Brevet FR3040283A1 — publié le 20170303

DISPOSITIF ET PROCEDE DE MESURE NON-INVASIVE DU DEBIT AORTIQUE SOUS-DIAPHRAGMATIQUE CHEZ UN PETIT MAMMIFERE DE LABORATOIRE DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un dispositif de mesure non-invasive du débit aortique sous-diaphragmatique chez un petit mammifère de laboratoire. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION L'exploration cardio-respiratoire chez l'homme ou l'animal est mise en oeuvre depuis de nombreuses années. Chez le petit mammifère de laboratoire, même si elles ont évolué au cours du temps, les techniques d'exploration cardio-respiratoire sont généralement invasives. Chauveau et Lortet ont été les premiers à décrire, en 1860, un appareil (hémodromographe) de mesure invasive des variations de vitesse d'écoulement du sang chez un mammifère vivant. En 1947, Timm a proposé une technique de cinématoradiographie à basse vitesse permettant d'évaluer la vitesse de déplacement d'une bulle d'un produit de contraste hydrophobe injecté dans l'artère aorte de chiens et de chats. Cette technique a par la suite été améliorée avec l'utilisation de la cinématographie à haute vitesse permettant de mesurer la vitesse de déplacement de globules lipidiques dans des vaisseaux suffisamment transparents. Cette technique s'est révélée applicable sur l'aorte de lapin [1]. La première utilisation d'un débitmètre électromagnétique pour mesurer le débit sanguin aortique in vivo a été réalisée en 1956 [2] alors que les premières méthodes de mesure de débit par dilution de colorant ou par thermodilution commençaient à faire leur apparition dans les études sur gros mammifères ou chez l'homme. Ces dernières ne fournissent qu'une valeur moyenne du débit cardiaque sur un temps long par rapport à la durée du cycle cardiaque. Plusieurs techniques permettent actuellement la mesure du débit sanguin aortique chez les glires de laboratoire par le positionnement direct d'un capteur autour de l'artère aorte, également appelé bague aortique. Ce capteur est relié soit à un dispositif d'acquisition par un système filaire, auquel cas les mesures physiologiques de débit aortique sont réalisées sous anesthésie générale de l'animal, soit par un dispositif télémétrique qui permet une acquisition du débit aortique chez l'animal vigile, après une période de récupération post-opératoire. Les capteurs les plus utilisés sur les modèles glires jusque dans les années 2000 étaient les capteurs électromagnétiques [3-6] qui ont été progressivement remplacés par des capteurs dont le fonctionnement est basé sur la 3040283 2 mesure de temps de transit ultrasonore (« transit time ultrasound technology » selon la terminologie anglo-saxonne) [7-10]. L'exploration non invasive de la fonction cardiaque chez le petit animal n'est réalisée aujourd'hui que par des méthodes (PET, IRM, CT scan, Echographie, Doppler pulsé) [11- 5 14] extrêmement lourdes à mettre en oeuvre et contraignantes pour l'animal. En outre, certaines de ces méthodes (PET, CT scan et certains protocoles IRM) nécessitent un cathétérisme. Une solution d'impédancemétrie basée sur des électrodes sous-cutanées (qui est donc invasive) [15] n'a pas donné lieu à développement commercial. 10 Il existe des solutions de télémétrie basées sur des systèmes implantables (et donc invasifs) comme le produit commercialisé par la société DSI TM [16]. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION Un but de l'invention est la mesure en continu du débit de l'aorte au niveau sous- 15 diaphragmatique chez le petit mammifère de laboratoire, tel que le petit rongeur et le lagomorphe, de façon non invasive, non contraignante et en accord avec les contraintes réglementaires. Conformément à l'invention, il est proposé un dispositif de mesure non-invasive du débit aortique au niveau sous-diaphragmatique chez un petit mammifère de laboratoire, 20 caractérisé en ce qu'il comprend : - un dispositif de pléthysmographie du thorax par inductancemétrie comportant deux spires extensibles électriquement conductrices solidaires d'un vêtement élastique ajustable au tronc dudit mammifère, - un dispositif d'acquisition du signal de variation de section de chaque spire, 25 - un processeur configuré pour calculer le débit aortique sous-diaphragmatique instantané dudit mammifère, à partir desdits signaux de variation de section de chaque spire et à partir d'un modèle fonctionnel du système cardiorespiratoire selon lequel les échanges de sang entre le thorax et le reste du corps dudit mammifère consistent en une sortie de sang par l'aorte 30 abdominale au niveau sous-diaphragmatique et en une entrée de sang par la veine cave inférieure. Les performances métrologiques de cette mesure par pléthysmographie thoracique par inductance (PTI) sont dictées par les niveaux de volumes à mesurer, de quelques dizaines de microlitres pour les volumes sanguins chassés dans l'aorte à chaque 35 battement cardiaque chez le petit animal, jusqu'à quelques millilitres chez les lagomorphes, et par les caractéristiques dynamiques de la fonction physiologique d'intérêt (fréquence cardiaque de 2 à 10 Hz, selon l'espèce). Ces contraintes métrologiques sont plus drastiques que celles dictées par la pléthysmographie respiratoire par inductance 3040283 3 (PRI), pour laquelle les volumes sont de quelques centaines de millilitres et les fréquences physiologiques plus faibles ( REVENDICATIONS1. - Dispositif de mesure non-invasive du débit aortique au niveau sous-diaphragmatique chez un petit mammifère de laboratoire, en particulier vigile et non contraint, caractérisé en ce qu'il comprend : un dispositif de pléthysmographie du thorax par inductancemétrie comportant deux spires extensibles (2, 3) électriquement conductrices solidaires d'un vêtement élastique (1) ajustable au tronc dudit mammifère (A), un dispositif (4) d'acquisition du signal de variation de section de chaque spire, un processeur (6) configure pour calculer le débit aortique sous- diaphragmatique instantané dudit mammifère,_.à--partir desdits signaux de variation de section de chaque spire et à partir d'un modèle fonctionnel du système cardio-respiratoire selon lequel les échanges de sang entre le thorax et le reste du corps dudit mammifère consistent en une sortie de sang par l'aorte abdominale au niveau sous-diaphragmatique et en une entrée de sang par la veine cave inférieure. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le diamètre de chaque spire (2, 3) à l'état libre est compris entre 2 et 15 cm-et/ou l'espace entre lesdites spires est 20 compris entre 0,5 et 5 cm. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel les spires {2, 3) sont conformées en zigzag et, à l'état libre, la période spatiale des zigzags est comprise entre 0,5 et 1,5 cm et/ou l'amplitude desdits zigzags est comprise entre 0,5 et 3 cm. 25 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant en outre une spire (5) solidaire dudit vêtement (1) destinée à entourer l'abdomen du mammifère (A) de sorte à effectuer une mesure de pléthysmographie respiratoire par inductancemétrie. 30 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant en outre un capteur electrocardiographique solidaire dudit vêtement. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, comprenant en outre un accéléromètre solidaire dudit vêtement. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, comprenant en outre un microphone solidaire dudit vêtement, ledit microphone étant destiné à enregistrer les sons cardiaques du mammiffire. 8. Procédé de mesure non-invasive du débit aortique au niveau sousieeeragmatique chez un petit mammifère de laboratoire, caractérisé en ce qu'il 5 comprend - racquisition d'un signal de pléthysmographie thoracique par inductancemétrie au moyen de deux spires extensibles (2, 3) électriquement conductrices solidaires d'un vêtement élastique (1) ajustable au tronc dudit mammifère (A), - l'extraction, à-partir dudit signal plethysmographique, de la composante cardiaque 10 des variations de volume du thorax et la déduction du débit aortique sous-diaphragmatique sur la base d'un modèle fonctionnel du système carclio-respiratoire selon lequel les échanges de sang entre le thorax et le reste du corps dudit mammifère consistent en une sortie de sang par l'aorte abdominale au niveau sous-diaphragmatique et en une entrée de sang par la veine cave inférieure. 15 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le débit aortique sous-diaphragmatique (DA, d) est déterminé à partir de la formule : DAO, sd (O = - dVbt (t) l dt + où t est le temps, Vbt (t) est la, composante cardiaque des variations de volume du 20 thorax et Q, est le débit cardiaque moyen dudit mammifère. 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel on détermine le débit cardiaque moyen (Qc) en calculant la moyenne du signal dVbt (t) / dt sur le dernier tiert-TT) du cycle cardiaque dudit mammifère et en assignant ladite valeur moyenne au débit cardiaque 25 moyen, 1. Procédé selon l'une des revendications 8 à 10, dans lequel on acquiert en outre une mesure de pléthysmographie respiratoire par inductancemetrie dudit mammifère. 12. Procédé selon l'une des revendications 8 à 11, dans lequel on acquiert en outre un électrocardiogramme dudit mammifère et l'on tient compte du signal électrocardiographique dans l'extraction de la composante cardiaque des variations de volume du thorax. 30 35 13. Procédé selon l'une des revendications 8 à 12, dans lequel on acquiert en outre un signal accélérométrique représentatif d'une activité dudit mammifère et l'on tient compte dudit signal accélérométrique dans l'extraction de la composante cardiaque des variations de volume du thorax. 14. Procédé selon l'une des revendications 8 à 13, dans lequel on enregistre en outre les sons cardiaques dudit mammifère au moyen d'un microphone et l'on tient compte dudit signal sonore dans l'extraction de la composante cardiaque des variations de volume du thorax.