WO2007006976A2 - Casque de mesure de l'activite cerebrale - Google Patents

Casque de mesure de l'activite cerebrale Download PDF

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Fabrice Wallois
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Universite De Picardie Jules Verne
Centre Hospitalier Universitaire D'amiens
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    • A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6813—Specially adapted to be attached to a specific body part
    • A61B5/6814—Head
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A61B5/25—Bioelectric electrodes therefor
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    • A61B5/291—Bioelectric electrodes therefor specially adapted for particular uses for electroencephalography [EEG]
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    • A61B5/291—Bioelectric electrodes therefor specially adapted for particular uses for electroencephalography [EEG]
    • A61B5/293—Invasive

Definitions

  • the present invention relates to a helmet for measuring the brain activity of an individual.
  • electroencephalography is by definition the recording of the electrical activity of the brain, most often by the application of electrodes to the surface of the scalp.
  • German Patent No. DE 9201475 also shows a helmet for measuring the brain activity of an individual comprising a PVC or rubber envelope, filled with granulate, suitable for being placed on the skull of an individual and to be vacuumed to conform to the skull of said individual.
  • WO 2004/052133 discloses a helmet in the form of a stretch cap coated or soaked with a curable polymeric material, in the form of a plastic sheet, or a strip or a plurality of curable strips wrapped around the head of the said individual. Once cured, it can be used as a fingerprint in a mold for molding a foam covering for a helmet having an inner surface substantially conforming to the shape of the wearer's head.
  • Electrocap (trademark) cap in the form of a fabric cap having plastic orifices into which electrodes connected to an acquisition device are inserted;
  • one method consists in digitizing the position of the electrodes so as to know their precise location.
  • the digitization of the electrodes requires an electromagnetic field source which is disturbed in an environment of incubator or resuscitation service.
  • the present invention proposes to solve the problems related to the prior art by means of a helmet for measuring brain activity of electro- Encephalography that can be adapted to the head of an individual (premature child, newborn, child or adult), allowing digitalization, non-allergenic, non-traumatic, well tolerated, not inducing a chemical or thermal reaction likely to be deleterious and inexpensive.
  • the present invention relates to a helmet for measuring the brain activity of an individual comprising a wraparound element adapted to be placed on the skull of the individual, characterized in that the wrapping element is made, totally or partially, a material capable of being molded on the skull of the individual, the wrapping element being a shell or a net and advantageously made from a polymer-shape memory.
  • said material is either Siligum (registered trademark).
  • the material is silicone-based.
  • means for measuring brain activity are inserted through the wrapping element in the form of electrodes passing through the wall of the wrapping element.
  • the electrodes have an end in contact with the scalp of the individual and another end protruding from the wall of the enveloping element, the projecting end of the electrodes being connected to a device for measuring the brain activity.
  • the present invention also relates to a method of forming a helmet for measuring brain activity, comprising the steps of: - Application of a material adapted to be molded on the skull of an individual to form a wrapping element;
  • the method comprises the step of placing a plasticized film on the skull of the individual before the step of applying the paste.
  • FIG. 1 shows a side view in perspective of a helmet according to the invention before insertion of the measuring means
  • FIG. 2 shows a top perspective view of a helmet according to the invention after insertion of the measuring means;
  • FIG. 3 represents a left side perspective view of the helmet according to the invention on the skull of an individual and partially connected to a device for measuring brain activity, and
  • FIG. 4 shows a right side perspective view of a helmet according to the invention fully connected to a mesbi ⁇ device of brain activity.
  • FIG. 1 represents a perspective side view of a helmet according to the invention during the first step of its formation process. Indeed, in order to achieve a helmet easily adaptable to any type of skull for an individual of any age, it is made of a material capable of being molded on the skull of the individual.
  • the helmet 1 includes a wrapping element 2, for example of the shell type 2 as illustrated in FIGS. 1 to 4, made from a non-toxic, curable, non-chemically reactive shape memory polymer.
  • a non-toxic, curable, non-chemically reactive shape memory polymer including Siligum (registered trademark).
  • the wrapping element 2 is wholly or partially made of silicone, acrylics or caprolactones.
  • envelopeing element any element covering totally or partially the skull of an individual and more particularly the part of the scalp of the individual.
  • the wrapping element or shell 2 is made of a material that can be sterilized and remodeled on each individual by any known method.
  • the shape memory polymer takes the definitive shape of a shell or a wrapping element 2 to the dimensions of the skull of the individual.
  • the support shell 2 thus formed and as shown in Figure 1 is then removed from the skull of the individual because the shape memory polymer retains some elasticity.
  • the plasticized stretch film is then removed from the individual's skull.
  • FIG. 2 which illustrates an upper perspective view of the helmet 1
  • means for measuring the cerebral activity 3 for example a plurality of electrodes 4 are added to the shell. or to the wrapping element 2 by insertion through the wall of the shell or the wrapping element 2 4.
  • the measuring means of the electrode type 4 are regularly inserted in the shell so as to pass through the pa Si constituting the shell or enveloping element 2, which is in a semi-rigid state allowing easy insertion of the measuring means of the cerebral activity 3.
  • the electrodes 4 are of a type known per se and have a protruding end 5 of the wall of the shell or of the enveloping element 2, it being understood that any type of measuring means of the brain activity 3 is conceivable and that it is within the skill of one skilled in the art to select the appropriate types of electrodes.
  • Silver electrodes are used and allow the passage of a current of very low intensity, usually a few mi Hi volts.
  • the projecting end 5 is able to be connected to connecting means for measuring the cerebral activity 6, partially shown in FIGS. 3 and 4 and of a type known per se.
  • an abrasive paste of a type known per se, for example a salt paste based on pumice stone, is applied to the scalp of the individual, and to remove including fat and dead cane of the scalp.
  • a conductive paste of a type known per se, for example the ECM2 (registered trademark) paste, is applied to the scalp of the individual and the shell or the enveloping element 2 is replaced on the skull of the individual. .
  • ECM2 registered trademark
  • the measuring means of the electrodes type have an end capable of bearing on the scalp and the conductive paste.
  • Linking means 6 are attached to the projecting ends 5 in order to connect them to a recorder of brain activity (not shown in the figures but of a type known per se).
  • the connecting means 6 are advantageously in the form of a wire connection and a so-called “crocodile” clamp 7 pinching the projecting end 5. Once all the projecting ends 5 are connected to a device for measuring brain activity, then the recording can begin.
  • the shell or the wrapping element 2 is removed and the digitization or digitization of the electrodes, to determine their precise location, can begin, for example, in the absence of the individual and in an appropriate environment.
  • a material for example in the form of a paste, capable of being molded, previously produced in the form of a mesh net able to deform on the skull of the individual.
  • the electrodes 4 are then inserted into the mesh crosses.
  • This embodiment is particularly advantageous because it allows, by the presence of mesh in the shell 2, to verify that the electrodes are in contact with the scalp of the individual and possibly to add conductive paste on the leather hairy without removing the shell or wrap 2.
  • a net made of a non-allergenic material of a type known per se, for example cloth or wire, and commercially available under the name Surgifix (trademark) and on which is added the moldable material, preferably shape memory, to form a shell in the form of a net partially formed in said material.
  • the net is glued on an elastomer support or, alternatively, in tissue, and the means for measuring brain activity 4 are inserted through this elastomer support.
  • This alternative embodiment makes it possible to reduce the amount of material to be used to form the wrapping element 2 and thus to reduce the manufacturing costs of the helmet according to the invention.

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Abstract

La présente invention porte sur un casque de mesure de l'activité cérébrale d'un individu comprenant un élément enveloppant (2) apte à être posé sur le crâne dudit individu, caractérisé en ce que ledit élément enveloppant (2) est réalisé, totalement ou partiellement, en une matière apte à être moulée sur le crâne dudit individu.

Description

CASQUE DE MESURE DE L'ACTIVITE CEREBRALE
La présente invention concerne un casque de mesure de l'activité cérébrale d'un individu.
Par exemple, l'électro-encéphalographie est par définition l'enregistrement de l'activité électrique du cerveau, le plus souvent par l'application d'électrodes à la surface du scalp.
II est connu selon l'art antérieur de réaliser des dispositifs d'électro- encéphalographie à électrodes devant être placées précisément sur le cuir chevelu d'un individu.
Selon le brevet américain n0 US 4967038, il est décrit un casque de mesure de l'activité cérébrale d'un individu réalisé à partir d'un tissu étirable et élastique qui a été coupé et cousu pour se conformer étroitement à la forme de la tête dudit individu.
Le brevet allemand n° DE 9201475, montre également un casque de mesure de l'activité cérébrale d'un individu comprenant une enveloppe en PVC ou en caoutchouc, remplie de granulat, apte à être posée sur le crâne d'un individu et à être ;nise sous vide afin de se conformer au crâne dudit individu.
La demande de brevet international n°W0 2004/052133, divulgue un casque sous forme d'un bonnet étirable enduit ou imbibé d'un matériel polymère durcissable, sous forme de feuille plastique, ou une bande ou une pluralité de bandes durcissable enveloppée autour de la tête dudit individu. Une fois durci, il peut être employé en tant qu'empreinte dans un moule pour mouler un recouvrement de mousse pour un casque possédant une surface intérieure sensiblement conforme à la forme de la tête du porteur.
A titre d'exemple, trois types de casques d'électro-encéphalographie sont actuellement disponibles :
- le bonnet Electrocap (marque déposée) se présentant sous la forme d'un bonnet en tissu présentant des orifices en plastique dans lesquelles s'insèrent des électrodes reliées à un dispositif d'acquisition ;
- le bonnet Easycap (marque déposée) se présentant sous la forme d'un bonnet en tissu sur lequel est intégré des électrodes en forme d'anneaux pouvant être plus ou moins pressées sur le cuir chevelu de l'utilisateur, et - les bonnets du type Quickcap (marque déposée) réalisés en un tissu élastique sur lesquels sont insérés des supports en caoutchouc mou.
Toutefois, ces dispositifs selon l'art antérieur ne permettent pas d'adapter de manière satisfaisante les systèmes à de jeunes enfants, et plus particulièrement à des nouveaux nés.
En effet, il est particulièrement difficile de réaliser un casque à électroencéphalographie pour des enfants prématurés ou nouveau-nés du fait que les casques actuellement existants sont mal adaptés pour la taille de leur crâne.
De plus, afin de restituer au mieux dans l'espace les activités cérébrales d'un nouveau-né ou prématuré, il est indispensable d'avoir un nombre suffisant d'électrodes, dont la position peut être connue, en contact av.'^c le cuir chevelu.
Il n'est actuellement pas possible de remplir les conditions d'une modélisation optimale avec les casques disponibles à ce jour.
Par ailleurs, tandis que chez l'adulte, un mauvais positionnement des électrodes entraîne une erreur de quelques millimètres, inférieure à l'erreur due au bruit, ceci devient un problème majeur pour un nouveau- né.
Afin de minimaliser les erreurs de positionnement des électrodes, une méthode consiste en la digitalisation de la position des électrodes pour ainsi connaître leur localisation précise.
Cependant, la digitalisation des électrodes nécessite une source de champ électromagnétique qui se trcive perturbée dans un environnement de couveuse ou de service de réanimation.
II n'est donc pas possible de réaliser in situ une digitalisation sur des nouveaux-nés ou prématurés, car ceux-ci ne doivent pas quitter leur environnement médical.
Il serait donc particulièrement avantageux de réaliser un casque d'électro- encéphalographie permettant une digitalisation des électrodes dans un environnement électromagnétique non perturbé et particulièrement destiné aux nouveaux nés et aux prématurés.
La présente invention se propose de résoudre les problèmes liés à l'art antérieur à l'aide d'un casque de mesure de l'activité cérébrale d'électro- encéphalographie pouvant être adapté sur la tête d'un individu (enfant prématuré, nouveau né, enfant ou adulte), permettant la digitalisation, non allergisant, non traumatisant, bien toléré, n'induisant pas de réaction chimique ou thermique susceptible d'être délétère et peu coûteux.
Pour ce faire, la présente invention porte sur un casque de mesure de l'activité cérébrale d'un individu comprenant un élément enveloppant apte à être posé sur le crâne de l'individu, caractérisé en ce que l'élément enveloppant est réalisé, totalement ou partiellement, en une matière apte à être moulée sur le crâne de l'individu, l'élément enveloppant étant une coque ou un filet et avantageusement réalisée à partir d'un polymère- à mémoire de forme.
De manière avantageuse, ladite matière est soit du Siligum (marque déposée).
De manière alternative, la matière est à base de silicone.
Afin de permettre l'enregistrement de l'activité cérébrale, des moyens de mesure de l'activité cérébrale sont insérés à travers l'élément enveloppant sous la forme d'électrodes traversant la paroi de l'élément enveloppant.
De manière avantageuse, les électrodes présentent une extrémité en contact avec le cuir chevelu de l'individu et une autre extrémité en saillie de la paroi de l'élément enveloppant, l'extrémité en saillie des électrodes étant reliée à un dispositif de mesure de l'activité cérébrale.
La présente invention porte également sur un procédé de formation d'un casque de mesure de l'activité cérébrale, comprenant les étapes de : - Application d'une matière apte à être moulée sur le crâne d'un individu afin de former un élément enveloppant ;
- Mise en forme et durcissement de l'élément enveloppant ;
- Enlèvement de l'élément enveloppant ainsi formé du crâne de l'individu ;
- Insertion de moyens de mesure de l'activité cérébrale au travers de la paroi de l'élément enveloppant.
De manière supplémentaire et temporaire, le procédé comprend l'étape de pose d'un film plastifié sur le crâne de l'individu avant l'étape d'application de la pâte.
La présente invention est maintenant décrite à l'aide d'exemples uniquement illustratifs et nullement limitatifs de la portée de la présente invention, et à partir des illustrations suivantes dans lesquelles :
- La figure 1 représente une vue latérale en perspective d'un casque selon l'invention avant insertion des moyens de mesure ;
- La figure 2 représente une vue en perspective supérieure d'un casque selon l'invention après insertion des moyens de mesure ; - La figure 3 représente une vue en perspective latérale gauche du casque selon l'invention sur le crâne d'un individu et partiellement relié à un dispositif de mesure de l'activité cérébrale, et
- La figure 4 représente une vue en perspective latérale droite d'un casque selon l'invention totalement relié à un dispositif de mesbiβ de l'activité cérébrale.
La figure 1 représente une vue latérale en perspective d'un casque selon l'invention lors de la première étape de son procédé de formation. En effet, afin de réaliser un casque facilement adaptable à tout type de crâne pour un individu de tout âge, celui-ci est réalisé en une matière apte à être moulée sur le crâne de l'individu.
De manière avantageuse, le casque 1 inclut un élément enveloppant 2, par exemple du type coque 2 tel qu'illustré sur les figures 1 à 4, réalisé à partir d'un polymère à mémoire de forme non toxique, durcissable, non réactif chimiquement, non irritable, non chauffant, amagnétique, notamment du Siligum (marque déposée).
De manière alternative, l'élément enveloppant 2 est réalisé totalement ou partiellement en de la silicone, des acryliques ou des caprolactones.
Il est entendu dans la suite de la description par « élément enveloppant » tout élément recouvrant totalement ou partiellement le crâne d'un individu et plus particulièrement la partie du cuir chevelu de l'individu.
De même, il est entendu par « coque » tout élément rigide ou semi-rigide recouvrant totalement ou partiellement le crâne d'un individu.
Par ailleurs, l'élément enveloppant ou coque 2 est réalisé(e) en un matériau apte à être stérilisé et à être remodelé sur chaque individu, par toute méthode connue.
Lors de la préparation du polymère et avant application sur le crâne de l'individu et en guise d'attitude préventive quant à la toxicité, il est déposé sur le crâne de l'individu un film plastifié étirable, un film en Cellophane (marque déposée) ou Cellofrais (marque déposée), sur lequel est directement appliqué le polymère, par exemple sous la forme d'une pâte. Au bout d'un certain laps de temps, en général quelques minutes, le polymère à mémoire de forme prend la forme définitive d'une coque ou d'un élément enveloppant 2 aux dimensions du crâne de l'individu.
La coque support 2 ainsi formée et telle que représentée sur la figure 1 est ensuite enlevée du crâne de l'individu du fait que le polymère à mémoire de forme conserve une certaine élasticité.
Le film plastifié étirable est ensuite enlevé du crâne de l'individu.
Lors d'une seconde étape, et comme représenté sur la figure 2 qui illustre une vue en perspective supérieure du casque 1 , des moyens de mesure de l'activité cérébrale 3, par exemple une pluralité d'électrodes 4, sont ajoutés à la coque ou à l'élément enveloppant 2 par insertion au travers de la paroi de la coque ou de l'élément enveloppant 2 4.
Avantageusement, les moyens de mesure du type électrodes 4 sont régulièrement insérées dans la coque de manière à traverser la pa Si constitutive de la coque ou élément enveloppant 2, qui est dans un état semi-rigide autorisant une insertion facilitée des moyens de mesure de l'activité cérébrale 3.
Les électrodes 4 sont de type connues en soi et présentent une extrémité en saillie 5 de la paroi de la coque ou de l'élément enveloppant 2, étant entendu que tout type de moyens de mesure de l'activité cérébrale 3 est envisageable et qu'il est dans les compétences de l'homme de l'art de choisir les types appropriés d'électrodes. De manière courante, il est utilisé des électrodes Argent et permettant le passage d'un courant de très faible intensité, en général quelques mi Hi volts.
L'extrémité en saillie 5 est apte à être reliée à des moyens de liaison permettant la mesure de l'activité cérébrale 6, partiellement représentés dans les figures 3 et 4 et de type connus en soi.
Une fois les moyens de mesure de l'activité cérébrale 3 régulièrement placés sur la surface de la coque ou de l'élément enveloppant 2, une pâte abrasive, de type connue en soi, par exemple une pâte salée à base de pierre ponce, est appliquée sur le cuir chevelu de l'individu, et permettant d'enlever notamment la graisse et les peux mortes du cuir chevelu.
Ensuite, une pâte conductrice, de type connue en soi, par exemple la pâte ECM2 (marque déposée), est appliquée sur le cuir chevelu de l'individu et la coque ou l'élément enveloppant 2 est replacée sur le crâne de l'individu.
Les moyens de mesure du type électrodes présentent une extrémité apte à prendre appui sur le cuir chevelu et sur la pâte conductrice.
Des moyens de liaison 6 sont fixés aux extrémités en saillie 5 afin de les relier à un enregistreur de l'activité cérébrale (non représenté sur les figures mais de type connu en soi).
Les moyens de liaison 6 se présentent avantageusement sous la forme d'une liaison filaire et d'une pince dite « crocodile » 7 pinçant l'extrémité en saillie 5. Une fois l'ensemble des extrémités en saillie 5 reliées à un dispositif de mesure de l'activité cérébrale, alors l'enregistrement peut commencer.
Ensuite, une fois que l'activité cérébrale de l'ir\dividu est enregistrée, alors la coque ou l'élément enveloppant 2 est enlevé(e) et la numérisation ou digitalisation des électrodes, permettant de déterminer leur emplacement précis, peut commencer, par exemple, en l'absence de l'individu et dans un environnement approprié.
De manière supplémentaire, afin de permettre une meilleure aération du cuir chevelu et afin de remettre de la pâte conductrice sur le cuir chevelu sans enlever la coque 2, il est prévu des orifices d'aération dans la coque 2 à proximité des électrodes 4 permettant de vérifier le contact des électrodes avec le cuir chevelu.
De manière alternative, il est appliqué sur le cuir chevelu d'un individu une matière, par exemple sous la forme d'une pâte, apte à être moulée, réalisée préalablement sous la forme d'un filet maillé apte à se déformer sur le crâne de l'individu.
Les électrodes 4 sont ensuite insérées dans les croisements des mailles.
Il est dans les compétences de l'homme de l'art d'adapter la taille des mailles en fonction des dimensions des électrodes 4.
Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux car il permet, de par la présence des mailles dans la coque 2, de vérifier que les électrodes sont bien en contact avec le cuir chevelu de l'individu et éventuellement de rajouter de la pâte conductrice sur le cuir chevelu sans enlever Ja coque ou l'élément enveloppant 2. De manière alternative, il est possible de placer sur le crâne de l'individu un filet réalisé en une matière non allergisante, de type connu en soi, par exemple en tissu ou filaire, et commercialement disponible sous l'appellation Surgifix (marque déposée) et sur lequel est rajoutée la matière apte à être moulée, avantageusement à mémoire de forme, afin de former une coque sous la forme d'un filet réalisé partiellement dans ladite matière.
Avantageusement, le filet est collé sur un support en élastomère ou, de manière alternative, en tissu, et les moyens de mesure de l'activité cérébrale 4 sont insérés à travers ce support en élastomère.
Ce mode de réalisation alternatif permet de diminuer la quantité de matière à utiliser pour former l'élément enveloppant 2 et donc de diminuer les coûts de fabrication du casque selon l'invention.
Après utilisation du casque ainsi formé, il est possible de réutiliser l'élément enveloppant ou la coque 2 sur le même individu.

Claims

REVENDICATIONS
1. Casque de mesure de l'activité cérébrale d'un individu comprenant de moyens de mesure de l'activité cérébrale (3) et un élément enveloppant (2) apte à être posé sur le crâne dudit individu, caractérisé en ce que ledit élément enveloppant (2) est réalisé, totalement ou partiellement, en une matière sous forme de pâte à mémoire de forme apte à se déformer et à être moulée sur ledit crâne.
2. Casque selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ladite matière à mémoire de forme conserve une certaine élasticité permettant l'insertion desdits moyens de mesure (3) à travers ledit élément enveloppant (2).
3. Casque selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que leilit élément enveloppant (2) est préalablement réalisé sous la forme d'un filet maillé.
4. Casque selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite matière est réalisé en un polymère à mémoire de forme.
5. Casque selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite matière est du Siligum (marque déposée).
6. Casque selon l'une des revendications précédentes, caractérisé on ce que ladite matière est à base de silicone.
7. Casque selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure de l'activité cérébrale (3) sont d©s électrodes (4) traversant la paroi dudit élément enveloppant (2).
8. Casque selon la revendication précédente, caractérisé en ce que
. lesdites électrodes (4) présentent une extrémité en contact avec le cuir chevelu de l'individu et une autre extrémité en saillie (5) de la paroi dudit élément enveloppant (2).
9. Casque selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite extrémité en saillie (5) desdites électrodes (4) est reliée à un dispositif de mesure de l'activité cérébrale.
10. Procédé de formation d'un casque de mesure (1) de mesure de l'activité cérébrale, comprenant les étapes de :
- Application d'une matière apte à être moulée sur le crâne d'un individu afin de former un élément enveloppant (2) ;
- Mise et en forme et durcissement dudit élément enveloppant (2) ; - Enlèvement dudit élément enveloppant (2) ainsi formé du crâne de l'individu ;
- Mise en place de moyens de mesure de l'activité cérébrale (3).
11. Procédé de formation d'un casque selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape de pose d'un film plastifié sur le crâne de l'individu avant l'étape d'application de ladite matière.
12. Procédé selon la revendication 10 ou 11 , caractérisé en ce qu'il comprend l'étape au préalable de la pose d'un filet sur le crâne de l'individu.
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