. - Grâce au vélocimètre doppler(2), appliquer au transducteur des pulses de fréquence 5 MHz avec une PRF à 2 KHz. - Observer le signal doppler ainsi obtenu directement sur l'écran du vélocimètre(3) ou l'écouter au moyen d'une oreillette(4) raccordée au vélocimètre(2). Indication d'application industrielle 30 L'intérêt de détecter un pneumothorax sans attendre un examen d'imagerie systématique ou guidée par l'évolution clinique, va permettre de réagir plus rapidement lors de - l'intubation d'un traumatisé du thorax voire d'un polytraumatisé qui démasque un pneumothorax après mise sous ventilation mécanique 35 - la pose d'une voie veineuse centrale sous-clavière voire jugulaire interne - la réalisation d'une ponction pleurale diagnostique et surtout évacuatrice - la surveillance continue d'un pneumothorax drainé Rappelons qu'un pneumothorax peut évoluer vers l'arrêt cardiaque par tamponnade gazeuse en cas de diagnostic tardif alors que son traitement ne présente en soit aucune difficulté 40 puisqu'il peut se limiter dans un premier temps à une simple exsufflation à l'aiguille. Une solution de monitorage pleural continue présente donc un intérêt fort sur le plan médical. Le procédé décrit ici, utilisant une technique proche du monitorage doppler foetal mais 45 orientée ici vers l'étude des mouvements pleuro pulmonaire, permet de proposer un dispositif de monitorage pleural totalement innovant. Le principe simple, puisque reposant sur l'interruption d'un circuit d'ultrasons par l'interposition d'un milieu aérique, est sûr et non invasif. Il est de plus peu encombrant, facile à mettre en oeuvre et peut s'associer aux autres éléments de surveillance déjà existants sur les moniteurs utilisés en réanimation et aux 50 urgences. 25 4 Un dispositif de moindre coût permettant d'écouter le pouls pulmonaire, et directement inspiré des moniteurs foetaux vendus librement dans le commerce, peut permettre un monitoring itératif par une infirmière sans avoir à investir dans du matériel de monitorage de type service de réanimation.5 REVENDICATIONS1) dispositif pour monitorer en continu l'accolement pleural pulmonaire caractérisé en ce qu'il utilise un ou deux transducteurs(1) de conformation plane, circulaire ou rectangulaire, constitués de une ou plusieurs céramiques aux propriétés piézo-électrique disposé de façon linéaire ou en étoile et émettant un faisceau d'ultrasons de façon perpendiculaire à la surface constituée par la paroi thoracique. 2) dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il utilise, au moyen d'un vélocimètre doppler à émission pulsé(2), des ondes ultrasonores de fréquence comprise entre 1 et 10 Mhz, émises de façon discontinue (pulse) avec un rythme de répétition des pulses (PRF) compris entre 1 et 4 KHz. Cela pour une intensité moyenne délivrée aux tissus restant bien inférieure à 5 mW/cm2. 3) dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'il possède un système permettant de régler le gain global à la réception par le vélocimètre(2) du signal transmis par le 15 transducteur(1). 4) dispositif selon la revendication 2 ou 3 caractérisé en ce qu'il utilise au sein du vélocimètre(2) un processeur qui calcule, grâce au principe de l'effet doppler, la vitesse de mouvement des structures étudiées sans nécessairement prendre en compte l'angle doppler. 20 5) dispositif selon l'une des revendications 2 à 4 caractérisé en ce qu'il comprend des oreillettes(4) pour l'écoute du signal doppler ou en ce que le vélocimètre doppler(2) comprend son propre écran(3) permettant une lecture directe de la courbe doppler afin d'assurer ainsi une surveillance par du personnel non médical. 25 6) dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend un moniteur polyvalent de type réanimation(5), permettant un affichage continu des variations de vitesses situées entre 0 et 5 cm/sec en fonction du temps sur une ligne(6) semblable à un électrocardioscope et avec ou sans possibilité de faire varier les échelles de vitesses pour 30 améliorer l'amplitude du signal (spikes) affiché. 7) dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend un système d'alarme mécanique qui se déclenche en l'absence de spike recueilli après un délai à fixer mais pouvant se situer entre 10 et 30 sec. 35 8) dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend une horloge interne permettant une surveillance non continue mais répétée à des intervalles réguliers suffisamment rapprochés, avec mise en veille de l'alarme pendant les périodes d'arrêt de l'émission des ultrasons, ceci afin de limiter l'intensité des ultrasons appliqués aux tissus 40 notamment lors d'applications en réanimation néonatale ou pédiatrique.