Brevet FR3019141A1 — publié le 20151002

PROCEDE DE DETECTION ACOUSTIQUES DE BULLES DANS LE SANG DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne les procédés et dispositifs de 5 détection de bulles dans le sang, destinées notamment aux applications liées à la sécurité des plongeurs. ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION Le document EP2383179 décrit un exemple de procédé de détection acoustique des bulles dans le sang par détection 10 Doppler, utilisant un capteur ultrasons fonctionnant à une fréquence comprise entre 2 et 8 MHz, disposé entre les 2e et 3e côtes à gauche du sternum d'un utilisateur pour effectuer les mesures sur le ventricule droit du coeur. La détection de bulles dans le ventricule droit est 15 particulièrement avantageuse, puisque ce ventricule est le siège d'un retour veineux venant de tous les organes, ce qui permet une détection optimale des bulles. Dans de tels procédés, le positionnement du capteur ultrasons, sur le côté du sternum, est rendu nécessaire par 20 le fait que le sternum, qui masque le ventricule droit, est opaque aux ultrasons aux fréquences utiles pour le Doppler. Ce positionnement est toutefois difficile à réaliser et la fenêtre d'imagerie est instable. En pratique, la mise en oeuvre d'un tel procédé est réservée à un professionnel 25 expérimenté ou un médecin. OBJETS ET RESUME DE L'INVENTION La présente invention a notamment pour but de pallier ces inconvénients. A cet effet, l'invention propose un procédé de de 30 détection acoustique des bulles dans le sang d'une personne avec une sonde ultrasonore, ce procédé comportant au moins les étapes suivantes : (a) une étape de positionnement au cours de laquelle on positionne la sonde ultrasonore sur la peau de la 35 personne, contre le sternum de ladite personne, (b) une étape de mesure au cours de laquelle on fait émettre par ladite sonde ultrasonore, des ultrasons de fréquence inférieure à 1MHz, qui se propagent dans le ventricule droit du coeur de ladite personne au travers du sternum, et on fait capter par la sonde ultrasonore, des signaux ultrasonores réfléchis, (c) une étape de traitement au cours de laquelle on traite les signaux ultrasonores réfléchis pour en tirer des informations sur la présence de bulles dans le sang. Grâce à l'utilisation de basses fréquences ultrasonores, l'onde ultrasonore traverse sans difficulté le sternum et par conséquent le transducteur ultrasonore peut être disposé directement sur le sternum. Le positionnement du transducteur ultrasonore devient ainsi très simple et accessible même à une personne inexpérimentée, par exemple un plongeur amateur, puisque le sternum est facile à repérer. Le transducteur ultrasonore 20 est en outre ainsi directement en face du ventricule droit, ce qui améliore la qualité et la stabilité de la détection. On notera que la sonde ultrasonore susmentionnée peut comporter un ou plusieurs transducteurs ultrasonores, utilisés soit chacun en émission et réception, soit 25 certain(s) uniquement en émission et certain(s) uniquement en réception. Dans divers modes de réalisation du procédé selon l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes : 30 - la sonde ultrasonore utilisée comporte un seul transducteur d'émission ; - le transducteur d'émission est non focalisé ; - le transducteur ultrasonore d'émission est aussi utilisé en réception pour capter les signaux ultrasonores 35 réfléchis ; - la sonde ultrasonore comporte au moins un transducteur de réception utilisé pour capter les signaux ultrasonores réfléchis ; - la sonde ultrasonore comporte plusieurs 5 transducteurs de réception utilisés pour capter les signaux ultrasonores réfléchis ; - au cours de l'étape de traitement, on détecte les bulles dans le sang par une méthode choisie parmi : la soustraction entre signaux successifs, la détection 10 d'harmoniques, l'inversion de pulses, la modulation d'amplitude, la modulation radiale, les chirps (ces méthodes sont connues en soi) ; - au cours de l'étape de mesure (a), la fréquence des ultrasons émis est comprise entre 100 et 1000 kHz, 15 avantageusement de l'ordre de 200 kHz ; - au cours de l'étape de mesure (a), on émet les ultrasons sous forme de trains d'impulsions, chaque impulsion ayant une durée inférieure à 50 ps et les impulsions successives du train d'impulsions étant séparées 20 les unes des autres par une durée inférieure à 200 ps ; - au cours de l'étape de positionnement (a), on vérifie le positionnement correct de la sonde ultrasonore en captant à l'aide de la sonde ultrasonore, des signaux acoustiques provenant de la valve pulmonaire de la 25 personne. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante d'un de ses modes de réalisation, donné à titre 30 d'exemple non limitatif, en regard des dessins joints. Sur les dessins : - les figures 1 et 2 sont des vues respectivement en perspective et écorché, montrant une personne portant un dispositif de détection de bulles mettant en oeuvre le 35 procédé selon l'invention ; - la figure 3 est un schéma bloc du dispositif de détection de bulles des figures 1 et 2 ; - et le figure 4 est un schéma bloc d'une variante de la sonde ultrasonore de la figure 3. DESCRIPTION PLUS DETAILLEE Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. Comme représenté schématiquement sur les figures 1 et 2, l'invention a pour but de détecter par voie acoustique des bulles dans le sang d'une personne P avec un dispositif de détection 1 comportant une sonde ultrasonore 2. La personne P peut notamment être un plongeur. La sonde ultrasonore 2 peut être maintenue sur la poitrine de la personne P par tout moyen, par exemple par 15 une sangle élastique 3 entourant la poitrine de la personne P. La sonde ultrasonore 2 peut communiquer avec un dispositif de traitement numérique 4, soit pendant la détection de bulles sur la personne P, soit après. 20 Le dispositif de traitement numérique 4 peut par exemple être un ordinateur de plongée, pouvant être notamment fixé au poignet de la personne P. La communication entre la sonde ultrasonore 2 et le dispositif de traitement numérique 4 peut être réalisée par 25 ondes radio selon tout protocole de communication connu, ou encore par voie filaire. La sonde ultrasonore 1 peut comporter un unique transducteur ultrasonore 6 (T - figure 3) utilisé à la fois en émission et réception. Ce transducteur ultrasonore 6 30 peut avantageusement être non focalisé, de façon à émettre un faisceau ultrasonore F large qui balaie efficacement le ventricule droit du coeur de la personne P, comme il sera expliqué ci-après (voir figure 2). Comme représenté sur la figure 3, la sonde ultrasonore 35 2 peut éventuellement comporter, outre le transducteur ultrasonore 6 : - une unité centrale électronique 5 (UC1) telle qu'un microprocesseur ou similaire, qui commande le transducteur 6 et reçoit les signaux captés par le 5 transducteur ultrasonore 6, - une interface de communication 7 (COM1), par exemple une interface radio ou autre, communiquant avec l'unité centrale électronique 5. Le dispositif de traitement 4 peut comporter par 10 exemple : - une unité centrale électronique 8 (UC2) telle qu'un microprocesseur ou similaire, - une interface de communication 9 (COM2) compatible avec l'interface de communication 7 de la sonde 15 ultrasonore 2 et communiquant avec l'unité centrale électronique 8, - un afficheur 10 commandé par l'unité centrale électronique 8, - une interface utilisateur 11, comprenant par 20 exemple quelques boutons de commande 12, communiquant avec l'unité centrale électronique 8. Lors de l'utilisation, on procède d'abord à une étape de positionnement (a) au cours de laquelle la sonde ultrasonore 2 est placée contre la peau de la personne P, 25 contre le sternum S de ladite personne, et maintenue en place par exemple par la sangle 3 (figures 1 et 2). Le coeur C de la personne comporte notamment l'aorte AO, le ventricule gauche VG et le ventricule droit VD, lequel reçoit le flux sanguin veineux et se trouve derrière 30 le sternum S. La sonde ultrasonore 2 est donc en face du ventricule droit VD. Au cours de cette étape de positionnement (a), on peut éventuellement vérifier le positionnement correct de la sonde ultrasonore 2 en captant à l'aide de ladite sonde 35 ultrasonore, des signaux acoustiques provenant de la valve pulmonaire de la personne. La sonde ultrasonore peut alors communiquer au dispositif de traitement 4, le résultat de cette vérification, et ledit dispositif de traitement 4 peut ainsi indiquer à la personne P, par exemple par l'afficheur 10, si le positionnement est correct. Une fois la sonde ultrasonore 2 correctement positionnée, on procède à une étape de mesure (b) au cours de laquelle on fait émettre par ladite sonde ultrasonore 2, un faisceau F d'ultrasons de fréquence inférieure à 1MHz, qui se propagent dans le ventricule droit du coeur de ladite personne au travers du sternum S, et on fait capter par la sonde ultrasonore 2, des signaux ultrasonores réfléchis par le ventricule droit VD et le sang qu'il contient. La fréquence des ultrasons émis peut être comprise entre 100 et 1000 kHz, par exemple de l'ordre de 200 kHz. Cette étape de mesure est prolongée pendant toute l'utilisation de la sonde ultrasonore 2, par exemple pendant la durée d'une plongée ou pendant la durée d'un contrôle après plongée. Avantageusement, on émet les ultrasons sous forme de trains d'impulsions, chaque impulsion ayant une durée inférieure à 50 ps et les impulsions successives du train d'impulsions étant séparées les unes des autres par une durée inférieure à 200 ps servant à recevoir les signaux ultrasonores réfléchis. Le procédé de détection comporte également une étape de traitement (c) au cours de laquelle on traite les signaux ultrasonores réfléchis pour en tirer des informations sur la présence de bulles dans le sang. Cette étape de traitement peut être réalisée par 30 exemple par l'unité centrale électronique 8 du dispositif de traitement 4, qui reçoit par l'intermédiaire des interfaces de communication 7, 9, les signaux réfléchis captés par la sonde ultrasonore 2. L'étape de traitement peut être réalisée quasiment en 35 temps réel ou en temps différé. Au cours de l'étape de traitement (c), on peut détecter les bulles dans le sang par diverses méthodes connues. Par exemple, on peut procéder à une soustraction entre 5 signaux successifs, qui permet de mettre en évidence les bulles se déplaçant avec le flux sanguin. On peut également procéder par d'autres méthodes connues telles que détection d'harmoniques, inversion de pulses, émission de signaux modulés en amplitude, émission 10 de signaux modulés à basse fréquence (par exemple avec une modulation de l'ordre de 50 kHz) pour générer une modulation de rayon des bulles permettant leur meilleure détection, émission de chirps (signaux modulés en fréquence), etc. Ces différentes méthodes ne seront pas 15 détaillées ici, on pourra se référer par exemple à Qin et al.(2009) « Ultrasound contrast microbubbles in imaging and therapy: physical principles and engineering" Physics in Medicine and Biology En variante, comme représenté sur la figure 4, la 20 sonde ultrasonore 2 peut comporter un transducteur d'émission 6 (T) tel que défini ci-dessus et au moins un transducteur de réception 6a (Tl, T2, ...) utilisé pour capter les signaux ultrasonores réfléchis, éventuellement à une fréquence différente de la fréquence d'émission. 25 Avantageusement, on peut utiliser plusieurs transducteurs de réception 6a, éventuellement captant à des fréquences différentes. REVENDICATIONS: 1. Procédé de de détection acoustique des bulles dans le sang d'une personne (P) avec une sonde ultrasonore (2), ce procédé comportant au moins les étapes suivantes : (a) une étape de positionnement au cours de laquelle on positionne la sonde ultrasonore (2) sur la peau de la personne, contre le sternum de ladite personne, (b) une étape de mesure au cours de laquelle on fait émettre par ladite sonde ultrasonore (2), des ultrasons de fréquence inférieure à 1MHz, qui se propagent dans le ventricule droit du coeur de ladite personne au travers du sternum, et on fait capter par la sonde ultrasonore (2), des signaux ultrasonores réfléchis, (c) une étape de traitement au cours de laquelle on traite les signaux ultrasonores réfléchis pour en tirer des informations sur la présence de bulles dans le sang. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la sonde ultrasonore utilisée comporte un seul transducteur d'émission (6). 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le transducteur d'émission (6) est non focalisé. 4. Procédé selon la revendication 2 ou la 25 revendication 3, dans lequel le transducteur ultrasonore d'émission (6) est aussi utilisé en réception pour capter les signaux ultrasonores réfléchis. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la sonde ultrasonore comporte au 30 moins un transducteur de réception (6a) utilisé pour capter les signaux ultrasonores réfléchis. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la sonde ultrasonore comporte plusieurs transducteurs de réception (6a) utilisés pour capter les signaux 35 ultrasonores réfléchis. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au cours de l'étape de traitement, on détecte les bulles dans le sang par une méthode choisie parmi : la soustraction entre signaux successifs, la détection d'harmoniques, l'inversion de pulses, la modulation d'amplitude, la modulation radiale, les chirps. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au cours de l'étape de mesure (a), la fréquence des ultrasons émis est comprise entre 100 et 1000 kHz. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au cours de l'étape de mesure (a), on émet les ultrasons sous forme de trains d'impulsions, chaque impulsion ayant une durée inférieure à 50 ps et les impulsions successives du train d'impulsions étant séparées les unes des autres par une durée inférieure à 200 ps. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au cours de l'étape de positionnement (a), on vérifie le positionnement correct de la sonde ultrasonore (2) en captant à l'aide de ladite sonde ultrasonore, des signaux acoustiques provenant de la valve pulmonaire de la personne.