FR2787008A1 - Dispositif de mesure de respiration - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un gilet inextensible dans le sens de la hauteur intégrant des spires thoracique (10) et abdominale (11) de mesure de respiration, et un capteur de position (30) indiquant la posture d'une personne portant le gilet.

Description

DISPOSITIF DE MESURE DE RESPIRATION

La présente invention concerne un appareil de surveillance de la respiration d'une personne, et plus

particulièrement un dispositif de mesure de la respiration.

On enregistre la respiration d'un patient pendant son sommeil pour détecter, par exemple, des apnées nocturnes qui

provoquent la fatigue du patient.

La figure 1 illustre une partie d'un enregistrement effectué avec des moyens couramment utilisés. Un signal DNZ est fourni par un capteur de pression nasale ou "lunette nasale". Une lunette nasale fournit une indication de débit absolu relativement précise. En effet, dans la surveillance de la respiration pendant le sommeil, on cherche à connaître la valeur absolue de la ventilation d'un patient, afin de déterminer, par

exemple, le degré de gravité des phases d'apnée.

La lunette nasale est généralement utilisée en combinaison avec d'autres capteurs servant à valider les mesures fournies par la lunette nasale. On utilise notamment un détecteur de débit nasal NEZ et un détecteur de débit buccal BOU qui fournissent des signaux purement qualitatifs, c'est-à-dire ne permettant pas de mesurer le débit respiré. Il s'agit le plus souvent de thermistances qui détectent la présence de flux d'air

chaud (expiration) et froid (inspiration).

Le détecteur de débit buccal BOU est utilisé pour

confirmer que le patient respire exclusivement par le nez ou non.

En effet, lorsque le patient respire par la bouche, le signal DNZ de la lunette nasale n'est plus représentatif du débit respiré total. Comme le montre la figure 1, le détecteur buccal BOU fournit un signal caractéristique lorsque le patient respire par la bouche, indiquant que le signal fourni par la lunette nasale est alors faussé ou encore qu'une baisse d'amplitude visible dans le signal DNZ de la figure 1 ne doit pas être considérée comme

une diminution de la ventilation du patient.

Il n'est pas envisageable d'utiliser un capteur de pression pour mesurer le débit buccal, d'o il résulte des difficultés d'appréciation des mesures lorsque le patient respire

par la bouche au cours du sommeil.

Les capteurs mentionnés en relation avec la figure 1 sont ceux utilisés les plus courammnent car ils sont peu invasifs et ne gênent pas le sommeil du patient. Il existe bien entendu des dispositifs de mesure, tels que le spirographe, permettant de mesurer les débits nasal et buccal, mais ce type de dispositif, généralement constitué d'un masque, est trop contraignant à porter. La figure 2 représente un autre type de dispositif de mesure de respiration que l'on pourrait envisager d'utiliser. Il s'agit d'un pléthysmographe à spires inductives tel que celui décrit dans le brevet anglais 1 596 298. L'appareil est composé d'une bande comprenant une spire thoracique 10 et d'une bande comprenant une spire abdominale 11. Chacune des spires est à section variable et détermine la fréquence d'un oscillateur 13 associé, solidaire de la bande. Les spires sont à section variable grâce à une disposition en sinusoïde dans la largeur des bandes. Les oscillateurs 13 sont reliés à un circuit de traitement 14 comprenant un convertisseur fréquence-tension par oscillateur, respectivement 15 de gain K1 et 16 de gain K2. Le convertisseur 15 fournit une tension T représentative de la section du thorax et le convertisseur 16 fournit une tension A représentative de la section de l'abdomen. Les tensions T, A et

leur somme S sont fournies à un enregistreur 20.

La somme S peut être rendue représentative du volume pulmonaire du patient en réglant convenablement les coefficients K1 et K2. En général, les coefficients K1 et K2 doivent être réglés avant chaque mesure car ils dépendent de nombreux facteurs, notamment de la corpulence du patient et de la position

en hauteur des spires 10 et 11.

Bien que les valeurs absolues des coefficients K1 et K2 doivent être réajustées au début de chaque mesure, il s'avère que le choix d'un rapport K1/K2 sensiblement égal à 2 fournit souvent

de bons résultats.

Il n'est toutefois pas envisageable d'utiliser les bandes de la figure 2 pour surveiller la respiration d'un patient pendant son sommeil, car le patient est susceptible de bouger et

donc de déplacer les bandes, ce qui fausse les mesures.

Un objet de la présente invention est de prévoir un système de surveillance de la respiration d'un patient qui permette de fournir des mesures de ventilation absolues fiables même si le patient bouge, tout en occasionnant une faible gêne au patient. Pour atteindre cet objet, la présente invention prévoit un gilet inextensible dans le sens de la hauteur intégrant des spires thoracique et abdominale de mesure de respiration, et un capteur de position indiquant la posture d'une personne portant

le gilet.

Selon un mode de réalisation de la présente invention,

le capteur indique si la posture est latérale, à plat ou relevée.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, le capteur indique si la posture est sur le dos, sur le côté

gauche, sur le côté droit, sur le ventre, ou relevée.

Selon un mode de réalisation de la présente invention,

le gilet comprend un entrejambe.

La présente invention prévoit également un capteur comprenant une bille métallique roulant par gravité dans une sphère ou un cylindre muni de contacts électriques correspondant

aux postures à détecter.

La présente invention prévoit en outre un procédé de surveillance de la respiration d'un patient pendant le sommeil, utilisant un gilet du type susmentionné, comprenant les étapes consistant à étalonner les spires pour chaque posture du patient pour fournir la ventilation; et à mesurer la respiration du patient en utilisant l'étalonnage correspondant à la position

fournie par le capteur de position.

Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans

la description suivante de modes de réalisation particuliers

faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles: la figure 1, précédemment décrite, représente partiellement un enregistrement de signaux fournis par des capteurs couramment utilisés dans la surveillance du sommeil; la figure 2 représente schématiquement un pléthysmographe à spires classique pouvant servir à fournir une mesure quantitative de la respiration; la figure 3 représente un gilet intégrant les spires d'un pléthysmographe, destiné à conserver la position des spires; la figure 4 représente un premier mode de réalisation de capteur de position à utiliser selon l'invention en combinaison avec le gilet de la figure 3; et la figure 5 représente un deuxième mode de réalisation

de capteur de position.

Selon la présente invention on propose d'utiliser un pléthysmographe à spires du type de celui de la figure 2 pour

mesurer la ventilation absolue d'un patient pendant son sommeil.

Comme on l'a précédemment indiqué, il n'est pas envisageable d'utiliser le pléthysmographe classique de la figure 2 dans le cadre de mesures effectuées pendant le sommeil d'un patient, car les déplacements du patient provoqueraient des

déplacements des spires, faussant les mesures.

La figure 3 représente une solution utilisée selon l'invention pour éviter le déplacement des spires pendant le sommeil d'un patient. Les spires thoracique 10 et abdominale 11 d'un pléthysmographe sont intégrées à un gilet 22 qui est

fabriqué en un tissu inextensible dans le sens de la hauteur.

Pour éviter tout retroussement du gilet qui provoquerait un déplacement des spires vers le haut, le gilet est muni d'un entrejambe 24 qui pourra être un morceau du tissu du gilet à

fixer par pressions ou bien une sangle que l'on peut tendre.

ConTme cela est représenté, les oscillateurs 13, qui sont de préférence disposés à proximité des spires, seront fixés

au gilet 22.

Il n'est pas indispensable que le gilet soit porté directement sur la peau: il peut être porté sur un pyjama en

tissu fin ou sur un tee-shirt.

Ce type de gilet est décrit dans la demande de brevet PCT WO-93/10707 dans le cadre d'une rééducation respiratoire à domicile, dans le but de ne pas avoir à reétalonnrmer l'appareil d'une séance à l'autre. Le gilet n'est pas utilisé pour fournir

une mesure de ventilation absolue.

Un patient portant un tel gilet 22 pourra bouger pendant son sommeil sans que les spires 10 et 11 ne se déplacent, ce qui conduit a priori à présumer que les mesures absolues

effectuées à l'aide des spires seront toujours correctes.

Toutefois, des essais effectués par l'inventeur ont révélé que les mesures absolues étaient correctes tant que le patient restait dans une posture donnée, par exemple couché sur le dos, mais devenaient erronées dès que le patient changeait de

posture, par exemple se mettait sur le côté ou sur le ventre.

Pour résoudre cet inconvénient, on prévoit selon la présente invention de munir le gilet d'un capteur de position 30 et de corriger l'étalonnage des spires du pléthysmographe en

fonction de la position détectée par le capteur.

En pratique, au début d'une séance de mesure, on demande au patient de prendre les postures sur le dos, latérales et sur le ventre, et, pour chaque posture, on étalonne l'appareil de mesure pour qu'il reflète la ventilation absolue du patient, indépendante de la posture. Pour l'étalonnage, on demande au patient de respirer, par exemple, dans une seringue prévue à cet effet. On fait alors correspondre à l'amplitude relevée du signal

somme S (figure 2) le volume de la seringue.

Bien entendu, on peut utiliser d'autres appareils de

mesure pour l'étalonnage, tel qu'un spirographe.

De préférence, on effectuera quatre étalonnages, un pour la posture de dos, un pour chacune des deux postures latérales, et un pour la posture ventrale. Le capteur de position doit donc pouvoir détecter chacune de ces quatre postures. Les quatre étalonnages possibles sont stockés dans un système de traitement 14' auquel sont reliés le capteur de position 30 et

les oscillateurs 13.

Le système de traitement 14', constitué par exemple d'un micro- ordinateur convenablement programmé, surveille les informations fournies par le capteur de position. Lorsque le capteur de position indique une nouvelle posture, le système de traitement 14' modifie, par exemple, les coefficients K1 et K2 (figure 2) conformément à l'étalonnage préalablement stocké pour

la nouvelle posture.

En tant que capteur de position, on peut utiliser tout

capteur classique, par exemple à bain de mercure. On décrit ci-

dessous des capteurs de position particulièrement bien adaptés à

la présente invention.

La figure 4 représente un premier mode de réalisation de capteur de position adapté à l'invention. Ce capteur comprend une pastille cylindrique creuse 40 dans laquelle roule librement une bille métallique 42 de plus faible diamètre. Des cylindres de contact 44, d'axes parallèles à celui de la pastille 40, sont disposés à la périphérie de la pastille 40, regroupés en quatre couples à 90 les uns des autres. Comme cela est représenté, les cylindres 44 pénètrent légèrement dans la pastille 40 afin de pouvoir établir un contact électrique avec la bille 42. Un premier cylindre de contact de chaque couple est relié à une borne de contact respective A, B, C, D. Les deuxièmes cylindres de contact des couples sont tous reliés à une borne commune N. La position représentée en figure 4 correspond, par exemple, à la posture de dos. Les couples de cylindres de contact 44 sont disposés, comme cela est représenté, à 45 par rapport à la verticale. Le diamètre de la bille 42 est tel qu'elle repose, par gravité, sur les deux cylindres 44 les plus bas, appartenant à deux couples adjacents. La bille 42 établit, à la figure 4, un circuit électrique entre la borne commune N et la borne C, lequel circuit électrique indique la posture de dos dans le présent

exemple.

Lorsque le patient se met sur le côté, le capteur de la figure 4 tourne de 90 vers la gauche ou vers la droite, selon le côté sur lequel se met le patient, et la bille 42 établira un circuit électrique entre la borne conmune N et la borne D ou B,

selon le côté.

Si le patient se met sur le ventre, le capteur tourne de 180 et la bille 42 établit un circuit électrique entre la borne commune N et la borne A. Le capteur de la figure 4 pourra être de petite taille de manière à ne pas gêner le patient. Il sera fixé, par exemple par couture, à côté de l'un des oscillateurs 13, de manière que les couples de cylindres de contact 44 soient à 45 par rapport à la verticale, comme cela est représenté en figure 4, pour une

posture donnée du patient.

La figure 5 représente un autre mode de réalisation de capteur de position. Il comprend également une bille métallique 42 qui roule librement à l'intérieur d'une pastille cylindrique creuse 40. Quatre pièces métalliques 46 disposées à 90 les unes des autres forment respectivement les côtés d'un carré creux, lesquels côtés se trouvent au moins partiellement à l'intérieur de la pastille 40 afin de pouvoir établir un contact électrique avec la bille 42. Chacune des pièces métalliques 46 est connectée à une borne respective E, F, G, H. A la position de la figure 5, qui correspond à la position de la figure 4, les côtés du carré sont à 45 par rapport à la verticale et la bille 42 est en contact avec les deux côtés inférieurs, établissant un circuit électrique entre les bornes G et H. Si le patient tourne de 90 , la bille 42 établit un circuit électrique entre les bornes E et H ou F et G. Si le patient tourne de 1800, la bille 42 établit un circuit électrique entre les bornes E et F. De nombreuses variantes et modifications de la présente invention apparaîtront à l'homme du métier. Par exemple, s'il s'avère que les étalonnages pour les postures sur le dos et sur le ventre, ou pour les postures sur le côté gauche ou droit, sont peu différents, on pourra se contenter de détecter deux ou trois

positions seulement.

Par ailleurs, on peut envisager de détecter des postures supplémentaires, par exemple relevée. Dans ce cas, on peut utiliser un deuxième capteur similaire à celui de la figure 4 ou 5, placé à la verticale et à 90 par rapport au premier capteur, en supposant que le patient est à plat (sur le ventre ou le dos). On peut alors aussi envisager un capteur sphérique comportant des cônes pour recevoir la bille aux différentes positions à détecter, chaque cône étant formé de deux parties métalliques susceptibles d'être connectées électriquement par la bille. Un tel capteur permettrait de détecter des postures

intermédiaires, par exemple semi-latérale.

REVE CIATIONS

1. Gilet inextensible dans le sens de la hauteur intégrant des spires thoracique (10) et abdominale (11) de mesure de respiration, caractérisé en ce qu'il intègre un capteur de position (30) indiquant la posture d'une personne portant le gilet. 2. Gilet selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur (30) est agencé pour indiquer une posture

latérale, à plat ou relevée.

3. Gilet selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le capteur (30) est agencé pour indiquer une posture sur le dos, sur le côté gauche, sur le côté droit, sur le ventre, ou relevée.

4. Gilet selon l'une quelconque des revendications 1 à

3, caractérisé en ce qu'il comprend un entrejambe (24).

5. Capteur de position pour un gilet selon l'une

quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il

comprend une bille métallique (42) roulant par gravité dans une sphère ou un cylindre (40) muni de contacts électriques (44, 46)

correspondant aux postures à détecter.

6. Procédé de surveillance de la respiration d'un patient pendant le sommeil, utilisant un gilet selon l'une

quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il

comprend les étapes suivantes: - étalonner les spires pour chaque posture du patient pour fournir la ventilation; et - mesurer la respiration du patient en utilisant l'étalonnage correspondant à la position fournie par le capteur

de position.