Procédé de mesure de la pression d'un liquide interne dans un organisme vivant
et dispositif pour la mise en oeuvre du procédé
L'objet de l'invention est un procédé de mesure de la pression d'un liquide interne dans un organisme vivant selon lequel on met en communication ledit liquide interne avec un circuit externe contenant un second liquide compatible avec le premier, lesdits liquides étant en contact et on mesure la pression du second liquide en un point donné du circuit externe, et un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé.
Ce procédé et ce dispositif sont applicables à la mesure de la pression artérielle par la méthode dite sanglante et d'une façon plus générale, à la mesure de toutes les pressions régnant dans les organes du système cardio-vasculaire chez l'homme ou chez l'animal de laboratoire.
La mesure des pressions régnant dans les organes de l'appareil circulatoire est l'une des investigations les plus importantes et le plus fréquemmment pratiquées en médecine. On mesure principalement la pression dans le système artériel (pression artérielle ou tension artérielle).
En médecine hospitalière, on mesure aussi la pression veineuse. En cardiologie, en chirurgie cardiaque, on mesure encore les pressions régnant dans les diverses cavités cardiaques, soit au cours d'opérations cardiaques, soit au cours d'investigations spéciales, appelées cathétérisme cardiaque . Dans la recherche scientifique médicale, les pressions sont très souvent mesurées à n'importe quel endroit du système cardio-vasculaire.
Dans le système artériel, le débit sanguin est pulsatile. Cette particularité permet une estimation approximative de la pression artérielle par des moyens indirects, purement externes, moyens dits non sanglants : on exerce une contrepression sur les tissus mous qui entourent une grosse artère (par exemple au bras) au moyen d'une manchette à air; lorsque cette contrepression externe parvient juste à empcher le passage des ondées pulsatiles, on peut admettre que la contrepression est égale à la pression maximale des ondées pulsatiles sur les parois artérielles. Cette mesure de pression est approximative. mais elle suffit pour de nombreuses circonstances.
Cependant. lorsque l'appareil cardio-vasculaire est gravement tcuché dans sa fonction (dans le choc par exemple), la mesure de la pression artérielle par cette voie devient difficile, imprécise, voire tout à fait impossible. Lorsqu'on veut obtenir une mesure plus exacte de la pression artérielle, ou encore lorsqu'on veut mesurer la pression artérielle moyenne (intégrale de toutes les pressions instantanées) ou encore lorsque l'état du malade a gravement affecté la fonction de l'appareil circulatoire au point de rendre la mesure de la pression arté rielle impossible par voie externe, il faut recourir à des méthodes de mesures dites sanglantes .
La mesure des pressions régnant dans tous les autres organes du système cardio-vaculaire n'est possible que par des méthodes dites sanglantes .
Ainsi, la fig. 1 illustre un procédé connu de mesures de la pression artérielle chez l'homme par voie sanglante.
Dans une artère 1, on introduit l'extrémité d'une canule métallique 2 ou d'une aiguille hypodermique ou encore d'un tube en matière synthétique (cathéter). Pour simplifier l'exposé, nous dirons simplement canule pour désigner tout instrument introduit dans l'artère, étant entendu que cet instrument peut tre une canule, une simple aiguille ou un cathéter. L'extrémité libre de la canule est reliée par une tubulure de connexion 3 à une tte manométrique 4 reliée elle-mme à un électromanomètre 5 par une connexion électrique 6. Le circuit externe formé par la canule 2, la tubulure de connexion 3 et la chambre de mesure du manomètre 4 est rempli d'une solution d'eau salée isotonique au plasma sanguin.
La pression régnant dans l'artère 1 se transmet jusqu'à la tte manométrique 4 qui transforme la quantité de pression en un signal électrique, transmis à l'électromano mètre 5. où ce signal est traité, puis actionne l'aiguille 7 d'un galvanomètre qui indique la pression. Un système d'étalonnage permet une estimation très exacte de la pression à mesurer. De l'électromanomètre 5, le signal peut tre dérivé sur un oscilloscope ou un dispositif enregistreur 8. ce qui permet. non seulement de mesurer la pression. mais encore son évolution au cours du temps et d'obtenir ainsi une courbe de pression 9 sur une bande 10 montée sur des rouleaux 11.
Quel que soit l'instrument 2 introduit dans l'artère. le sang pénètre peu à peu dans la lumière de la canule par le fait mme du caractère pulsatile des pressions à mesurer. ainsi que par l'effet de l'imperfection des raccords et des robinets. Ce sang s'y coagule. et s'oppose ainsi rapidement à la transmission de la pression. Après quelques minutes déjà, la mesure de pression devient inexacte. puis impossible. Pour remédier à cet inconvénient, il est donc nécessaire de a purger périodiquement le système en injectant un liquide de rinçage au travers de la tubulure 3 et de la canule 2. Un robinet 12 permet de connecter la canule artérielle 2 alternativement sur la tte manométrique 4 puis sur un circuit de rinçage 13 qui comporte une seringue de rinçage 14.
Mais alors, pendant l'opération de rinçage, la mesure de pression est interrompue, puisque la chambre manométrique est déconnectée de la canule pour permettre le rinçage. Il est donc nécessaire d'interrompre périodiquement la mesure de la pression, à savoir chaque fois que la canule doit tre purgée, en pratique toutes les quelques minutes.
Les caractères de la mesure de pression par voie sanglante sont donc: grande précision de la mesure, possibilité de mesurer la pression moyenne, possibilité d'obtenir une courbe de pression, possibilité de mesurer la pression artérielle mme lorsque cette mesure est devenue impossible par voie externe. Mais cette mesure ne peut pas tre continue. elle peut seulement tre intermittente: en pratique. cette mesure se fait seulement à l'instant d'une manipulation lorsque l'opérateur passe de la position rinçage à la position mesure du robi- net à trois voies 12.
Ce dernier inconvénient est majeur. La nécessité d'une manipulation au moment de la mesure de pression rend l'automation de cette mesure compliquée et difficile.
Par ailleurs. le caractère intermittent de la mesure de pression empche l'utilisation des techniques dites san glantes pour la construction d'appareils qui assurent la mesure et la surveillance continues de la pression à surveiller (moniteurs).
Le but de l'invention est de fournir un procédé et un dispositif de mesure qui permettent des mesures de pression continues par voie sanglante.
Pour cela. le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'on provoque une circulation continue du second liquide dans au moins une partie du circuit externe comprenant la zone de contact entre les deux liquides.
Le dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend un circuit externe à volume constant rempli du second liquide et reliant entre eux un appareil de mesure de pression. une canule destinée à tre introduite dans l'organisme vivant pour assurer la communication entre le liquide interne et le second liquide et un organe d'alimentation continue du circuit externe en second liquide.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, divers modes de mise en oeuvre du procédé et représente diverses formes d'exécution du dispositif.
La fig. 1 est une vue schématique d'un dispositif déjà connu de mesure intermittente de la pression artérielle:
la fig. 2 est une vue schématique d'une première forme d'exécution du dispositif selon l'invention;
la fig. 3 est une vue schématique d'une seconde forme d'exécution, et
la fig. 4 est une vue schématique partielle d'une troisième forme d'exécution.
A la fig. 2. on voit schématiquement représenté. un circuit manométrique comprenant une tte manométrique 15 reliée à un électromanomètre 16 par une connexion électrique 17. Un appareil enregistreur 18 analogue à l'appareil 8 de la fig. 1, reçoit également les indications fournies par la tte 15. Celle-ci est connectée à une canule intra-artérielle 19 par une tubulure de connexion 20. Le circuit est donc en état de mesurer la pression (Pa) qui règne dans l'artère 1. Entre la chambre de mesure 55 de la tte manométrique 15 et la canule 19 est disposée une dérivation en T 21 sur laquelle est con becté un circuit de rinçage 22. Ce circuit de rinçage aboutit à une pompe à injection 23.
La pompe 23 com- prend un cylindre 24. un piston 25 amovible et stérilisable ainsi que le cylindre 24, un moteur électrique synchrone 26 fixé au cylindre 24 et qui, par un mécanisme de démultiplication 27 provoque un avancement continu et invariable d'un buttoir 28. Celui-ci assure l'avancement du piston 25 de la pompe. Le mécanisme de démultiplication 27 est construit d'une manière telle qu'aucun mouvement de recul du piston 25 n'est possible pendant la durée de la mesure. Le mécanisme 27 est pourvu d'un changement de vitesse de sorte qu'une vitesse faible peut alterner avec une vitesse grande. cette dernière étant environ 500 à 1000 fois plus grande que la petite vitesse. Le dispositif de changement de vitesse peut comprendre un jeu d'engrenages et un embrayage magnétique.
Il est également construit d'une manière telle que pendant le passage de la petite à la grande vitesse et vice versa, aucun mouvement de recul n'est possible. La grande vitesse est utilisée pour des opérations de rin çage rapide (après un prélèvement de sang par la canule. par exemple). La vitesse faible est utilisée pour la mesure continue des pressions. Le débit de rinçage, engendré par la pompe 23 est absolument invariable. Il est réglable au départ, mais reste ensuite absolument invariable. une fois la vitesse choisie. Pour les usages prévus du dispositif. la vitesse d'avancement du buttoir 28 est de l'ordre de 1 à 3 mmIli, ce qui provoque un débit de rinçage de l'ordre de 0,5 à 1,5 ml;h. Le matériel de la pompe et de la tubulure de connexion est inextensible.
Une fois la pompe mise en marche. aucun retour en arrrière, si petit fût-il, n'est plus possible pour la colonne liquidienne, qui occupe l'ensemble des circuits.
On sait que les valeurs des pressions et des débits d'un fluide qui s'écoule dans un tube en régime laminaire sor égides par la loi de Poiseuille. Par le débit qu'elle engendre au travers du tube de connexion 20 et de la canule 19, la pompe 23 crée une chute de pression dP à l'intérieur de ces é1éments. Au point de vue de la mesure des pressions par la tte manométrique 15, cette chute de pression s'ajoute à la pression mesurée en 15 au niveau de la tte manométrique. Il régnera à cet endroit une pression représentant la somme Pa + dP. En vertu de la loi de Poiseuille, dP est invariable puisque le débit de la pompe est invariable. Ainsi, la chute de pression dP, créée par le rinçage du circuit, peut tre soustraite une fois pour toutes de la pression indiquée par l'électro manomètre 16.
Pratiquement, cette chute de pression dP est créée entièrement dans la canule 19 qui est le seul élément du circuit de rinçage devant nécessairement présenter un diamètre réduit. Elle n'atteindra des valeurs importantes que dans le cas où on utilise comme canule un cathéter de grande longueur. Normalement, la chute de pression dP est de l'ordre de 0,2 à 0,5 %, de la pression mesurée et peut souvent tre négligée. Pour les usages où une mesure très exacte doit avoir lieu, dP est mesurée et une correction est établie en conséquence.
Une fois en place, le système est capable de mesurer la pression artérielle pendant 48 h., et plus, sans aucune discontinuité dans cette mesure, et sans qu'aucune manipulation manuelle ou automatique ne soit nécessaire.
La forme d'exécution représentée à la fig. 3 évite en outre un inconvénient majeur de tous les systèmes actuellement disponibles pour pratiquer la mesure de la pression artérielle par voie sanglante: la nécessité de devoir stériliser l'ensemble du circuit. Ainsi, à la fig. 1. la tte manométrique 4 communique directement avec le milieu sanguin, de sorte que sa chambre de mesure doit tre rendue stérile, ce qui doit tre fait par désinfection chimique. Ordinairement la tte manométrique est désassemblée du reste du circuit, immergée dans une solution désinfectante, puis purgée stérilement avec une solution salée isotonique stérile. Après cette désinfection. le circuit doit tre réassemblé stérilement. En fin d'opération, tous les organes du circuit doivent tre désassemblés, nettoyés séparément, réimperméabilisés par de la graisse de silicone, puis réassemblés.
Toute mesure de pression par voie sanglante qui utilise selon un procédé connu un manomètre électronique, implique ainsi un très important service de parc (environ 1 h de travail avant et après la mesure de pression), ce qui réduit considérablement les possibilités d'utilisation de tels systèmes.
On peut à la fois améliorer les conditions de stérilité, simplifier le montage, réduire à l'extrme le travail de parc et enfin protéger la tte manométrique contre tout heurt et toute fausse manoeuvre en séparant le circuit de la tte manométrique du circuit de rinçage.
Dans la forme d'exécution de la fig. 3, le circuit de rinçage, qui doit tre stérilisable, est séparé du circuit manométrique au moyen d'un échangeur de pression 29.
Cet échangeur est construit en acier inoxydable. I1 est donc inextensible. I1 est séparé en deux compartiments 30 et 31 par une cloison déformable 32. Par cette cloison, toute variation de pression se produisant dans l'un des compartiments se transmet instantanément à l'autre compartiment, sans qu'il puisse se produire aucun passage de liquide de l'un des compartiments à l'autre. Cette disposition permet de restreindre considérablement le travail de stérilisation, puisque le circuit manométrique n'a plus besoin d'tre stérilisé, et peut tre assemblé et rempli d'eau distillée normale une fois pour toutes.
L'échangeur de pression 29 est constitué de deux pièces métalliques identiques 33 et 34 qui sont assemblées l'une contre l'autre symétriquement par des vis et des écrous 35. En variante, les écrous pourraient tre du type à ailettes afin de faciliter le démontage. Les pièces 33 et 34 présentent toute deux une face interne plane dans laquelle est pratiquée une creusure légèrement sphérique qui délimite dans chaque pièce un des compartiments 30 et 31. La cloison 32 se compose de deux membranes minces en latex fin tendues chacune contre la face interne plane de l'une des pièces 33 ou 34. Chaque membrane est assujettie à la pièce qui la porte, par exemple, par une bride de serrage et une rondelle (non représentée).
Les pièces 33 et 34 sont percées chacune d'un canal adducteur 36 et d'un canal adducteur 37, le canal 36 de la pièce 34 étant connecté à la tubulure 22 et le canal 37 de cette mme pièce 34 étant connecté à la tubulure 20. Le canal 36 de la pièce 33 est fermé par un robinet 58 alors que le canal 37 est connecté à une tubulure 38 reliant l'échangeur de pression à la tte manométrique 15. Les deux pièces 33 et 34 sont assemblées l'une contre l'autre de manière que les deux membranes qui constituent la cloison 32 se touchent sur toute leur surface. L'échangeur de pression peut tre démonté et séparé en ses deux moitiés sans qu'il soit nécessaire de vider le circuit manométrique.
L'ensemble des tubulures réunissant la pompe à injection constante 23 à la canule 19, toutes les tubulures de connexion du circuit manométrique, de mme que tous les organes des circuits manométrique et de rin çage sont en matériel inextensible. De ce fait, toute variation de pression se produisant à n'importe quel point du système se transmet aussitôt à toutes les parties des circuits, de part et d'autre de la cloison 32. Ainsi. toute variation de pression se produisant au niveau de l'artère canulée se transmet instantanément à tous les points des deux circuits et donc à la tte manométrique.
Cette transmission est très fidèle. En effet, les ttes manomériques électroniques habituellement utilisées dans de tels circuits ont un déplacement de volume extrmement petit pour une grande variation de pression. La cloison séparatrice est donc destinée à subir des déplacements infinitésimaux mme pour des variations de pression importantes. En pratique, les variations de pression qui doivent tre mesurées par un tel circuit sont de l'ordre de 0,002 à 0,2 atm. Pour de telles variations de pression, le déplacement de la cloison est de l'ordre de 1 à 100 millionièmes de mm. C'est dire que mme une cloison relativement rigide transmettra infailliblement la pression d'un compartiment à l'autre. Une cloison fabriquée en matériel élastique la transmettra de manière très fidèle.
Le cas échéant, cette cloison pourrait tre métallique.
Les avantages de cette variante sont considérables: tous les organes du circuit manométrique: tte manométrique et la majeure partie de la robinetterie n'ont plus besoin d'tre stérilisés. ils peuvent tre assemblés une fois pour toutes et installés à demeure avec l'électromanomètre dans un seul et mme boîtier.
On peut naturellement construire une chambre d'échange de pression beaucoup plus simple, ne comportant qu'une membrane, pour les appareils pour lesquels on prévoit seulement une désinfection chimique du circuit de rinçage. Le circuit de rinçage et la chambre échangeuse de pression peuvent également tre utilisés avec un circuit manométrique non électronique, comprenant par exemple un manomètre à eau ou à colonne de mercure. Il suffit pour cela que la chambre échangeuse de pression soit de grand volume avec une membrane séparatrice très souple et de grande surface: les manomètres à eau ou à colonne de mercure impliquent un déplacement de volume plus important pour une variation de pression donnée, puisque c'est l'ascension du niveau de mercure ou du niveau d'eau dans une colonne de mercure ou une colonne d'eau qui indique une mesure de pression.
En médecine, on appelle < moniteur un dispositif habituellement électronique, capable de mesurer en permanence une ou plusieurs fonctions vitales telles que température corporelle. fréquence cardiaque, fréquence respiratoire, pression artérielle, etc., et capable d'effectuer une surveillance permanente de la ou des fonctions vitales mentionnées dans ce sens qu'un dispositif d'alarme est déclenché lorsque la fonction vitale surveillée s'écarte des limites fixées à l'avance; par exemple lorsque la fréquence cardiaque dépasse la limite supérieure ou tombe en dessous de la limite inférieure que l'on a fixées à l'avance. Un moniteur est donc un dispositif de mesure complété par un dispositif d'alarme actionné par le dispositif de mesure.
Un moniteur implique obligatoirement un dispositif de mesure tel que la fonction vitale à surveiller soit mesurée de manière sûre et de manière conllnîe. Il est aisé de mesurer en permanence la température corporelle, la fréquence respiratoire, la fréquence cardiaque, le pH sanguin, car il est aisé de construire des dispositifs électroniques ou électromécaniques qui transforment chacun de ces paramètres en un signal électrique continu, qui peut tre traité par un appareil électronique et actionner un dispositif d'alarme.
Il n'en va pas de mme pour la mesure de la pression artérielle, pour laquelle seuls des systèmes qui effectuent la mesure de manière périodique (au mieux une fois par minute), par voie non sanglante sont connus. Ils donnent des résultats satisfaisants chez le sujet sain, mais sont imprécis et mme inutilisables lorsque l'appareils cir culatoire est gravement altéré dans sa fonction.
Le dispositif représenté à la fig. 3 constitue un moniteur pour la pression artérielle. Il rend possible la mesure de la pression artérielle par voie sanglante (seule valable lorsque l'appareil cardio-vasculaire est détérioré), sur de longues périodes de temps, et de façon continue. Dans ce dispositif, l'échangeur de pression 29 est situé au centre d'une étoile formée par la tubulure d'alimentation 22 qui provient de la pompe 23, la tubulure 20 qui relie l'échangeur 29 à la canule 19 comme dans le dispositif de la fig. 2 et le circuit auxiliaire 38 qui relie l'échangeur de pression 29 à la tte manométrique 15. Comme on le voit, cette tte manométrique comprend une dérivation 39 pourvue d'un robinet 40 relié à une tubulure souple 41 qui se termine par un pot d'équilibrage 42. Celui-ci présente un niveau libre 43.
Il peut tre réglé en hauteur et permet de mettre à zéro l'appareil de mesure. Il suffit pour cela de régler le niveau 43 de façon qu'il soit à une hauteur standard qui coïncide généralement avec le codeur du sujet dont on mesure la pression.
La tte manométrique 15 est reliée par une connexion électrique 44 à un moniteur 45 qui comprend dans un mme boîtier des organes capables de traiter les signaux reçus par la connexion 44, d'indiquer en permanence la pression artérielle sur un cadran 46, de montrer en permanence la courbe de la pression sur un oscilloscope 47 et d'intégrer les pics de variation de pression de façon à donner la fréquence cardiaque sur un cadran 48. Le moniteur 45 peut tre équipé d'un enregistreur comme l'enregistreur 18 de la fig. 2, ainsi que de dispositifs d'alarme actionnés par des signaux transmis dans la ligne 44.
Dans le dispositif de la fig. 3, la tubulure 38 traverse un robinet 49 qui permet de décharger le circuit auxiliaire et ainsi de protéger la tte manométrique 15 contre des afflux de pression trop importants qui pourraient se produire, par exemple au moment où l'on effectue un prélèvement de sang.
En variante. la tubulure 22 pourrait tre raccordée à une réserve de liquide de façon à permettre de remplir à nouveau la pompe 23 en ramenant le piston 25 dans sa position initiale après que le liquide contenu dans le cylindre 24 a été entièrement refoulé par la canule 19.
Dans une troisième forme d'exécution encore, (fig.
4), la pompe 23 est remplacée par un organe d'alimentation entièrement statique fonctionnant sous une pression positive. Cet organe d'alimentation est constitué par un récipient ouvert 50 dans le fond duquel est raccordée une tubulure 51. Celle-ci est reliée à la tubulure 22 du circuit d'alimentation par un tube capillaire 52 dont la longueur et le diamètre sont déterminés de telle façon que sous l'effet de la pression due à la colonne liquidienne située entre le tube 52, placé horizontalement, et le niveau libre du second liquide dans le récipient 50 le débit qui traverse le capillaire 52 corresponde à celui qu'il est nécessaire d'introduire dans le circuit externe pour empcher la pénétration du sang dans la canule 19.
Le niveau dans le récipient 50 peut tre maintenu au moyen d'un goutte-à-goutte 53.
La tte manométrique 15 et les autres éléments du dispositif sont semblables à ceux qui sont représentés à la fig. 2. Bien entendu, un tel dispositif pourrait aussi tre combiné à un échangeur de pression comme l'échan- geur 29 de la fig. 3.
Dans une réalisation pratique, on a constaté que le tube capillaire 52 pouvait tre constitué d'un tube d'acier inoxydable de l/10emm de diamètre interne et d'environ 30 cm de longueur. Lorsque ce tube était raccordé par la tubulure 51 à un récipient 50 dans lequel le niveau libre se trouvait à environ 2 m au-dessus du tube 52, les variations de pression dans le circuit externe 20 ne se transmettaient pratiquement pas jusqu'au récipient 50. En revanche, le débit de liquide introduit dans le circuit 20 atteignait environ 30cm3 par jour. Bien entendu, la longueur du tube capillaire 52 ainsi que la hauteur du récipient 50 au-dessus de ce tube capillaire peuvent tre modifiées selon les besoins.
REVENDICATIONS
I. Procédé de mesure de la pression d'un liquide interne dans un organisme vivant, selon lequel on met en communication ledit liquide interne avec un circuit externe contenant un second liquide compatible avec le premier, lesdits liquides étant en contact et on mesure la pression du second liquide en un point donné du circuit externe, caractérisé en ce qu'on provoque une circulation continue du second liquide dans au moins une partie du circuit externe comprenant la zone de contact entre les deux liquides.
Method for measuring the pressure of an internal liquid in a living organism
and device for implementing the method
The object of the invention is a method for measuring the pressure of an internal liquid in a living organism according to which said internal liquid is placed in communication with an external circuit containing a second liquid compatible with the first, said liquids being in communication. contact and the pressure of the second liquid at a given point of the external circuit is measured, and a device for implementing the method.
This method and this device are applicable to the measurement of arterial pressure by the so-called bloody method and more generally, to the measurement of all the pressures prevailing in the organs of the cardiovascular system in humans or in humans. laboratory animal.
The measurement of the pressures prevailing in the organs of the circulatory system is one of the most important and most frequently performed investigations in medicine. We mainly measure the pressure in the arterial system (blood pressure or blood pressure).
In hospital medicine, venous pressure is also measured. In cardiology, in cardiac surgery, the pressures reigning in the various cardiac chambers are still measured, either during cardiac operations or during special investigations, called cardiac catheterization. In medical scientific research, pressures are very often measured anywhere in the cardiovascular system.
In the arterial system, the blood flow is pulsatile. This peculiarity allows an approximate estimate of the arterial pressure by indirect means, purely external, so-called non-bloody means: a back pressure is exerted on the soft tissues surrounding a large artery (for example in the arm) by means of an air cuff ; when this external backpressure just manages to prevent the passage of the pulsatile waves, we can assume that the backpressure is equal to the maximum pressure of the pulsatile waves on the arterial walls. This pressure measurement is approximate. but it is sufficient for many circumstances.
However. when the cardiovascular system is seriously affected in its function (in shock, for example), the measurement of arterial pressure by this route becomes difficult, imprecise, or even completely impossible. When you want to get a more exact measurement of the arterial pressure, or when you want to measure the mean arterial pressure (integral of all instantaneous pressures) or when the patient's condition has seriously affected the function of the device circulatory to the point of making the measurement of the arterial pressure impossible externally, it is necessary to resort to so-called bloody measurement methods.
The measurement of the pressures prevailing in all the other organs of the cardio-vacular system is only possible by so-called bloody methods.
Thus, FIG. 1 illustrates a known method for measuring blood pressure in humans by blood.
In an artery 1, the end of a metal cannula 2 or of a hypodermic needle or else of a synthetic material tube (catheter) is introduced. To simplify the description, we will simply say cannula to designate any instrument introduced into the artery, it being understood that this instrument can be a cannula, a simple needle or a catheter. The free end of the cannula is connected by a connection tube 3 to a manometric head 4 itself connected to an electromanometer 5 by an electrical connection 6. The external circuit formed by the cannula 2, the connection tube 3 and the The measuring chamber of the manometer 4 is filled with a salt water solution isotonic with blood plasma.
The pressure prevailing in artery 1 is transmitted to the manometric head 4 which transforms the quantity of pressure into an electrical signal, transmitted to the electrometer 5. where this signal is processed, then actuates the needle 7 of a galvanometer which indicates the pressure. A calibration system allows a very exact estimate of the pressure to be measured. From the electrometer 5, the signal can be derived on an oscilloscope or a recording device 8, which makes it possible. not only to measure the pressure. but also its evolution over time and thus obtain a pressure curve 9 on a strip 10 mounted on rollers 11.
Regardless of the instrument 2 introduced into the artery. the blood gradually enters the lumen of the cannula by the very fact of the pulsatile nature of the pressures to be measured. as well as by the effect of imperfection of fittings and valves. This blood coagulates there. and thus rapidly opposes the transmission of pressure. After a few minutes already, the pressure measurement becomes inaccurate. then impossible. To remedy this drawback, it is therefore necessary to periodically purge the system by injecting a rinsing liquid through the tubing 3 and the cannula 2. A valve 12 allows the arterial cannula 2 to be connected alternately on the manometric head 4 then on a rinsing circuit 13 which comprises a rinsing syringe 14.
But then, during the rinsing operation, the pressure measurement is interrupted, since the manometric chamber is disconnected from the cannula to allow rinsing. It is therefore necessary to interrupt the measurement of the pressure periodically, namely each time the cannula must be purged, in practice every few minutes.
The characteristics of blood pressure measurement are therefore: high measurement precision, possibility of measuring the mean pressure, possibility of obtaining a pressure curve, possibility of measuring arterial pressure even when this measurement has become impossible by means of external. But this measurement cannot be continued. it can only be intermittent: in practice. this measurement is made only at the instant of a manipulation when the operator switches from the rinsing position to the measurement position of the three-way valve 12.
This last drawback is major. The need for manipulation at the time of the pressure measurement makes the automation of this measurement complicated and difficult.
Otherwise. the intermittent nature of the pressure measurement prevents the use of so-called blood techniques for the construction of devices which ensure the continuous measurement and monitoring of the pressure to be monitored (monitors).
The aim of the invention is to provide a method and a measuring device which allow continuous blood pressure measurements.
For it. the method according to the invention is characterized in that a continuous circulation of the second liquid is caused in at least part of the external circuit comprising the contact zone between the two liquids.
The device is characterized in that it comprises an external circuit at constant volume filled with the second liquid and interconnecting a pressure measuring device. a cannula intended to be introduced into the living organism to ensure communication between the internal liquid and the second liquid and a continuous supply member of the external circuit with second liquid.
The appended drawing illustrates, by way of example, various embodiments of the method and represents various embodiments of the device.
Fig. 1 is a schematic view of an already known device for intermittent blood pressure measurement:
fig. 2 is a schematic view of a first embodiment of the device according to the invention;
fig. 3 is a schematic view of a second embodiment, and
fig. 4 is a partial schematic view of a third embodiment.
In fig. 2. we see schematically represented. a manometric circuit comprising a manometric head 15 connected to an electromanometer 16 by an electrical connection 17. A recording device 18 similar to the device 8 of FIG. 1, also receives the indications supplied by the head 15. The latter is connected to an intra-arterial cannula 19 by a connection tube 20. The circuit is therefore in a state of measuring the pressure (Pa) which prevails in the artery 1. Between the measuring chamber 55 of the manometric head 15 and the cannula 19 is disposed a T-shaped branch 21 to which is connected a rinsing circuit 22. This rinsing circuit leads to an injection pump 23.
The pump 23 comprises a cylinder 24. a removable and sterilizable piston 25 as well as the cylinder 24, a synchronous electric motor 26 fixed to the cylinder 24 and which, by a reduction mechanism 27 causes a continuous and invariable advance of a stopper. 28. This ensures the advancement of the piston 25 of the pump. The reduction mechanism 27 is constructed in such a way that no backward movement of the piston 25 is possible during the duration of the measurement. The mechanism 27 is provided with a speed change so that a low speed can alternate with a high speed. the latter being approximately 500 to 1000 times greater than the low speed. The gear change device may include a set of gears and a magnetic clutch.
It is also constructed in such a way that during the change from low to high speed and vice versa, no backward movement is possible. The high speed is used for rapid rinsing operations (after drawing blood through the cannula, for example). Low speed is used for continuous pressure measurement. The rinsing flow generated by the pump 23 is absolutely invariable. It is adjustable at the start, but then remains absolutely invariable. once the speed is chosen. For the intended uses of the device. the forward speed of the stopper 28 is of the order of 1 to 3 mmII, which causes a rinsing flow rate of the order of 0.5 to 1.5 ml; h. The material of the pump and the connection tubing is inextensible.
Once the pump is started. no turning back, however small, is no longer possible for the liquid column, which occupies all the circuits.
It is known that the values of the pressures and flow rates of a fluid flowing in a tube in laminar regime sor aegis by Poiseuille's law. By the flow which it generates through the connection tube 20 and the cannula 19, the pump 23 creates a pressure drop dP inside these elements. From the point of view of the pressure measurement by the pressure head 15, this pressure drop is added to the pressure measured at 15 at the pressure head. There will reign at this point a pressure representing the sum Pa + dP. According to Poiseuille's law, dP is invariable since the pump flow rate is invariable. Thus, the pressure drop dP, created by rinsing the circuit, can be subtracted once and for all from the pressure indicated by the electro-manometer 16.
In practice, this pressure drop dP is created entirely in the cannula 19 which is the only element of the rinsing circuit which must necessarily have a reduced diameter. It will only reach high values if a very long catheter is used as a cannula. Normally, the pressure drop dP is of the order of 0.2 to 0.5% of the measured pressure and can often be neglected. For uses where a very exact measurement must take place, dP is measured and a correction is made accordingly.
Once in place, the system is capable of measuring blood pressure for 48 hours and more, without any discontinuity in this measurement, and without any manual or automatic manipulation being necessary.
The embodiment shown in FIG. 3 also avoids a major drawback of all the systems currently available for measuring blood pressure by blood: the need to have to sterilize the entire circuit. Thus, in fig. 1. the manometric head 4 communicates directly with the blood medium, so that its measuring chamber must be made sterile, which must be done by chemical disinfection. Usually the manometric head is disassembled from the rest of the circuit, immersed in a disinfectant solution, and then sterilized with sterile isotonic saline solution. After this disinfection. the circuit must be reassembled sterilely. At the end of the operation, all the components of the circuit must be disassembled, cleaned separately, re-waterproofed with silicone grease, then reassembled.
Any blood pressure measurement which uses an electronic manometer according to a known method thus involves a very important park service (approximately 1 hour of work before and after the pressure measurement), which considerably reduces the possibilities of using such systems.
It is possible at the same time to improve the conditions of sterility, to simplify the assembly, to reduce to the extreme the work of park and finally to protect the pressure gauge head against any impact and any false operation by separating the circuit of the pressure gauge head from the rinsing circuit.
In the embodiment of FIG. 3, the rinsing circuit, which must be sterilizable, is separated from the manometric circuit by means of a pressure exchanger 29.
This exchanger is made of stainless steel. It is therefore inextensible. I1 is separated into two compartments 30 and 31 by a deformable partition 32. Through this partition, any pressure variation occurring in one of the compartments is transmitted instantly to the other compartment, without any passage of liquid from one compartment to the other. This arrangement makes it possible to considerably restrict the sterilization work, since the manometric circuit no longer needs to be sterilized, and can be assembled and filled with normal distilled water once and for all.
The pressure exchanger 29 consists of two identical metal parts 33 and 34 which are assembled against each other symmetrically by screws and nuts 35. As a variant, the nuts could be of the fin type in order to facilitate the disassembly. The parts 33 and 34 both have a flat internal face in which a slightly spherical recess is made which defines in each part one of the compartments 30 and 31. The partition 32 consists of two thin thin latex membranes each stretched against the internal face. plane of one of the parts 33 or 34. Each membrane is secured to the part which carries it, for example, by a clamping flange and a washer (not shown).
The parts 33 and 34 are each pierced with an adductor canal 36 and an adductor canal 37, the channel 36 of the part 34 being connected to the tube 22 and the channel 37 of this same part 34 being connected to the tube 20 The channel 36 of the part 33 is closed by a valve 58 while the channel 37 is connected to a pipe 38 connecting the pressure exchanger to the manometric head 15. The two parts 33 and 34 are assembled against each other. 'Another so that the two membranes which constitute the partition 32 touch each other over their entire surface. The pressure exchanger can be dismantled and separated into its two halves without it being necessary to empty the pressure circuit.
The set of pipes joining the constant injection pump 23 to the cannula 19, all the connection pipes of the manometric circuit, as well as all the members of the manometric and rinsing circuits are made of inextensible material. Therefore, any pressure variation occurring at any point in the system is immediately transmitted to all parts of the circuits, on either side of the partition 32. Thus. any pressure variation occurring at the level of the cannulated artery is transmitted instantaneously to all the points of the two circuits and therefore to the manometric head.
This transmission is very faithful. In fact, the electronic pressure gauges usually used in such circuits have an extremely small volume displacement for a large pressure variation. The separating partition is therefore intended to undergo infinitesimal displacements even for large pressure variations. In practice, the pressure variations which must be measured by such a circuit are of the order of 0.002 to 0.2 atm. For such pressure variations, the displacement of the partition is of the order of 1 to 100 millionths of a mm. This means that even a relatively rigid partition will infallibly transmit the pressure from one compartment to another. A partition made of elastic material will transmit it very faithfully.
Where appropriate, this partition could be metallic.
The advantages of this variant are considerable: all the components of the manometric circuit: the manometric head and most of the valves and fittings no longer need to be sterilized. they can be assembled once and for all and permanently installed with the electrometer in one and the same box.
It is of course possible to construct a much simpler pressure exchange chamber, comprising only one membrane, for devices for which only chemical disinfection of the rinsing circuit is provided. The rinsing circuit and the pressure exchange chamber can also be used with a non-electronic manometric circuit, comprising for example a water manometer or a mercury column. It suffices for this that the pressure exchange chamber is of large volume with a very flexible separating membrane and of large surface: the water or mercury column manometers imply a larger displacement of volume for a given pressure variation, since c is the rise in the level of mercury or water level in a column of mercury or a column of water which indicates a pressure measurement.
In medicine, a monitor is a device which is usually electronic and capable of continuously measuring one or more vital functions such as body temperature. heart rate, respiratory rate, blood pressure, etc., and capable of continuously monitoring the mentioned vital function (s) in the sense that an alarm device is triggered when the monitored vital function deviates from the set limits in advance; for example when the heart rate exceeds the upper limit or falls below the lower limit that has been set in advance. A monitor is therefore a measuring device completed by an alarm device actuated by the measuring device.
A monitor necessarily involves a measuring device such that the vital function to be monitored is measured in a safe and consistent manner. It is easy to continuously measure body temperature, respiratory rate, heart rate, blood pH, because it is easy to construct electronic or electromechanical devices which transform each of these parameters into a continuous electrical signal, which can be processed. by an electronic device and activate an alarm device.
The same is not true for the measurement of arterial pressure, for which only systems which perform the measurement periodically (at best once per minute), by bloodless route are known. They give satisfactory results in healthy subjects, but are imprecise and even unusable when the circulatory apparatus is seriously impaired in its function.
The device shown in FIG. 3 is a blood pressure monitor. It makes it possible to measure arterial pressure by blood (only valid when the cardiovascular system is deteriorated), over long periods of time, and continuously. In this device, the pressure exchanger 29 is located at the center of a star formed by the supply pipe 22 which comes from the pump 23, the pipe 20 which connects the exchanger 29 to the cannula 19 as in the device. of fig. 2 and the auxiliary circuit 38 which connects the pressure exchanger 29 to the manometric head 15. As can be seen, this manometric head comprises a bypass 39 provided with a valve 40 connected to a flexible pipe 41 which ends in a pot balancing 42. This has a free level 43.
It can be adjusted in height and makes it possible to zero the measuring device. It suffices for this to adjust level 43 so that it is at a standard height which generally coincides with the encoder of the subject whose pressure is being measured.
The manometric head 15 is connected by an electrical connection 44 to a monitor 45 which comprises, in the same box, members capable of processing the signals received by the connection 44, of permanently indicating the arterial pressure on a dial 46, of showing in permanently the pressure curve on an oscilloscope 47 and integrate the pressure variation peaks so as to give the heart rate on a dial 48. The monitor 45 can be equipped with a recorder like the recorder 18 of FIG. . 2, as well as alarm devices actuated by signals transmitted in line 44.
In the device of FIG. 3, the tubing 38 passes through a valve 49 which allows the auxiliary circuit to be unloaded and thus to protect the manometric head 15 against excessive pressure surges which could occur, for example at the time when a blood sample is taken.
As a variant. the pipe 22 could be connected to a liquid reserve so as to make it possible to refill the pump 23 by returning the piston 25 to its initial position after the liquid contained in the cylinder 24 has been completely discharged by the cannula 19.
In yet another third embodiment, (fig.
4), the pump 23 is replaced by a fully static feed member operating under positive pressure. This supply member consists of an open container 50 in the bottom of which is connected a tube 51. The latter is connected to the tube 22 of the supply circuit by a capillary tube 52 whose length and diameter are determined from such that under the effect of the pressure due to the liquid column located between the tube 52, placed horizontally, and the free level of the second liquid in the container 50, the flow rate which passes through the capillary 52 corresponds to that which is necessary introduce into the external circuit to prevent the penetration of blood into the cannula 19.
The level in the container 50 can be maintained by means of a drip 53.
The manometric head 15 and the other elements of the device are similar to those shown in FIG. 2. Of course, such a device could also be combined with a pressure exchanger such as the exchanger 29 in FIG. 3.
In a practical embodiment, it has been observed that the capillary tube 52 could consist of a stainless steel tube with an internal diameter of 1/10 mm and approximately 30 cm in length. When this tube was connected by the tubing 51 to a container 50 in which the free level was about 2 m above the tube 52, the pressure variations in the external circuit 20 were practically not transmitted to the container 50. On the other hand, the flow of liquid introduced into the circuit 20 reached approximately 30 cm3 per day. Of course, the length of the capillary tube 52 as well as the height of the container 50 above this capillary tube can be modified as required.
CLAIMS
I. Method for measuring the pressure of an internal liquid in a living organism, according to which said internal liquid is placed in communication with an external circuit containing a second liquid compatible with the first, said liquids being in contact and the pressure is measured. of the second liquid at a given point of the external circuit, characterized in that a continuous circulation of the second liquid is caused in at least part of the external circuit comprising the zone of contact between the two liquids.