FR2973998A1 - Dispostif et procede de suivi d'une activite cardiaque et pulmonaire - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif d'aide au diagnostique remarquable en ce qu'il comprend : - des moyens d'acquisition (1) comportant : i) au moins un capteur acoustique (11) pour l'acquisition d'une onde acoustique cardiaque, ou pour l'acquisition d'une onde acoustique pulmonaire, ii) au moins un capteur de pression (12) pour l'acquisition d'une onde de pression artérielle, iii) au moins un capteur ECG (13) pour l'acquisition d'une onde électrique cardiaque, - des moyens de traitement (2) pour la mise en correspondance de l'onde acoustique, de l'onde de pression et de l'onde électrique de sorte à estimer des paramètres représentatifs d'une activité cardiaque, - des moyens d'affichage (18) pour afficher les paramètres estimés de sorte à aider le praticien dans l'établissement d'un diagnostique.

Description

DISPOSITIF ET PROCEDE DE SUIVI D'UNE ACTIVITE CARDIAQUE ET PULMONAIRE

DOMAINE TECHNIQUE

La présente invention concerne le domaine de la surveillance ou du suivi médical à distance de l'état physiologique d'un individu. Plus précisément, la présente invention concerne un dispositif et un procédé d'auscultation cardio-pulmonaire d'un patient. ART ANTERIEUR

Pour surveiller ou assurer un suivi de l'état physiologique d'un patient, il est connu d'utiliser des enregistreurs, qui une fois mis en place sur le patient, permettent 15 d'acquérir des signaux biologiques de type analogique ou juste une ou plusieurs de leurs caractéristiques, tel que le rythme cardiaque pour un électrocardiogramme (modalité électrique), la mesure d'une tension ou pression artérielle (modalité pression) ou l'écoute de bruits cardiaques (modalité mécanique du coeur).

20 L'examen clinique soigneux d'un patient atteint de cardiopathie est une méthode qui apporte souvent des informations importantes quant à l'état du système cardiovasculaire au moment de l'examen.

L'examen cardiovasculaire porte sur l'appréciation soigneuse des pouls artériels et 25 des pouls veineux, la palpation systématique de la pointe du coeur et une auscultation cardiaque attentive. La compréhension des événements consécutifs du cycle cardiaque est indispensable à la conduite d'un examen cardiovasculaire précis.

30 L'auscultation - c'est-à-dire l'écoute des sons internes du coeur - constitue la technique la plus communément employée pour l'évaluation de l'état de santé d'un individu. Le médecin se concentre d'abord sur l'écoute des bruits cardiaques en commençant par un premier bruit. Après deux bruits physiologiques à différents 10 points d'auscultation (appelés B1 et B2), le médecin cherche d'éventuels bruits supplémentaires (B3 et B4), avant de se concentrer sur les souffles.

L'auscultation d'organes tels que le coeur et/ou les poumons, ainsi que l'interprétation des sons produits par ces organes sont des outils fondamentaux dans la détection de maladies des systèmes cardio-vasculaires et pulmonaires.

Les médecins utilisent aujourd'hui plusieurs appareils individuellement pour détecter une anomalie cardio-vasculaire ou pulmonaire : - le stéthoscope pour écouter les sons produits par le coeur et/ou les poumons, - le tensiomètre pour mesurer une pression artérielle.

Pour une évaluation plus qualitative de certains paramètres, il faut recourir à des méthodes d'investigation invasives ou des méthodes non invasives, tels que l'électrocardiographe, l'échocardiographie ou la radiologie, mais tout aussi coûteuses en temps, en moyens et utilisables exclusivement par un personnel spécialisé et dans des locaux spécialisés (hôpitaux et cabinets de spécialistes).

Un inconvénient du stéthoscope est qu'il nécessite des années d'apprentissage pour une interprétation correcte des sons qu'il permet d'écouter.

Un inconvénient de l'échocardiographie est qu'il s'agit d'un matériel non ambulatoire lourd et encombrant.

Aujourd'hui, I"éclatement des maladies chroniques rajouté à la problématique du vieillissement de la population avec ses pathologies associées a entrainé un déséquilibre entre le nombre de patients à suivre et le nombre de spécialistes qui ne cesse de diminuer. Le patient d'aujourd'hui est demandeur d'autonomie, de mobilité, les notions de self care et de « n'importe où, n'importe quand » sont apparues. Les équipements mobiles ou d'aide au maintien à domicile sont de plus en plus demandés.

Un but de la présente invention est de proposer un dispositif et un procédé permettant au praticien de détecter une anomalie cardio-vasculaire (et/ou pulmonaire) de manière plus simple et efficace.

Un autre but de l'invention peut être de fournir un système qui répond au besoin de croisement des données acquises par les différents instruments monomodaux (i.e. stéthoscope, tensiomètre, électrocardiogramme) tel que le ferait l'expert, afin de fournir une aide au diagnostic au non expert.

Un autre but de l'invention peut être de fournir un dispositif permettant de tenir compte d'un couplage éventuel entre les aspects cardiaques et pulmonaires.

Un autre but de l'invention peut être de fournir un système portable, mobile et communicant permettant une auscultation là où l'éloignement, le manque de spécialistes et les conditions sont sévère (régions isolées,...).

Un autre but de l'invention peut être de fournir un système intelligent se positionnant à l'interface des systèmes légers monomodaux tels que le stéthoscope et les appareils lourds et plus onéreux tels que l'échocardiographie. PRESENTATION DE L'INVENTION

A cet effet, l'invention propose un procédé d'aide au diagnostique caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de : 25 - acquisition d'une onde acoustique cardiaque et d'une onde acoustique pulmonaire - acquisition d'une onde de pression artérielle, - acquisition d'une onde électrique cardiaque, - mise en correspondance de l'onde acoustique, de l'onde de pression 30 artérielle et de l'onde électrique pour estimer des paramètres représentatifs d'une activité cardiaque, - affichage des paramètres estimés pour aider le praticien dans l'établissement d'un diagnostique.20 Le fait que les moyens d'acquisition du dispositif comprennent en combinaison un capteur acoustique, un capteur de pression, et un capteur ECG permet une analyse globale de l'activité cardiaque et pulmonaire, activités étroitement liées.

En effet, les informations mesurées par ces différents capteurs sont complémentaires et permettent une évaluation des aspects ou modalités : - mécanique du coeur (valves, contractions musculaires...), - hémodynamique du coeur (pression du sang dans les cavités, vitesse,...), - électrique du coeur (une «horloge interne » déclenche une onde électrique qui se propage à travers le coeur).

Les informations mesurées permettent également une évaluation de - l'état respiratoire en inspiration ou en expiration (période respiratoire, bruits pulmonaires,) - Couplage entre les aspects cardiaques et pulmonaires (dyspnée, bruits spécifiques...) - du croisement inter modalités de données synchrones

Ainsi, le dispositif permet une étude minutieuse du rythme cardiaque et le suivi 20 chronologique des évènements cycle par cycle.

Il permet également d'écouter et de restituer l'écoute à distance avec une haute définition des bruits pulmonaires et cardiaques et de visualiser les signaux. Cette visualisation permet d'observer ce qui ne s'entend pas. La connaissance des différentes informations mesurées par le dispositif permet de faciliter l'établissement d'un diagnostique par le praticien.

Des aspects préférés mais non limitatifs du procédé selon l'invention sont les 30 suivants : - les acquisitions de l'onde acoustique, de l'onde de pression et de l'onde électrique peuvent être simultanées ; - l'estimation de paramètres représentatifs de l'activité cardiaque peut comprendre : 25 o l'estimation des ondes P, Q, R, S, T, U à partir de l'onde électrique cardiaque, o l'estimation d'un premier bruit B1 et d'un deuxième bruit B2 à partir de l'onde acoustique cardiaque, o l'estimation d'une durée d'ouverture sigmoïdienne OS et d'une durée de fermeture sigmoïdienne FS à partir de l'onde de pression artérielle, et o l'estimation de paramètres de fréquence respiratoire sur l'onde acoustique pulmonaire ; - le procédé peut en outre comprendre une étape de filtrage de chaque onde acquise, le filtrage comprenant les sous étapes suivantes : o détermination de tous les minimas et maximas de l'onde s(t), o calcul d'une enveloppe des minimas Einf(t) et d'une enveloppe des maximas Esup(t), o calcul d'une moyenne ai(t) des enveloppes des minimas et maximas Einf(t), Esup(t) : ai(t) = (Einf(t) + Esup(t))12 o calcul d'un signal résultant si(t) égal à la somme de l'onde s(t) et de la moyenne ai(t) calculée à l'étape iii) : si(t) = s(t) + ai(t) o répétition les étapes précédentes de manière itérative sur le signal résultant si(t) ; - le procédé peut en outre comprendre une étape d'échantillonnage des ondes acquises pour obtenir des signaux numériques, la fréquence d'échantillonnage de chaque onde étant fonction de la bande passante de l'onde échantillonnée, et la fréquence d'échantillonnage de l'onde acoustique étant supérieure à la fréquence d'échantillonnage des autres ondes ; - le procédé peut en outre comprendre une étape de ré-échantillonnage des signaux numériques échantillonnés pour obtenir des signaux numériques de même fréquence, et une étape d'affichage des signaux numériques ré- échantillonnés sur une même période de temps.

L'invention concerne également un dispositif d'aide au diagnostique caractérisé en ce qu'il comprend : - des moyens d'acquisition comportant : o au moins un capteur acoustique pour l'acquisition d'une onde acoustique cardiaque et d'une onde acoustique pulmonaire o au moins un capteur de pression pour l'acquisition d'une onde de pression artérielle, ou ventriculaire o au moins un capteur ECG pour l'acquisition d'une onde électrique cardiaque, - des moyens de traitement pour la mise en correspondance de l'onde acoustique, de l'onde de pression et de l'onde électrique de sorte à estimer des paramètres représentatifs d'une activité cardiaque, - des moyens d'affichage pour afficher les paramètres estimés de sorte à aider le praticien dans l'établissement d'un diagnostique.

Des aspects préférés mais non limitatifs du dispositif selon l'invention sont les suivants : - les moyens de traitement sont adaptés pour estimer des paramètres à partir de l'onde pulmonaire ; - les moyens d'acquisition comprennent des moyens de contrôle (15) pour commander aux capteurs une acquisition simultanée des ondes de pression, acoustique, et électrique ; - le dispositif comprend en outre des moyens pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus.

PRESENTATION DES FIGURES D'autres avantages et caractéristiques du dispositif et du procédé selon l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre de plusieurs variantes d'exécution, données à titre d'exemples non limitatifs, à partir des dessins annexés sur lesquels : - les figures 1 et 4 illustrent schématiquement des modes de réalisation du dispositif, - la figure 2 illustre schématiquement un exemple de capteur acoustique, - la figure 3 illustre schématiquement un exemple de capteur de pression, - la figure 5 illustre des courbes correspondant à des ondes acquises par différents capteurs, - la figure 6 illustre succinctement les étapes mise en oeuvre par le dispositif. DESCRIPTION DETAILLEE En référence à la figure 1, on a illustré un mode de réalisation du dispositif selon l'invention.

Le dispositif comprend des moyens d'acquisition 1 et des moyens de traitement 2.

Les moyens d'acquisition 1 permettent l'acquisition de différentes ondes pour déterminer l'état cardiaque d'un patient. Les moyens d'acquisition sont destinés à être positionnés sur le patient. Ces moyens d'acquisition peuvent être disposés sur une ceinture thoracique, et/ou une sangle ou tout autre support permettant un positionnement aisé et précis des moyens d'acquisition.

Les moyens d'acquisition 1 comportent : o un (ou plusieurs) capteur(s) acoustique(s) 11, o un (ou plusieurs) capteur(s) de pression 12, et o un (ou plusieurs) capteur ECG 13.

Ces différents capteurs permettent l'acquisition d'une onde de pression, d'une onde électrique, d'une onde acoustique cardiaque ou pulmonaire. Ces informations complémentaires permettent de tenir compte en même temps de l'état mécanique du coeur, l'état hémodynamique du coeur et l'état électrique du coeur ainsi que de l'état pulmonaire et du couplage entre ces aspects.

Les moyens de traitement 2 permettent de traiter les ondes enregistrées par les moyens d'acquisition 1. Les moyens de traitement peuvent être par exemple un processeur, un ordinateur personnel distant, un téléphone portable, une tablette électronique (tel qu'un IPAD®), une télévision numérique ou tout autre type de moyens de traitement connu de l'homme du métier.

Les moyens de traitement 2 peuvent être intégrés ou distants des moyens d'acquisition 1. Dans tous les cas, les moyens d'acquisition 1 et de traitement 2 sont aptes à communiquer par l'intermédiaire de moyens de communication 3 avec ou sans fil. Les moyens de traitement 2 sont également aptes à communiquer avec un serveur distant 3 consultable par un praticien pour l'établissement d'un diagnostique.

Le dispositif comporte également : o un convertisseur 16 analogique/numérique CAN pour numériser les ondes mesurées par les moyens d'acquisition, o une horloge 17 pour l'indication de la date (jour, mois, année) et l'horaire de début (heure, minute, seconde) de chaque acquisition o une mémoire 14 pour stocker les signaux numérisés, etc. o des moyens de contrôle 15 pour commander l'acquisition des ondes par les trois capteurs 11, 12, 13.

Les moyens de contrôle 15 sont par exemple un microprocesseur, un microcontrôleur, ou tout autre dispositif connu de l'homme du métier.

Le dispositif peut comprendre des moyens d'affichage 18 tel qu'un écran et des moyens de saisi 19 tel qu'un clavier pour permettre à l'utilisateur de sélectionner par exemple un type d'acquisition parmi les choix suivants : o acquisition par le capteur acoustique seul, en position cardiaque o acquisition par le capteur acoustique seul, en position pulmonaire o acquisition par le capteur ECG seul, o acquisition par le capteur de pression seul, o acquisition simultanée par les capteurs acoustique et ECG o acquisition par les capteurs de pression et ECG, o acquisition par les capteurs de pression et acoustique, o acquisition par les capteurs de pression, acoustique, ECG.

Le dispositif peut également comprendre des moyens de connexion, notamment pour la connexion d'un casque afin d'écouter les ondes durant leur acquisition, ou pour écouter les signaux numérisés traités par les moyens de traitement. Avantageusement, les moyens de saisie permettent à l'utilisateur de choisir le signal numérique (i.e. de pression, ECG, acoustique), ainsi que la bande de fréquence (basse fréquence, moyenne fréquence ou haute fréquence, bande pulmonaire) qu'il souhaite écouter. L'écoute est restituée dans les mêmes conditions à distance.

Capteur acoustique Le capteur acoustique 11 permet l'acquisition d'une onde acoustique. Il permet une auscultation aussi bien dans le domaine cardiaque que pulmonaire. Ce capteur acoustique est destiné à être positionné sur le thorax d'un patient.

10 Les bruits cardiaques sont des vibrations de fréquence audible (supérieures à 20 Hz).

Les vibrations d'origine cardio-vasculaires ont une fréquence basse, comprise entre 20 et 650 Hz et pouvant atteindre 1000 Hz pour certains souffles. Cette gamme de 15 fréquence se trouve dans la zone de moindre sensibilité pour l'oreille humaine.

Pour parvenir à la paroi thoracique, les vibrations sonores doivent traverser un milieu hétérogène. La transmission des bruits dans le thorax fait donc intervenir plusieurs facteurs dont le coefficient d'atténuation propre à chaque tissu. Ce coefficient d'atténuation est : - important pour les milieux aériques et les parois épaisses, - faibles pour les tissus à faible densité.

25 Ceci explique que la transmission des vibrations se fait préférentiellement vers certains foyers sur la paroi thoracique.

Dans un mode de réalisation, le dispositif comprend deux capteurs acoustiques destinés à être positionnés au niveau de deux foyers d'auscultation. Ces capteurs 30 acoustiques sont de préférence enfichables et déplaçable pour permettre l'auscultation de différents foyers.

En référence à la figure 2, on a illustré un exemple de capteur acoustique 11. Le capteur acoustique 11 est du type électret dont la bande de fréquence couvre le 20 domaine des vibrations sonores cardiaques. Ce capteur acoustique 11 présente une sensibilité de l'ordre du mV/pascal.

Le capteur acoustique 11 comprend une chambre microphone 111, une coupelle 112 et une membrane 113.

La coupelle 112 présente une forme conique. La base de la coupelle 112 est comprise entre 30 et 50 millimètre, et préférentiellement égale à 40 millimètre. La hauteur de la coupelle 112 est comprise entre 1.5 et 2.5 millimètres et préférentiellement égale à 2 millimètres. Ces dimensions de la coupelle 112 permettent une écoute optimale des ondes acoustiques produites par le coeur et les poumons.

La membrane 113 est destinée à coiffer la base de la coupelle 112 (i.e. base du cône). La membrane 113 peut être fixée sur la coupelle 112 par vissage, clipsage, ou tout autre moyen connu de l'homme du métier. La chambre microphone 111 est quant à elle positionnée au niveau du sommet de la coupelle 112 (i.e. sommet du cône).

La chambre 113 présente une forme cylindrique de diamètre compris entre 6 et 9 millimètres et préférentiellement égale à 7.5 millimètres. Ceci permet une écoute fidèle et à très faible bruit.

Bien entendu, le capteur acoustique peut être d'un autre type que celui illustré à la figure 2. Par ailleurs, le capteur acoustique illustré à la figure 2 peut être utilisés dans tout type de dispositif d'acquisition d'une onde acoustique.

Capteur de pression Le capteur de pression 12 permet l'acquisition d'une onde de pression artérielle. Ce capteur de pression est destiné à être positionné au niveau de la carotide, l'apex ou tout autre endroit sur le corps du patient Les signaux recueillis par le capteur de pression 12 sont aussi des vibrations qui découlent de l'activité cardiaques. Ils diffèrent cependant des vibrations d'origine cardio-vasculaires par leur fréquence ultra-basse, inférieure à 5 Hz, leur intensité beaucoup plus forte et leur durée plus longue. Un exemple de capteur de pression différentiel 12 est illustré à la figure 3. Le capteur de pression différentiel 12 est disposé dans un logement 121 comprenant une ouverture 122 sur laquelle est connecté un cône 123 par son sommet.

10 Le cône 123 permet l'adaptation du capteur de pression différentiel 12 sur le corps d'un patient, ainsi qu'une capture de signal présentant un rapport Signal/bruit optimal.

Capteur ECG Le capteur ECG 3 permet l'acquisition d'une onde électrique cardiaque. Ce capteur ECG est destiné à être positionné sur le thorax du patient ou toute autre position du corps.

20 Le capteur ECG peut comprendre une (ou plusieurs) électrode(s) montées sur un support qui épouse la forme du thorax. Ces électrodes peuvent être des électrodes jetables ou des électrodes sèches.

De préférence, le support est adapté pour recevoir entre une et cinq électrodes ou 25 plus d'électrodes

Le signal ECG, est de très faible niveau (mV) et de bande fréquence utile : 0.05 Hz à 100 Hz.

30 On va maintenant décrire plus en détail le principe de fonctionnement du dispositif.

Les moyens de contrôle 15 vérifient le niveau énergétique (par exemple piles) des moyens d'acquisition. Les moyens de contrôle peuvent également envoyer un 15 message de test aux différents capteurs pour tester la communication entre les moyens de contrôle et les capteurs.

Les moyens de contrôle commandent l'acquisition simultanée des signaux par les trois capteurs (capteur ECG, capteur acoustique et capteur de pression). L'acquisition simultanée des 3 canaux facilite le repérage chronologique des évènements dans le cycle cardiaque. Par ailleurs, l'acquisition simultanée permet de définir un certain nombre d'intervalles de temps entre des évènements relatifs à différentes ondes enregistrées par les capteurs afin de déterminer différentes phases de la révolution cardiaque.

Les signaux provenant des différents capteurs sont amplifiés et filtrés pour éliminer les fréquences indésirables, par exemple en utilisant un (ou plusieurs) filtre(s) rejecteur(s) du ronflement du secteur (50/60 Hz). Les signaux sont numérisés par un Convertisseur Analogique Numérique de résolution 16 bits.

Avantageusement, des fréquences d'échantillonnage variables peuvent être choisies 20 pour la numérisation des différents signaux mesurés par les capteurs. En effet, comme illustré à la figure 4, l'onde acoustique, l'onde électrique et l'onde de pression artérielle ne présentent pas les mêmes vitesses d'évolution en fonction du temps. Ainsi, l'onde acoustique varie beaucoup plus vite en fonction du temps que les ondes électrique ou de pression. 25 Pour chaque signal (acoustique, électrique de pression), la fréquence d'échantillonnage de ce signal est choisie en fonction de sa bande passante. L'onde acoustique variant plus vite en fonction du temps que les ondes de pression et électrique, la fréquence d'échantillonnage de l'onde acoustique est choisie 30 supérieure à la fréquence d'échantillonnage des ondes de pression et électrique.

Le fait d'utiliser des fréquences d'échantillonnage variables pour chaque signal acquis permet, sans détériorer le signal, de limiter la quantité de données à stocker dans la mémoire des moyens d'acquisition.15 Les signaux numérisés correspondant à l'onde acoustique, l'onde de pression et l'onde électrique sont ensuite traités par les moyens de traitement.

Un filtrage numérique est appliqué à chaque signal numérique par les moyens de traitement pour éliminer les artéfacts de basse fréquence et de haute fréquence.

Dans un mode de réalisation, le filtrage est réalisé en utilisant la technique originale décrite dans la partie « Méthode de filtrage originale du signal ». Toutefois, l'homme du métier appréciera que d'autres techniques de filtrage peuvent être mises en oeuvre.

Les signaux numériques filtrés sont enregistrés dans la mémoire 14 du dispositif.

Avantageusement, chaque signal numérique filtré peut être décomposé en bandes de fréquence par les moyens de traitement pour obtenir un signal basse fréquence, un signal moyenne fréquence, et un signal haute fréquence. Le système sépare aussi les composantes cardiaques des composantes pulmonaires qui sont de plus haute fréquence. La décomposition de chaque signal en bande de fréquence est par exemple basée sur une méthode d'analyse du signal tel que la Décomposition Modale Empirique (ou « EMD », sigle de l'expression anglo-saxonne « Empirical Mode Decomposition »), ou tout autre méthode de décomposition en bande de fréquence connue de l'homme du métier.

Cette décomposition permet de faciliter le calcul de certains paramètres relatifs à l'activité cardiaque : par exemple l'utilisation d'un signal acoustique basse fréquence facilite l'estimation d'un bruit B1, l'utilisation d'un signal acoustique de moyenne fréquence facilite l'estimation d'un bruit B2, etc.

Les signaux basse, moyenne et haute fréquence ainsi obtenus peuvent également être enregistrés dans la mémoire 14 du dispositif, par exemple pour permettre une écoute ultérieure de ces signaux par un praticien souhaitant établir un diagnostique.

Les signaux numériques filtrés sont ensuite utilisés pour calculer différents paramètres représentatifs d'une activité cardiaque. Un détail de ces calcul est donné ci-après dans la partie intitulée « Calcul de paramètres représentatifs de l'activité cardiaque ». Ces paramètres sont par exemple calculés en utilisant des techniques de détection d'évènement dans un signal telles que la transformée de Fourier, les techniques temps/fréquence et/ou des transformées en ondelettes ou multi résolution et apparentées telles que l'EMD.

Les données obtenues en sortie des moyens de traitement peuvent être transmises 10 sur un serveur distant, par exemple en utilisant un protocole Internet sécurisé.

Ceci permet au praticien de consulter des courbes correspondant aux différentes ondes acquises par les moyens d'acquisition, ainsi que de consulter les paramètres calculés par les moyens de traitement afin de faciliter l'établissement d'un 15 diagnostique.

Avantageusement, ces courbes peuvent être comparées à un modèle prédéterminé ou comparées à des courbes issues d'acquisitions précédentes sur le patient. Ceci permet au praticien de vérifier l'évolution cardiaque du patient. Méthode de filtrage originale du signal

La méthode de filtrage originale développée par les inventeurs va maintenant être décrite plus en détail. Cette méthode est basée sur une décomposition des signaux 25 numérique correspondant à l'onde électrique, l'onde de pression et l'onde acoustique. Le filtrage d'un signal s(t) se déroule comme suit : i) détermination de tous les minimas et maximas de s(t), ii) calcul d'une enveloppe des minimas Einf(t) et d'une enveloppe des 30 maximas Esup(t), en utilisant par exemple une méthode d'interpolation, iii) calcul de la moyenne ai(t) de ces enveloppes Einf(t), Esup(t) : ai(t) = (Einf(t) + Esup(t))/2 iv) calcul d'un signal résultant si(t) qui correspond à la somme de la moyenne al(t) au signal original s(t) : 20 si(t) = s(t) + al(t) v) répétition des étapes i) à iv) de manière itérative sur le signal résultant si(t) obtenu à l'étape iv) : Sk+1(t) = sk(t) + ak(t)

Après n itérations, on obtient le signal débruité suivant : Sn=2 n s(t) + E2 k -n. ak

Le nombre d'itérations effectuées est de préférence inférieur à trois.

L'application de cette méthode permet un débruitage du signal en préservant la localisation de l'information contenue dans le signal initial, ce qui est avantageux pour le calcul des paramètres représentatifs d'une activité cardiaque et pour la localisation des évènements anormaux dans les signaux numérisés.

Calcul de paramètres représentatifs de l'activité cardiaque

On va maintenant décrire plus en détail des exemples de paramètres calculés par les moyens de traitement en référence aux figures 4, 5 et 6.

Les ondes de pression, acoustique et électriques sont enregistrées (étape 7) par les différents capteurs 11, 12, 13. Chaque onde analogique acquises est filtrée et amplifiée par un amplificateur/filtre analogique respectif.

25 Les ondes analogiques filtrées et amplifiées sont ensuite numérisées par le convertisseur CAN.

Les moyens de traitement calculent (étape 8) ensuite les paramètres représentatifs de l'activité cardiaque à partir des signaux numériques obtenus en sortie du 30 convertisseur CAN qui peuvent être affichés (étape 9) sur les moyens d'affichage.

Notamment, les moyens de traitement peuvent calculer un ou plusieurs des paramètres suivants en utilisant des techniques de détection telles que la 10 15 20 transformée de Fourier, les techniques temps/fréquence et/ou des transformées en ondelettes ou multi résolution et apparentées telles que l'EMD : o des ondes P, QRS, T, U à partir de l'onde électrique cardiaque, o un premier bruit B1 et un deuxième bruit B2 à partir de l'onde acoustique cardiaque, o une durée d'ouverture sigmoïdienne OS et une durée de fermeture sigmoïdienne FS à partir de l'onde de pression artérielle.

Ces ondes sont illustrées sur la figure 5 qui est un exemple de représentation graphique affichable sur les moyens d'affichage du dispositif. La courbe supérieure 61 correspond à l'onde électrique acquise par le capteur ECG, la courbe centrale 62 correspond à l'onde acoustique acquise par le capteur acoustique, la courbe inférieure 63 correspond à l'onde de pression acquise par le capteur de pression, et la courbe 64 correspond au signal respiratoire représentant les phases d'inspiration et d'expiration mesurées par le capteur correspondant.

L'onde P correspond à la dépolarisation (et la contraction) des oreillettes droite et gauche du coeur. L'onde QRS correspond à la dépolarisation (et la contraction) des ventricules droit et gauche du coeur. L'onde T correspond à l'essentiel de la repolarisation (la relaxation) des ventricules. L'onde U est une petite déflexion parfois

Le bruit B1 correspond à la fermeture de la valve mitrale du coeur. Le bruit B2 correspond à la fermeture de la valve aortique du coeur.

La position des différents paramètres les uns par rapport aux autres ainsi que leurs durées permettent au praticien l'établissement d'un diagnostique.

Calcul de la fréquence cardiaque :

La fréquence cardiaque en battement par minute peut être mesurée en instantané ou en valeur moyenne (calculée sur plusieurs cycles). 30 La première étape du traitement consiste à détecter l'onde QRS. Les moyens de traitement détectent la position des maximums R dans la courbe supérieure (onde électrique) ainsi que les miniums Q, S les plus proches situés de part et d'autre de chaque maximum R. La distance RR entre deux maximums R successifs permet de mesurer la fréquence cardiaque Fc : Fc (bpm) = 60000/distance RR (ms).

10 En ce qui concerne la fréquence cardiaque moyenne Fcm, celle-ci est calculée à partir de l'acquisition de n cycles.

Calcul des autres intervalles de l'onde électrique

15 Les moyens de traitement détectent également les ondes Q, T et U de la courbe supérieure 61.

Une fois les positions des points Q, R, S, T et U détectées, les moyens de traitement logiciel calculent la durée du QRS, et déterminent la durée du QT et du 20 ST.

Le résultat de ces calculs peut être enregistré dans la mémoire du dispositif pour un envoie ultérieur au praticien afin de lui permettre l'établissement d'un diagnostique.

25 Calcul du QB1 et du QB2 :

A partir du moment d'apparition du R, les moyens de traitement scrutent le signal acoustique pour rechercher le maximum de l'onde B1, sur un laps de temps inférieur ou égale à 120 millisecondes. A partir du moment d'apparition du sommet de l'onde T, les moyens de traitement scrutent le signal acoustique pour rechercher le maximum de l'onde B2. 30 Le QB2 varie avec la fréquence, les moyens de traitement peuvent calculer un QB2 index corrigé à la fréquence cardiaque : QB2 index = 2,1 x FC + QB2 Calcul de l'A2-P2

C'est l'écart entre la composante aortique (A2) et pulmonaire (P2) du bruit B2. Cet écart est calculé en utilisant un algorithme spécifique basé sur les transformées en ondelettes Sa valeur normale est de 30 à 60 ms

Cet intervalle permet d'apprécier l'asynchronisme inter ventriculaire Cet intervalle permet aussi d'évaluer la Pression Artérielle Pulmonaire. Calcul du Temps d'élection (TE)

Le TE est dérivé du carotidogramme, où il se mesure du pied à l'incisure catacrote.

Au niveau du signal acoustique, il démarre de la fin du bruit B1 et se termine à la fin du bruit B2.

Le TE varie avec la fréquence cardiaque, les moyens de traitement peuvent calculer un TE corrigé : TE index = 1,7 x FC + TE

Sa valeur normale : 403 à 423 ms

Calcul de la période de pré - élection (PEP) Le PEP est calculé à partir de la mesure du QB2 et du temps d'éjection : PEP (ms) = QB2-TE Le PEP varie en fonction de la fréquence cardiaque : un PEP index peut donc calculé : PEP index = 0,4 x FC + PEP Sa valeur normale : 121 à 141 ms

Bien entendu, d'autres paramètres relatifs à l'activité cardiaque peuvent être calculés. Les paramètres calculés peuvent être comparés à des valeurs de référence ou à des valeurs obtenues pour des acquisitions précédentes sur le même patient. Ceci permet de faciliter l'établissement d'un diagnostique par le praticien.

L'homme du métier aura compris que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif et au procédé décrit ci-dessus sans sortir matériellement des nouveaux enseignements présentés ici. Il est donc bien évident que les exemples qui viennent d'être donnés ne sont que des illustrations particulières en aucun cas limitatives.20

Claims (9)

1. REVENDICATIONS1. Procédé d'aide au diagnostique caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de : acquisition (7) d'une onde acoustique cardiaque et d'une onde acoustique pulmonaire acquisition (7) d'une onde de pression artérielle, - acquisition (7) d'une onde électrique cardiaque, mise en correspondance (8) de l'onde acoustique, de l'onde de pression artérielle et de l'onde électrique pour estimer des paramètres représentatifs d'une activité cardiaque, affichage (9) des paramètres estimés pour aider le praticien dans l'établissement d'un diagnostique.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les acquisitions de l'onde acoustique, de l'onde de pression et de l'onde électrique sont simultanées.
3. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel l'estimation de paramètres représentatifs de l'activité cardiaque comprend : o l'estimation des ondes P, Q, R, S, T, U à partir de l'onde électrique cardiaque, l'estimation d'un premier bruit B1 et d'un deuxième bruit B2 à partir de l'onde acoustique cardiaque, o l'estimation d'une durée d'ouverture sigmoïdienne OS et d'une durée de fermeture sigmoïdienne FS à partir de l'onde de pression artérielle, et l'estimation de paramètres de fréquence respiratoire sur l'onde acoustique pulmonaire.
4. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, lequel comprend en 30 outre une étape de filtrage de chaque onde acquise, le filtrage comprenant les sous étapes suivantes : i) détermination de tous les minimas et maximas de l'onde s(t), ii) calcul d'une enveloppe des minimas Einf(t) et d'une enveloppe des maximas Esup(t), 25iii) calcul d'une moyenne a1(t) des enveloppes des minimas et maximas Einf(t), Esup(t) : ai(t) = (Einf(t) + Esup(t))12 iv) calcul d'un signal résultant si(t) égal à la somme de l'onde s(t) et de la moyenne ai(t) calculée à l'étape iii) : s1(t) = s(t) + a1(t) répétition les étapes i) à iv) de manière itérative sur le signal résultant s,(t) obtenu à l'étape iv).
5. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, lequel comprend en outre une étape d'échantillonnage des ondes acquises pour obtenir des signaux numériques, la fréquence d'échantillonnage de chaque onde étant fonction de la bande passante de l'onde échantillonnée, et la fréquence d'échantillonnage de l'onde acoustique étant supérieure à la fréquence d'échantillonnage des autres ondes.
6. 6. Procédé selon la revendication 5, lequel comprend en outre une étape de ré-échantillonnage des signaux numériques échantillonnés pour obtenir des signaux numériques de même fréquence, et une étape d'affichage des signaux numériques ré-échantillonnés sur une même période de temps.
7. 7. Dispositif d'aide au diagnostique caractérisé en ce qu'il comprend : des moyens d'acquisition (1) comportant : o au moins un capteur acoustique (11) pour l'acquisition d'une onde acoustique cardiaque et d'une onde acoustique pulmonaire o au moins un capteur de pression (12) pour l'acquisition d'une onde de pression artérielle, ou ventriculaire o au moins un capteur ECG (13) pour l'acquisition d'une onde électrique cardiaque, - des moyens de traitement (2) pour la mise en correspondance de l'onde acoustique, de l'onde de pression et de l'onde électrique de sorte à estimer des paramètres représentatifs d'une activité cardiaque, - des moyens d'affichage (18) pour afficher les paramètres estimés de sorte à aider le praticien dans l'établissement d'un diagnostique.
8. 8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel les moyens de traitement sont adaptés pour estimer des paramètres à partir de l'onde pulmonaire.
9. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, dans lequel les moyens d'acquisition comprennent des moyens de contrôle (15) pour commander aux capteurs une acquisition simultanée des ondes de pression, acoustique, et électrique.