FR2481917A1 - Arterial pulse measuring appts. - uses two IR signals reflected through artery to determine blood flow speed - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne la mesure de la vitesse d'une onde pulsatile, dans les artères du corps humain ou d'un animal, en vue du diagnostic ou du dépistage de maladies artérielles. Plus précisément, elle concerne un appareil de mesure d'une telle vitesse, appelé dromomètre" et un procédé de mesure d'une telle vitesse. The present invention relates to the measurement of the speed of a pulsatile wave in the arteries of the human body or of an animal, for the diagnosis or screening of arterial diseases. More precisely, it relates to an apparatus for measuring such a speed, called a dromometer "and to a method for measuring such a speed.
On sait depuis longtemps que de nombreuses maladies artérielles se manifestent par une variation du module d'élasticité de la paroi de l'artère considérée. On sait aussi que la vitesse de l'onde pulsatile appelée "célérité1,, dépend du module d'élasticité de la paroi de l'artère. La mesure de la célérité de l'onde pulsatile est donc un moyen permet tant la détermination de l'état des parois des artères. It has long been known that many arterial diseases are manifested by a variation in the modulus of elasticity of the wall of the artery in question. We also know that the speed of the pulsatile wave called "speed1" depends on the modulus of elasticity of the wall of the artery. The measurement of the speed of the pulsatile wave is therefore a means of determining the condition of artery walls.
On a ainsi montré que la célérité de l'onde, pour une pression déterminée, était fonction de l'âge et que, dans une même classe d'âges, les sujets sains présentaient pratiquement la même célérité. Celle-ci varie beaucoup avec l'âge pour les sujets sains, comme l'indique le graphique de la figure 1 qui représente les variations de la célérité de l'onde pulsatile, portées en ordonnées, en fonction de la pression. On note que pour une pression P déterminée, la célérité de l'onde varie beaucoup avec l'âge indiqué sur chacune des courbes. Il est surtout important de noter que, pour une même pression et un même âge, la totalité en pratique des sujets sains présente une même célérité de l'onde pulsatile.La comparaison de la célérité observée chez un sujet particulier à celle qui correspond aux sujets sains de sa classe d'âges, permet ainsi la détermination de la présence ou de l'absence d'une maladie artérielle, selon que les valeurs comparées sont nettement différentes ou au contraire très voisines. It has thus been shown that the speed of the wave, for a given pressure, is a function of age and that, in the same age class, healthy subjects exhibit practically the same speed. This varies greatly with age for healthy subjects, as shown in the graph in Figure 1 which shows the variations in the speed of the pulsatile wave, plotted on the ordinate, depending on the pressure. It is noted that for a determined pressure P, the speed of the wave varies a lot with the age indicated on each of the curves. It is especially important to note that, for the same pressure and the same age, the whole in practice of healthy subjects has the same speed of the pulsatile wave. The comparison of the speed observed in a particular subject with that which corresponds to the subjects healthy of its age class, thus allows the determination of the presence or absence of an arterial disease, according to whether the compared values are clearly different or on the contrary very close.
Cette possibilité de détection est extrêmement intéressante étant donné l'importance actuelle du dépistage des maladies artérielles qui représentent la principale cause de mortalité en Europe. This detection possibility is extremely interesting given the current importance of screening for arterial diseases which represent the main cause of death in Europe.
Cependant, une difficulté importante a empêché jusqu'à présent l'utilisation de ce diagnostic, car on ne sait pas mesurer la célérité de l'onde pulsatile de façon convenable. However, a significant difficulty has hitherto prevented the use of this diagnosis, since it is not known how to measure the speed of the pulsatile wave in a suitable manner.
Habituellement, on mesure la vitesse de propagation ou célérité de l'onde pulsatile chez l'homme, par voie non sanglante, à l'aide d'un capteur piézoélectrique de mécanographie artérielle, placé sur le trajet d'une artère, et d'un appareil d'électrocardiographie. L'électrocardiogramme et le mécanogramme artériel sont engistrés simultanément et le temps qui s'écoule entre le complexe ventriculaire relevé sur l'électrocardiogramme et le pied de l'onde systolique du mécanogramme est réputé représenter un indice de célérité de l'onde pulsatile entre le coeur et le point du réseau artériel auquel le mécanogramme est relevé. Usually, the speed of propagation or speed of the pulsatile wave in humans is measured, by non-bloody route, using a piezoelectric sensor of arterial mechanography, placed on the path of an artery, and an electrocardiography machine. The electrocardiogram and the arterial mechanogram are recorded simultaneously and the time which elapses between the ventricular complex noted on the electrocardiogram and the foot of the systolic wave of the mechanogram is deemed to represent an index of speed of the pulsatile wave between the heart and point of the arterial network at which the mechanogram is recorded.
Ce procédé présente plusieurs inconvénients. This process has several drawbacks.
D'abord, le temps mesuré représente non seulement le temps de propagation de l'onde pulsatile, mais aussi le retard électromécanique présente par le ventricule. De plus, la mesure est réalisée sur une partie de grande longueur du réseau artériel et le résultat obtenu est global ; il donne des renseignements sur les caractéristiques mécaniques de l'aorte et des gros vaisseaux dans leur ensemble mais ne permet pas une mesure sur un segment artériel limité. Enfin, l'obtention d'un mécanogramme de tracé bien net nécessite une application du capteur sur l'artère avec une force importante si bien que l'artère est en partie écrasée par le capteur. Les caractéristiques mécaniques du vaisseau sont ainsi perturbées.First, the measured time represents not only the propagation time of the pulsatile wave, but also the electromechanical delay present by the ventricle. In addition, the measurement is carried out over a very long part of the arterial network and the result obtained is global; it gives information on the mechanical characteristics of the aorta and large vessels as a whole but does not allow measurement on a limited arterial segment. Finally, obtaining a very clear path mechanogram requires applying the sensor to the artery with great force, so that the artery is partly crushed by the sensor. The mechanical characteristics of the vessel are thus disturbed.
Ces conditions n'ont pas la même importance pour tous les sujets étudiés, et empêchent ainsi toute comparaison entre la célérité déterminée pour un sujet particulier et celle qui est déterminée pour une classe de sujets, par exemple une classe d'âges. These conditions do not have the same importance for all the subjects studied, and thus prevent any comparison between the speed determined for a particular subject and that which is determined for a class of subjects, for example an age class.
On connaît aussi un procédé de mesure de la vitesse de propagation de l'onde pulsatile donnant une valeur précise, reproductible et comparable de la célérité. There is also known a method of measuring the speed of propagation of the pulsatile wave giving a precise, reproducible and comparable value of the speed.
Ce procédé comprend l'introduction dans l'artère étudiée d'un cathéter permettant la mesure des perturbations créées par l'onde pulsatile, en plusieurs points de sa longueur, par exemple à l'aide de capteurs incorporés au cathéter. Ce procédé donne évidemment d'excellents résultats qui ont permis d'ailleurs la détermination précise de la relation entre la célérité de l'onde-pulsatile, la pression et la classe d'âges, comme décrit précédemment en référence à la figure 1. Cependant, ce procédé présente des inconvénients puisqu'il nécessite l'introduction d'un cathéter à l'intérieur de l'artère. Il ne peut donc être utilisé que dans des cas très particuliers, en milieu hospitalier et dans le cadre d'études scientifiques. Il est tout à fait inenvisageable qu'il soit appliqué de façon systématique.This process includes the introduction into the artery studied of a catheter allowing the measurement of the disturbances created by the pulsatile wave, at several points of its length, for example using sensors incorporated in the catheter. This process obviously gives excellent results which have also enabled the precise determination of the relationship between the speed of the pulsatile wave, the pressure and the age class, as described previously with reference to FIG. 1. However , this method has drawbacks since it requires the introduction of a catheter inside the artery. It can therefore only be used in very specific cases, in hospitals and in the context of scientific studies. It is completely unthinkable that it should be applied systematically.
On connaît aussi, depuis quelques dizaines d'années, la photopléthysmographie qui est une technique permettant l'étude de phénomènes circulatoires d'une manière non traumatisante. Selon cette technique, des tissus re çoivent des radiations convenables, par exemple des rayons infrarouges, et ces radiations, lorsqu'elles parviennent sur les artères, sont'réfléchies au moins en partie. De cette manière, certaines caractéristiques du système circulatoire peuvent être déterminées sans pénétration dans le corps d'un homme ou d'un animal, mais depuis la surface à l'aide de transducteurs convenables. Photoplethysmography, which is a technique allowing the study of circulatory phenomena in a non-traumatic way, has also been known for a few decades. According to this technique, tissues receive suitable radiation, for example infrared rays, and this radiation, when it reaches the arteries, is reflected at least in part. In this way, certain characteristics of the circulatory system can be determined without penetration into the body of a man or an animal, but from the surface using suitable transducers.
Cette technique, connue depuis de nombreuses années, a déjà été appliquée à la mesure de la célérité de l'onde pulsatile. C'est ainsi que l'article de Weinman
J., Sapoznikov D., et Eliakim M. "Arterial Pulse Wave
Velocity and Left Ventricular Tension Period in Cardiac Arrhytmias" Cardiovasc. Res. 1971, 5,-p. 513-23, décrit l'utilisation de deux transducteurs de photoplethysmogra- phie placés sur la longueur d'une artère, l'un étant disposé au niveau du poignet et l'autre au niveau de l'aisselle. Ces auteurs ont constaté de très grandes variations du temps mesuré entre les signaux observés au niveau des deux transducteurs, et ils ont mis en doute la validité du calcul de la Célérité de l'onde pulsatile à partir de ces mesures.Etant donné ces résultats négatifs et malgré le temps relativement important qui s'est écoulé depuis les travaux de Weinman et collaborateurs, aucun appareil de-mesure de la célérité de l'onde pulsatile par photopléthysmographie n'a été réalisé, autant qu'on puisse le savoir.This technique, known for many years, has already been applied to the measurement of the speed of the pulsatile wave. This is how Weinman's article
J., Sapoznikov D., and Eliakim M. "Arterial Pulse Wave
Velocity and Left Ventricular Tension Period in Cardiac Arrhytmias "Cardiovasc. Res. 1971, 5, -p. 513-23, describes the use of two photoplethysmography transducers placed along the length of an artery, one being arranged at the wrist and the other at the armpit. These authors noted very large variations in the time measured between the signals observed at the level of the two transducers, and they questioned the validity of the calculation of the Celerity of the pulsatile wave from these measurements. Given these negative results and despite the relatively long time that has elapsed since the work of Weinman and collaborators, no device for measuring the celerity of the pulsatile wave by photoplethysmography n has been achieved, as far as we can know.
Des études réalisées dans le cadre de l'invention ont permis de montrer les causes de l'échec des travaux des auteurs précités, et de déterminer les conditions dans lesquelles la phôtopléthysmographie permet la détermination de la célerite de l'onde pulsatile. Studies carried out within the framework of the invention have made it possible to show the causes of the failure of the work of the abovementioned authors, and to determine the conditions under which the phôtoplethysmography allows the determination of the celerite of the pulsatile wave.
Plus précisément, selon l'invention, la détermination de la célérité de l'onde pulsatile dans une artère comprend la mesure du temps écoulé entre les perturbations de la paroi de l'artère en deux points distants longitudinalement, et nécessite que la mesure soit effectuée dans un tronçon qui, entre les deux points de mesure, est rectiligne, dépourvu de ramification et sensiblement parallèle à la peau. Le tronçon doit être rectiligne afin que la distance parcourue par l'onde entre les deux points de mesure soit déterminée avec précision.Le tronçon doit être dépourvu de ramification importante car la célérité de l'onde pulsatile varie au niveau des ramifications ; une mesure effectuée sur un tronçon comportant une telle ramification ne peut correspondre qu'à une moyenne entre les valeurs existant de part et d'autre de la ramification. En outre, l'artère doit être sensiblement parallèle à la peau car, dans le cas contraire, la distance séparant les points de mesure ne peut pas être déterminée facilement avec précision. More specifically, according to the invention, the determination of the speed of the pulsatile wave in an artery comprises the measurement of the time elapsed between the disturbances of the wall of the artery at two distant points longitudinally, and requires that the measurement be carried out in a section which, between the two measurement points, is rectilinear, devoid of branching and substantially parallel to the skin. The section must be straight so that the distance traveled by the wave between the two measurement points is accurately determined. The section must have no significant branching because the speed of the pulsatile wave varies in terms of ramifications; a measurement carried out on a section comprising such a branch can only correspond to an average between the values existing on either side of the branch. In addition, the artery must be substantially parallel to the skin because, otherwise, the distance between the measurement points cannot be easily determined with precision.
En pratique, étant donné les conditions qui précèdent, la distance maximale séparant les points de mesure est de quelques centimètres, 8 ou 10 au maximum. Dans le cas de l'homme, la mesure de la célérité par mise en oeuvre de l'invention ne peut donc être réalisée commodément qu'au niveau du cou, du membre supérieur et du membre inférieur. In practice, given the above conditions, the maximum distance separating the measurement points is a few centimeters, 8 or 10 at most. In the case of man, the measurement of the speed by implementing the invention can therefore be carried out conveniently only at the level of the neck, the upper limb and the lower limb.
Les conditions qui précèdent montrent que la dis tance entre les points de mesure doit être déterminée avec précision. L'appareil selon l'invention assure une détermination précise de cette distance. The above conditions show that the distance between the measurement points must be determined with precision. The apparatus according to the invention ensures a precise determination of this distance.
Plus précisément, l'invention concerne un appareil de mesure de la vitesse de propagation d'une onde pulsatile dans une artère sensiblement rectiligne, cet appareil comPrenant :
- un support unique délimitant une surface d'appui, continue ou discontinue, engendrée par une génératrice parallèle à une direction de mesure, cette direction étant destinée à être parallèle à l'artère lors du fonc- tionnement de l'appareil, cette surface d'appui pouvant être sensiblement plane,
- un dispositif générateur de rayons infrarouges, fixe par rapport au support et destiné à former au moins deux faisceaux de rayons infrarouges,
- au moins deux capteurs fixes par rapport au support et sensibles aux rayons infrarouges du dispositif générateur, les deux capteurs occupant sur le support des emplacements tels que, lorsqu'un objet cylindrique réfle chissant ces rayons infrarouges est disposé parallèlement à la direction de mesure et dans un domaine déterminé de mesure, les rayons d'un faisceau, après réflexion, parviennent sur l'un des capteurs et ceux de l'autre faisceau parviennent, après réflexion, sur l'autre capteur, et
- un circuit de traitement de signaux destiné à déterminer la vitesse de propagation ou célérité de l'onde pulsatile à partir de paramètres géométriques définissant les positions des capteurs et du générateur de rayons infrarouges, et des différences entre le temps de détection de l'onde pulsatile par les capteurs.More specifically, the invention relates to an apparatus for measuring the speed of propagation of a pulsatile wave in a substantially rectilinear artery, this apparatus comprising:
a single support delimiting a support surface, continuous or discontinuous, generated by a generator parallel to a measurement direction, this direction being intended to be parallel to the artery during operation of the device, this surface d support can be substantially flat,
a device for generating infrared rays, fixed relative to the support and intended to form at least two beams of infrared rays,
at least two sensors fixed relative to the support and sensitive to the infrared rays of the generating device, the two sensors occupying locations on the support such that, when a cylindrical object reflects these infrared rays, it is arranged parallel to the direction of measurement and in a determined measurement range, the rays of a beam, after reflection, reach one of the sensors and those of the other beam arrive, after reflection, on the other sensor, and
a signal processing circuit intended to determine the speed of propagation or speed of the pulsatile wave from geometric parameters defining the positions of the sensors and of the infrared ray generator, and of the differences between the time of detection of the wave pulsatile by the sensors.
Il est avantageux que l'appareil comporte, montés sur le support, deux sources formant le dispositif générateur de rayons infrarouges, projetant deux faisceaux de rayons infrarouges qui s'écartent légèrement l'un de l'autre, et deux capteurs placés suivant le même axe que les sources mais à l'extérieur de celles-ci, chaque capteur étant destiné à recevoir les rayons infrarouges d'une seule des sources. L'ensemble formé par le support, les sources et les deux capteurs, est relié par des connexions électriques convenables au circuit de traitement de signaux. It is advantageous that the apparatus comprises, mounted on the support, two sources forming the infrared ray generating device, projecting two beams of infrared rays which slightly deviate from each other, and two sensors placed in the same direction axis than the sources but outside of them, each sensor being intended to receive infrared rays from only one of the sources. The assembly formed by the support, the sources and the two sensors is connected by suitable electrical connections to the signal processing circuit.
L'invention concerne aussi un procédé de mesure non traumatisante de la vitesse de propagation d'une onde pulsatile dans une artère d'un homme ou d'un animal, ce procédé comprenant
- la détermination anatomique de l'emplacement d'un#tronçon d'artère sensiblement rectiligne, sensiblement parallèle à la surface de la peau, relativement proche de cette surface et dépourvu de ramification importante,
- la projection de rayons infrarouges sur au moins deux zones ponctuelles distantes le long dudit tron çon d'artère,
- la réception des rayons réfléchis par les deux zones ponctuelles et leur transformation en signaux electriques, et
- la détermination de la vitesse de l'onde pulsatile à partir de la distance séparant les deux zones ponctuelles du tronçon et des temps séparant les perturbations des signaux électriques dues au passage de l'onde pulsatile.The invention also relates to a non-traumatic method for measuring the speed of propagation of a pulsatile wave in a human or animal artery, this method comprising
- the anatomical determination of the location of a # rectilinear section of artery, substantially parallel to the surface of the skin, relatively close to this surface and devoid of significant branching,
the projection of infrared rays onto at least two distant point zones along the said artery section,
- reception of the rays reflected by the two point areas and their transformation into electrical signals, and
- the determination of the speed of the pulsating wave from the distance separating the two punctual zones of the section and the times separating the disturbances of the electrical signals due to the passage of the pulsating wave.
La détermination des vitesses est avantageusement réalisée par mesure des temps séparant les perturbations correspondant au pied de l'onde pulsatile. The determination of the speeds is advantageously carried out by measuring the times separating the disturbances corresponding to the foot of the pulsating wave.
L'invention permet ainsi le diagnostic de maladies artérielles telles que l'artériosclérose, pouvant être présentées par un patient, par mesure de la vitesse de propagation de l'onde pulsatile cardiaque par mise en oeuvre du procédé de mesure de cette vitesse de l'onde pulsatile, décrit précédemment, dans un ou plusieurs tronçons d'artère, et par détermination de la présence d'une maladie artérielle par comparaison de chaque vitesse mesurée à une vitesse de référence correspondant au tronçon particulier d'artère et à l'âge- du patient. The invention thus allows the diagnosis of arterial diseases such as arteriosclerosis, which can be presented by a patient, by measuring the speed of propagation of the cardiac pulsatile wave by implementing the method of measuring this speed of the pulsatile wave, described previously, in one or more sections of artery, and by determination of the presence of an arterial disease by comparison of each speed measured with a reference speed corresponding to the particular section of artery and to the age- of the patient.
D'autres caractéristiques et avantages de l'in vention ressortiront mieux de la description qui va suivre faite en référence aux dessins annexés sur lesquels, la figure 1 ayant déjà été décrite
la figure 2 est une coupe longitudinale d'une partie d'un appareil de mesure de vitesse de propagation d'onde pulsatile selon l'invention, comprenant le support, le dispositif générateur de rayons infrarouges et les capteurs
la figure 3 est un schéma électrique simplifié du circuit électrique de l'appareil selon l'invention ; et
les figures 4 et 5 sont des graphiques représente tant les ondes pulsatiles observées par mise en oeuvre de l'appareil selon l'invention, dans le cas de l'artère radiale et de la carotide primitive d'un être humain respectivement.Other characteristics and advantages of the invention will emerge more clearly from the description which follows, given with reference to the appended drawings in which, FIG. 1 has already been described.
FIG. 2 is a longitudinal section of a part of a device for measuring the speed of pulsatile wave propagation according to the invention, comprising the support, the device generating infrared rays and the sensors
Figure 3 is a simplified electrical diagram of the electrical circuit of the apparatus according to the invention; and
Figures 4 and 5 are graphs represents both the pulsatile waves observed by using the device according to the invention, in the case of the radial artery and the primitive carotid of a human being respectively.
L'invention concerne donc un appareil de mesure de la vitesse de propagation d'une onde pulsatile ou dromomètre, par photopléthysmographie à infrarouge par réflexion selon laquelle des faisceaux de rayons infrarouges traversant la peau sont réfléchis par une artère. The invention therefore relates to an apparatus for measuring the speed of propagation of a pulsatile wave or dromometer, by infrared photoplethysmography by reflection according to which beams of infrared rays passing through the skin are reflected by an artery.
L'intensité de la lumière réfléchie dépend du volume de l'artère qui recoupe le faisceau de rayons infrarouges. Le signal reçu par un capteur correspond à l'expansion systolodiastolique de l'artère en face de laquelle il est placé.The intensity of the reflected light depends on the volume of the artery which cuts across the beam of infrared rays. The signal received by a sensor corresponds to the systolodiastolic expansion of the artery in front of which it is placed.
Ce signal est donc analogue à un mécanogramme, mais il peut être obtenu sans aucune compression de l'artère, c'est-à-dire sans aucune parturbation du signal par le capteur. Le dispositif générateur de rayons infrarouges et les capteurs sont disposés afin que les rayons infrarouges reçus par les deux capteurs proviennent de points de mesure séparés par une distance de l'ordre de quelques centimètres, 3 par exemple. Le retard entre les signaux est déterminé électroniquement et la connaissance de la distance séparant les deux points de mesure donne directement la célérité.This signal is therefore analogous to a mechanogram, but it can be obtained without any compression of the artery, that is to say without any disturbance of the signal by the sensor. The infrared ray generating device and the sensors are arranged so that the infrared rays received by the two sensors come from measurement points separated by a distance of the order of a few centimeters, 3 for example. The delay between the signals is determined electronically and knowledge of the distance separating the two measurement points directly gives the speed.
La figure 2 est une coupe d'un module de mesure 10. Celui-ci a un corps 12 constituant un support pour le dispositif générateur de rayons infrarouges et pour les capteurs. Le support 12 a une surface 14 destinée à être appuyée contre la peau du patient ou placée à une faible distance. Le support 12 porte le dispositif générateur de rayons infrarouges qui comprend deux émetteurs 16, 18 de rayons infrarouges par exemple formés par des diodes infrarouges. Il peut s'agir par exemple de diodes photoémissives "Spectronix" ou "RTC". Les capteurs photosensibles sont par exemple des dispositifs photoélectriques. Il peut s'agir notamment de phototransistorsPNP, par exemple du type SPX 3510, comme indiqué par les références 20 et 22. FIG. 2 is a section of a measurement module 10. This has a body 12 constituting a support for the device generating infrared rays and for the sensors. The support 12 has a surface 14 intended to be pressed against the skin of the patient or placed at a short distance. The support 12 carries the infrared ray generating device which comprises two emitters 16, 18 of infrared rays, for example formed by infrared diodes. They may, for example, be "Spectronix" or "RTC" photoemissive diodes. The photosensitive sensors are for example photoelectric devices. They may in particular be phototransistorsPNP, for example of the SPX 3510 type, as indicated by the references 20 and 22.
On a représenté, sur la figure 2, les angles d'émission et de réception respectivement des-diodes photpémissives et des phototransistors. On note que les diodes 16 et 18 sont inclinées afin que les faisceaux infrarouges qu'elles forment puissent difficilement parvenir sur le capteur qui ne leur est pas associé, après réflexion. FIG. 2 shows the emission and reception angles of the light emitting diodes and of the phototransistors respectively. It is noted that the diodes 16 and 18 are inclined so that the infrared beams which they form can hardly reach the sensor which is not associated with them, after reflection.
Ainsi, la diode 16 est tournée vers le capteur associé 20, si bien que les rayons infrarouges provenant de la diode 16, lorsqu'ils se réfléchissent sur une surface placée à une distance relativement faible du support 12, peuvent parvenir sur le capteur 20. Cependant, les rayons de la diode 16 ne peuvent pratiquement pas parvenir sur le capteur 22. Cette disposition facilite le traitement ultérieur des signaux. En effet, si les rayons parvenant sur un capteur tel que le phototransistor 20 pouvaient provenir des deux sources différentes, les signaux obtenus correspondraient au passage de l'onde pulsatile à des emplacements différents de l'artère étudiée et seraient déformés ; la partie caractéristique correspondant au pied de l'onde pulsatile ne pourrait plus être déterminée avec une bonne précision.Thus, the diode 16 is turned towards the associated sensor 20, so that the infrared rays coming from the diode 16, when they are reflected on a surface placed at a relatively short distance from the support 12, can reach the sensor 20. However, the rays of the diode 16 can hardly reach the sensor 22. This arrangement facilitates the subsequent processing of the signals. Indeed, if the rays arriving on a sensor such as the phototransistor 20 could come from two different sources, the signals obtained would correspond to the passage of the pulsatile wave at different locations of the artery studied and would be deformed; the characteristic part corresponding to the foot of the pulsating wave could no longer be determined with good precision.
On peut apprécier ce phénomène en se reportant aux formes d'onde représentées sur les figures 4 et 5. Sur celles-ci, les points les plus caractéristiques correspondent aux pieds indiqués par la référence A. De nombreux travaux ont montré que ce pied est la caractéristique la plus significative car il correspond à la plus faible pression et peut être déterminé avec une grande précision, étant donné l'inflexion très nette de la courbe. We can appreciate this phenomenon by referring to the waveforms represented in FIGS. 4 and 5. On these, the most characteristic points correspond to the feet indicated by the reference A. Numerous works have shown that this foot is the most significant characteristic because it corresponds to the lowest pressure and can be determined with great precision, given the very sharp inflection of the curve.
Il est donc important d'une part que les émetteurs et capteur soient groupés par paires, la lumière d'un émetteur ne parvenant que sur un capteur, et d'autre part que l'énergie reçue par un capteur tel que le phototransistor 20 corresponde aux radiations réfléchies sur une petite zone seulement de l'artère considérée, On a indiqué en traits mixtes sur la figure 2, la limite d'une artère repérée par la référence 23, et on note que les radiations de la diode 16 qui parviennent finalement sur le capteur 20 sont comprises dans un cône de petit angle au sommet recoupant l'artère au niveau d'une zone 24 de faible surface. De cette manière, les signaux transmis par les capteurs 20, 22 sont bien définis et nets et permettent une determination précise du pied A. It is therefore important, on the one hand, that the emitters and sensor are grouped in pairs, the light from an emitter only reaching a sensor, and on the other hand that the energy received by a sensor such as the phototransistor 20 corresponds to the radiation reflected on a small area only of the artery considered, We have indicated in dashed lines in FIG. 2, the limit of an artery identified by the reference 23, and it is noted that the radiation from the diode 16 which finally reaches on the sensor 20 are included in a cone of small angle at the top intersecting the artery at the level of a zone 24 of small surface. In this way, the signals transmitted by the sensors 20, 22 are well defined and clear and allow precise determination of the foot A.
La figure 3 représente schématiquement le circuit électronique correspondant à une voie de l'appareil, c'est-à-dire à un seul capteur et une seule source. FIG. 3 schematically represents the electronic circuit corresponding to a channel of the device, that is to say to a single sensor and a single source.
La diode 16 est montée en série avec une résistance 30 de 0,3 kSI entre une source de tension V et la masse. La lumière réfléchie parvient sur le capteur 20 et le signal correspondant est transmis à l'entrée d'un amplificateur 26, par exemple du type LM 307. Le signal est prélevé entre le phototransistor 20 et la résistance 36 de 3,3 k# qui sont montés en série entre la masse et une source de tension -V. The diode 16 is connected in series with a resistance 30 of 0.3 kSI between a voltage source V and the ground. The reflected light reaches the sensor 20 and the corresponding signal is transmitted to the input of an amplifier 26, for example of the LM 307 type. The signal is taken between the phototransistor 20 and the resistor 36 of 3.3 k # which are connected in series between ground and a voltage source -V.
L'autre entrée de l'aplificateur 26 reçoit le signal de sortie d'un amplificateur 28 par l'intermédiaire d'une résistance 28 de 10 kQ. Cet amplificateur 28 peut aussi être du type LM 307. Des résistances 32 et 34 de 1 MQ et 10 kn respectivement sont montées dans un circuit de réaction entre la sortie de chacun des amplificateurs et son entrée négative. L'entrée positive de l'amplificateur 28 est à la masse alors que l'entrée négative est reliée, par une résistance 40 de 10 kn à un potentiomètre 42 monté entre les sources de tensions +V et -V. The other input of the amplifier 26 receives the output signal from an amplifier 28 via a resistor 28 of 10 kΩ. This amplifier 28 can also be of the LM 307 type. Resistors 32 and 34 of 1 MQ and 10 kn respectively are mounted in a feedback circuit between the output of each of the amplifiers and its negative input. The positive input of amplifier 28 is grounded while the negative input is connected by a resistor 40 of 10 kn to a potentiometer 42 mounted between the voltage sources + V and -V.
Le potentiomètre 42 permet le réglage de la sensibilité du circuit, et notamment de l'amplitude du signal amplifié transmis par la sortie de l'amplificateur 26. Ce signal est ensuite utilisé dans un circuit qui comprend avantageusement une horloge déclenchée par le pied de l'onde d'un premier capteur et arrêtée pa#r le pied de l'onde d'un second capteur. The potentiometer 42 allows the sensitivity of the circuit to be adjusted, and in particular the amplitude of the amplified signal transmitted by the output of the amplifier 26. This signal is then used in a circuit which advantageously comprises a clock triggered by the foot of the wave of a first sensor and stopped by the foot of the wave of a second sensor.
Comme indiqué précédemment, les zones 24 de mesure des deux capteurs doivent délimiter un tronçon d'artère sensiblement rectiligne, sensiblement parallèle à la surface de la peau et ainsi à la surface 14 du support 12, et n'ayant pas de ramification; Les artères du cou et des membres supérieur et inférieur qui peuvent être essentiellement étudiées nécessitent un espacement maximal entre les deux zones 24 de l'ordre de 8 à 10 cm. Il est avantageux que cette distance soit de l'ordre de 3 cm, car d'une part la distance peut alors être déterminée avec une précision suffisante pour que les résultats soient significatifs et d'autre part l'appareil convient encore à un nombre d'artères non négligeable. On note que la surface de l'artère 23 ne doit pas être trop proche de la surface 14 d'appui du support 12. En pratique, une distance de 3,5 mm au minimum est nécessaire.Par ailleurs, l'artère 22 ne doit pas être trop éloignée du support 12 car la quantité de rayons infrarouges qui doit alors être transmise vers l'artère afin que le capteur reçoive suffisamment de lumière devient trop élevée et peut provoquer une brûlure de la peau. En pratique, on constate que l'artère peut se trouver au-dessous de la surface de la peau à une distance qui peut atteindre 25 mm. As indicated previously, the measurement zones 24 of the two sensors must delimit a substantially straight artery section, substantially parallel to the surface of the skin and thus to the surface 14 of the support 12, and having no branching; The arteries of the neck and of the upper and lower limbs which can be essentially studied require maximum spacing between the two zones 24 of the order of 8 to 10 cm. It is advantageous that this distance is of the order of 3 cm, because on the one hand the distance can then be determined with sufficient precision for the results to be significant and on the other hand the device is still suitable for a number d significant arteries. Note that the surface of the artery 23 should not be too close to the support surface 14 of the support 12. In practice, a distance of at least 3.5 mm is necessary. Furthermore, the artery 22 does not should not be too far from the support 12 because the amount of infrared rays which must then be transmitted to the artery so that the sensor receives enough light becomes too high and can cause skin burns. In practice, it is noted that the artery can be located below the surface of the skin at a distance which can reach 25 mm.
On a représenté sur la figure 2 un mode de réalisation dans lequel les sources et les capteurs sont placés très près de la peau. Cependant, un mode de réalisation commode, permettant notamment un plus grand rapprochement des sources et des capteurs, met en oeuvre des fibres optiques. Dans ce cas, une seule source peut alimenter deux faisceaux de fibres optiques. Cette,disposition donne une plus grande souplesse, comme le savent les spécialistes, mais complique un peu l'appareil. FIG. 2 shows an embodiment in which the sources and the sensors are placed very close to the skin. However, a convenient embodiment, in particular allowing greater approximation of the sources and the sensors, uses optical fibers. In this case, a single source can supply two bundles of optical fibers. This arrangement gives greater flexibility, as specialists know, but somewhat complicates the device.
Les figures 4 et 5 représentent les deux ondes observées par mise en oeuvre de l'appareil de l'invention, la première dans l'artère radiale et la seconde dans la carotide primitive d'un être humain. Sur la figure 4, l'écart entre les pieds des deux ondes comme- indiqué par la référence 44 correspond a 2,6.10 3 s et on détermine, d'après les caractéristiques géométriques du support et des capteurs, que la célérité de l'onde pulsatile est de 11,35 ms. La figure 5 représente, pour un même appareil de mesure, un écart plus grand de 5,2,10"3 3s, indiqué par la référence 46, correspondant à une célérité de 5,80 m/s. Figures 4 and 5 show the two waves observed by implementing the apparatus of the invention, the first in the radial artery and the second in the primitive carotid of a human being. In FIG. 4, the difference between the feet of the two waves as indicated by the reference 44 corresponds to 2.6 × 10 3 s and it is determined, from the geometrical characteristics of the support and the sensors, that the speed of the pulsatile wave is 11.35 ms. FIG. 5 represents, for the same measuring device, a greater difference of 5.2.10 "3 3s, indicated by the reference 46, corresponding to a speed of 5.80 m / s.
Lors de l'utilisation de l'appareil selon l'invention pour le diagnostic des maladies artérielles, il est souhaitable que l'appareil donne directement une valeur représentant la célérité de l'onde pulsatile. Le praticien, connaissant l'âge du sujet, compare la célérité obtenue à la valeur de la classe d'âges correspondante soit sur un graphique soit sur un tableau. Il peut aussi comparer la valeur lue à celle qui a été lue antérieurement au même endroit sur le même sujet, et peut ainsi déterminer la progression d'une maladie artérielle. When using the device according to the invention for the diagnosis of arterial diseases, it is desirable for the device to directly give a value representing the speed of the pulsatile wave. The practitioner, knowing the age of the subject, compares the speed obtained with the value of the corresponding age class either on a graph or on a table. It can also compare the value read with that which was read previously in the same place on the same subject, and can thus determine the progression of an arterial disease.
Ainsi, l'appareil selon 1'invention permet le dépistage commode des maladies artérielles. Son utilisation est très simple, les résultats sont immédiats et la précision est élevée. Thus, the apparatus according to the invention allows convenient screening of arterial diseases. Its use is very simple, the results are immediate and the precision is high.
Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. It is understood that the invention has only been described and shown as a preferred example and that any technical equivalence may be provided in its constituent elements without going beyond its ambit.
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