<Desc/Clms Page number 1>
DISPOSITIF DE MESURE DE PARAMETRE D'UN ORGANISME
La présente invention a pour objet un dispositif pour mesurer au moins un paramètre critique d'un organisme, paramètre qui dans le cas du corps humain sera avantageusement utilisé par un médecin pour diagnostiquer une maladie, par exemple une maladie neurale.
Un dispositif comprenant un générateur d'un signal électrique et un moyen pour transférer ledit signal audit organisme pour traiter l'épilepsie est connu par le document WO 92/00119.
Ce dispositif, s'il permet le traitement de maladies, n'est pas à même de mesurer des paramètres critiques d'un organisme, en particulier du corps humain et donc ne permet pas au médecin de diagnostiquer la maladie dont souffre son patient et le traitement particulier qui doit être appliqué à son patient.
Le dispositif selon ce document comprend des appareils de mesure du signal envoyé à des électrodes placées sur la tête d'un patient épileptique.
Ce dispositif s'il permet un traitement ne permet pas au médecin de définir le traitement qu'il y a lieu d'appliquer et ne permet pas de modifier le traitement en fonction de l'état réel ou instantané du patient par exemple lors d'une crise que subit le patient.
La présente invention a pour objet un dispositif simple et peu coûteux permettant une mesure rapide de paramètres électriques reflétant
<Desc/Clms Page number 2>
une ou plusieurs mal-fonctions biochimiques affectant une ou plusieurs zones cervicales, ou du système nerveux en général, et ce de façon précise et inéquivoque.
Le dispositif suivant l'invention comprend un générateur d'un signal électrique, au moins un moyen pour transférer ledit signal audit organisme et au moins un moyen de réception d'un signal électrique formant la réponse dudit organisme au signal électrique émis. Les moyens de transfert et de réception peuvent être un seul jeu d'électrodes, ou un jeu multiple, ou encore un circuit de stimulation magnétique. En outre, il comprend un moyen de mesure d'un paramètre caractérisant le signal électrique reçu, le signal électrique émis présentant au moins une série d'impulsions positives d'une durée comprise entre 1 micro seconde et 1 seconde et d'une tension comprise entre 100 millivolts et 1000 volts.
De façon avantageuse, le moyen de mesure d'un paramètre du signal électrique reçu est un moyen de mesure de son intensité et/ou un moyen de mesure de sa tension et/ou un moyen de mesure de sa phase par rapport à la phase du signal émis et/ou un moyen de mesure d'impédances et/ou un moyen de mesure de l'énergie absorbée, ou tout autre paramètre calculé au départ de la tension et de l'intensité, leur temps de montée, leur déphasage, leur forme, etc...
Dans une forme de réalisation, le dispositif présente un élément pour assurer une fréquence variable ou non de répétition d'impulsions inférieure à 106 Hz, de préférence comprise entre 0,1 et 10.000 Hz. De façon avantageuse, cet élément comprend un moyen pour
<Desc/Clms Page number 3>
accroître la fréquence de répétition d'impulsions, par exemple d'au moins 1%, de préférence 10%, par exemple par incrément de 0,1 Hertz, ou de préférence de 1 Hertz, de manière à faire varier la fréquence par exemple d'un facteur 10, de préférence d'un facteur 100 par rapport à la fréquence d'une impulsion initiale.
Dans une forme de réalisation particulière, ledit élément comprend un système pour accroître la fréquence de répétition des impulsions depuis une fréquence inférieure à 1 Hz jusqu'à une fréquence supérieure ou égale à 1000 Hz.
Selon une autre forme de réalisation du dispositif, il comporte un moyen destiné à calculer la moyenne d'un paramètre mesuré pour une fréquence déterminée ou pour une gamme de fréquences, un moyen pour mémoriser cette moyenne et un moyen pour déterminer l'écart existant entre le paramètre mesuré pour ladite fréquence ou gamme de fréquences et la moyenne calculée. En pratique, l'énergie de l'onde négative correspond avantageusement à l'énergie de l'impulsion positive, de façon à ce que l'énergie totale soit sensiblement égale à zéro, et ce pour éviter des phénomènes d'électrolyse au niveau des électrodes.
Selon une autre forme de réalisation du dispositif, il comporte également un générateur d'impulsions électriques négatives, lesdites impulsions négatives étant émises entre deux impulsions positives et ayant en valeur absolue une tension inférieure ou égale à la tension de l'impulsion positive précédant ou suivant l'impulsion négative. Avantageusement, ce générateur d'impulsions négatives est relié à un
<Desc/Clms Page number 4>
moyen de mesure de l'énergie fournie par une impulsion positive et comporte un moyen pour limiter en valeur absolue l'énergie de l'impulsion négative suivant ladite impulsion positive à une valeur sensiblement égale à l'énergie de ladite impulsion positive.
Selon une particularité de cette forme, le générateur d'impulsions négatives est relié à un moyen de mesure de l'énergie absorbé par une impulsion positive et comporte un moyen pour limiter en valeur absolue l'énergie absorbée par l'impulsion négative suivant ladite impulsion positive à une valeur sensiblement égale à l'énergie absorbée de ladite impulsion positive.
Dans une dernière forme de réalisation pour laquelle le dispositif est avantageusement associé à un organe, le dispositif comprend un moyen recevant un signal du moyen de mesure d'un paramètre et émettant un signal destiné à commander un organe pour le traitement d'un organisme, par exemple, au moyen d'impulsions électriques.
D'autres particularités et détails de l'invention ressortiront de la description détaillée suivante d'un dispositif suivant l'invention dans laquelle il est fait référence à la figure unique 1 ci-annexée qui représente une forme de réalisation d'un dispositif suivant l'invention.
Le dispositif représenté de façon schématique à la figure 1 comprend un générateur 1 d'un signal électrique par exemple de forme carrée, une électrode 2a pour transférer ce signal électrique à la tête d'un patient, une électrode 2b placée du côté opposé de la tête pour recevoir un signal électrique correspondant à la réponse de
<Desc/Clms Page number 5>
l'organisme ou signal électrique émis et un moyen de mesure 4 d'un ou de paramètres caractérisant le signal électrique reçu.
Le générateur de signaux électriques 1 comprend un élément 3 destiné à assurer une fréquence de répétition variable des impulsions, cet élément 3 comprenant un moyen pour accroître de façon progressive la fréquence de réptition des impulsions carrées par incrément de 0,1 Hertz et pour répéter de façon répétitive un ensemble ou suite de signaux dont la fréquence passe de x HZ à 100 x Hz, où x est avantageusement 0,1 Hertz. Cet élément 3 peut éventuellement être associé à des boutons de réglage manuel pour permettre au médecin d'étudier la réponse de son patient pour des fréquences déterminées.
L'élément 2 agit sur un moyen 5 générant un signal carré de fréquence déterminé qui est envoyé vers un moyen 6 de traitement du signal recevant des informations d'un moyen 7 définissant l'amplitude maximale du signal carré, l'amplitude minimale étant nulle, et d'un moyen 9 définissant un temps t pendant lequel le signal reste à sa valeur maximale lors d'une impulsion. Il va de soi que ce temps t est inférieur à la période du signal sortant du générateur 5 et est de préférence inférieur à 0,5 x ladite période P.
Un intégrateur 8 recevant des informations quant à la durée du signal maximal du moyen 7 et quant à l'amplitude du signal du moyen de traitement 6 permet d'évaluer l'énergie de chaque impulsion du signal.
Un différentiateur 10 relié au générateur 5 et au moyen 9 pour définir le temps t pendant lequel le signal reste à son niveau maximum
<Desc/Clms Page number 6>
calcule la différence entre la période et le temps t, c'est-à-dire la partie de la période pour laquelle l'amplitude du signal est nulle.
Ce différentiateur 10 et l'intégrateur 8 envoient des signaux vers un diviseur 11 pour déterminer l'amplitude que doit avoir un signal négatif émis pendant la partie de la période où le signal sortant du moyen 6 est nul pour compenser l'effet du signal positif sur l'organisme. En particulier l'énergie due au signal négatif émis pendant ladite partie de la période, c'est-à-dire période P-t, correspond en valeur absolue à l'énergie due au signal positif émis pendant le temps t.
Ce diviseur 11 commande l'amplitude du signal négatif émis par le générateur 12, ce dernier étant relié au générateur d'impulsions 5, au différentiateur 10 et au moyen 9 pour définir le temps t pour ne permettre que la sortie d'un signal que lorsque l'amplitude du signal sortant du moyen de traitement 6 est nulle ou minimale.
Les signaux sortant du moyen de traitement 6 et du générateur 12 sont combinés par un moyen 13 permettant d'obtenir un signal de sortie dont l'amplitude correspond à la somme des amplitudes des signaux provenant du moyen de traitement 6 et du générateur 12. La forme de l'amplitude des signaux sortant du moyen 6, du générateur 12 et du moyen 13 combinant les signaux du moyen 6 et générateur 12 est indiquée sur la figure 1 respectivement aux références A, B et C, pour lesquelles le niveau d'amplitude zéro est indiqué en traits interrompus.
Le signal sortant du moyen 13 est envoyé à l'électrode 2. De façon avantageuse, un moyen de
<Desc/Clms Page number 7>
mesure 14 du signal émis permet de déterminer par rapport à une référence 15 ou à un niveau de base des paramètres tels que intensité, tension, phase, énergie positive transmise.
Une électrode 2b permet de détecter la réponse du patient au signal électrique émis. Cette électrode mesure un signal électrique appelé ci-après signal reçu. Après amplification éventuelle du signal, le moyen de mesure 4 mesure par rapport à une référence, avantageusement la référence 15 utilisée pour le moyen de mesure 14, des paramètres tels que intensité, voltage, phase, inpédances, énergie. Ce moyen de mesure 4 est avantageusement relié au générateur 5 pour effectuer une mesure par période, par exemple, intensité maximale, voltage maximal ou énergie reçue sur une période.
Ce moyen de mesure 4 envoie des informations quant au signal reçu vers un compteur 16 du nombre de mesures effectuées qui transfère ces informations vers un différentiateur 17 destiné à mesurer la différence de phase, la différence d'intensité, de tension ou l'énergie absorbée due au passage du signal par la tête du patient.
Le compteur 16 qui mesure le nombre n de mesures effectuées commande une porte 18. Tant que le nombre n de mesures est inférieur à 100, la porte 18 est ouverte de manière à envoyer les informations vers un moyen 19 déterminant la valeur moyenne des paramètres. Ce moyen comprend une mémoire qui est incrémentée chaque fois qu'une information est envoyée vers le calculateur de moyenne. Dans ce calculateur m devient m + 1 tandis que la valeur de la moyenne devient (m x n +An+l)/m+',
<Desc/Clms Page number 8>
EMI8.1
lm où n est la valeur moyenne pour m mesures ème A i est la n+lème mesure de différence de paramètre m+1 est le nombre de mesures pour le calcul de la moyenne.
Lorsque le nombre n de mesure est supérieur à 100, la porte 18 est fermée de manière à transférer les informations vers un comparateur 20 déterminant l'écart en % de la nème mesure (A) par rapport à la moyenne de m mesures clest-à-dire
Ce comparateur 20 commande une porte 21 si l'écart en % est inférieur en valeur absolue à un pourcentage déterminé, par exemple 25%, voire 10%, de manière à autoriser dans ce cas le passage ème de la n mesure vers le calculateur 19 pour affiner la valeur moyenne
Le comparateur 20 envoie un signal correspondant à l'écart mesuré ( - /4) vers un organe de traitement 22 et vers un dispositif 23 de représentation de l'écart (# - #/#) et de la valeur moyenne en fonction du temps,
c'est-à-dire pour les différentes fréquences et/ou amplitudes du signal émis. Il va de soi que les différents paramètres du signal émis et du signal reçu peuvent également être repris sur le graphe ou sur l'écran pour la sortie des informations par le dispositif 23.
Enfin, de façon avantageuse, l'électrode de mesure 4 détermine pour chaque période l'énergie positive absorbée et l'énergie négative absorbée, ces énergies étant comparées respectivement à l'énergie positive émise et à l'énergie négative émise dans le différentiateur 17. Ces valeurs et différences entre les énergies positive et négative
<Desc/Clms Page number 9>
émises et les énergies positive et négative reçues sont envoyées vers le générateur d'impulsions négatives 12 de manière à modifier l'amplitude de l'impulsion négative déterminée à partir du diviseur 11. Cette modification est par exemple déterminée de la manière suivante :
EMI9.1
A x fonction (E../E.
E'../E*) émise reçue émise reçue où émise et E+ sont respectivement pour la émise reçue'' période précédente l'énergie du signal positif émis et l'énergie du signal reçu du à ce signal positif émis,
EMI9.2
E et E sont pour la période précédente émise reçue respectivement l'énergie du signal négatif émis de l'énergie du signal reçu en réponse à ce signal négatif émis, et
A- est l'amplitude du signal négatif à émettre calculée à partir du diviseur.
Dans un cas particulier, l'amplitude du signal négatif sortant du générateur est égale à
EMI9.3
11 est possioie ae reailser une torme simplifiée de ce circuit en utilisant un système où les électrodes de passage de l'impulsion de mesure sont connectées à un dispositif de mesure du courant et de la tension séparée par une isolation galvanique. De même) la logique générant les impulsions et/ou les circuits de mesure peuvent
<Desc/Clms Page number 10>
être réalisées en utilisant des microprocesseurs dédicacés ou non.
Ce dispositif est peu coûteux en investissement, comparé aux techniques actuelles d'analyse neurale, telles que la"caméra Positron", le NRM ou l'EMG, et est ainsi accessible à des centres hospitaliers régionaux ou, encore dans des polycliniques.
De plus, ces moyens connus, tels que l'EMG, s'ils permettent d'obtenir un résultat similaire au dispositif suivant l'invention en utilisant des équipement complexes, mesurent une corrélation à partir des ondes émises, et non absorbées. Les mesures obtenus par ces moyens connus sont donc plus sensibles à des artefacts dus, par exemple, à des mouvements etc.
Le dispositif suivant l'invention permet la mesure de paramètres en un temps très court et les résultats peuvent être consultés par un médecin traitant, sur place, avantageusement en utilisant un ordinateur ou encore être transmis au domicile du médecin par une ligne téléphonique, de manière à permettre à ce dernier d'effectuer le diagnostic nécessaire en son cabinet.
Le dispositif est utilisable pour mesurer des paramètres permettant à un médecin de diagnostiquer des problèmes neuraux non cervicaux, par exemple dans les cas de lésions de la moelle, ou de dégénération d'extrémités nerveuses. Dans ce cas, il peut être avantageux d'utiliser des points de mesures multiples, afin de déterminer la vitesse de transmission le long des fibres nerveuses, qui est souvent plus représentative de désordres locaux.
Ce dispositif permet également à un
<Desc/Clms Page number 11>
médecin de définir un traitement électro-thérapeutique approprié, en définissant les paramètres critiques pour chaque patient, correspondant à des zones cervicales, cortex ou autres, présentant un problème métabolique ou génétique.
Le dispositif dans une forme de réalisation identifie les paramètres idéaux pour l'utilisation d'un appareil à but thérapeutique, comme celui décrit dans l'application PCT/BE91/00043 ou similaire.
La présente invention pouvant être réalisable sous une forme compacte et portable, permet une utilisation non seulement hospitalière, mais aussi ambulatoire, et un monitoring soit court, soit long, ceci permettant de répondre à tous les cas d'applications.
Le signal électrique qui peut être utilisé dans le dispositif est une onde de forme définie, sous la forme d'une impulsion positive, de courte durée, par exemple, de l'ordre de 1 microseconde jusque 1 seconde, et d'une tension réelle de 100 millivolt au moins et de 1000 volts au plus. Ce signal est envoyé sur une électrode fixée sur la partie primaire à examiner, par exemple sur le front du patient, le retour se faisant par une ou plusieurs électrodes similaires fixées en regard de l'électrode primaire, par exemple sur l'occiput.
Au lieu d'électrodes, un circuit magnétique de forme appropriée peut être utilisé.
Un tel circuit présente l'avantage de ne pas nécessiter une connexion directe avec le patient, mais l'inconvénient d'une moindre sensibilité, spécialement dans des bandes de fréquences déterminées, par exemple aux fréquences
<Desc/Clms Page number 12>
correspondant à la distribution électrique (50 Hz).
Les tensions et courants utilisés sont adaptés, par exemple par un médecin, pour éviter des effets secondaires.
Par exemple, dans le cas d'un examen du cerveau, la tension de crête peut-être de l'ordre de 5 à 200 volts, avec une intensité limitée à 20
EMI12.1
milliampères par centimètre-carré de surface d'électrode, et une durée, d'impulsion de 0, 1 milli- seconde ou de 1 à 10 milli-secondes.
De plus, une seconde impulsion négative suit, en particulier, dans le cas d'un dispositif utilisant des électrodes de contact, d'une valeur de tension égale ou inférieure à la première, mais dont l'énergie est telle que la somme des deux impulsions soit nulle. Ceci permet d'éviter des phénomènes locaux d'ionisation ou d'électrolyse.
D'une manière générale, cette simpulsion négative aura en valeur absolue une tension comprise à 1-100 fois inférieure à la tension de l'impulsion positive. Ceci permet une mesure adéquate des paramètres et donc permet au médecin d'effectuer un meilleur diagnostic de l'état de son patient et des remèdes ou traitements à utiliser.
Le dispositif, de façon avantageuse, émet de façon répétée des séries d'impulsions dont la fréquence varie entre de 0 à 1.000. 000 Hertz ou moins, mais s'accroît d'un incrément variable ou continu.
D'une manière pratique, la gamme des fréquences d'une série peut être limitée entre 0,1 à 1000 Hertz, cette gamme correspondant aux fréquences observées dans les systèmes biologiques. Des observations récentes indiquent que la fréquence maximale est avantageusement égale à
<Desc/Clms Page number 13>
100, voire 200 KHz., pour tenir compte de phénomènes transitoires correspondants à des réactions physiologiques non-identifiées à ce jour.
Les mesures du signal reçu effectuées par le dispositif sont avantageusement exprimées en fonction de la fréquence, de manière à permettre à un médecin de diagnostiquer des maladies neurales ou autres et la gravité de celles-ci sur base des constatations suivantes :
Une impulsion positive de courte durée permet d'éviter une atténuation de transmission par exemple au niveau du cuir chevelu et de la
EMI13.1
boîte crânienne ; Les valeurs par exemple d'impédances varient suivant les désordres neuraux des patients considérés, comme démontré en cours d'expérimentation clinique dans le cas de l'épilepsie.
La cause de cette variation n'est pas connue à ce jour, mais est probablement liée à des propriétés des cellules ou de leurs membranes, neurales ou autres, en fonction de leur propriétés électriques caractéristiques et de leur état au moment de l'examen.
Il faut toutefois noter que la masse cérébrale présente des différences notables de dimensions au niveau du diamètre ou de la longueur des axions des sous populations neurales, ce qui pourrait expliquer leur comportement différent en fonction d'une fréquence variable.
En outre, il a été observé que durant la phase initiale d'une crise typique, et pour autant que la fréquence envoyée soit en correspondance à la fréquence correspondant à
<Desc/Clms Page number 14>
la maladie ou déficience profonde du patient, on peut noter une augmentation brutale du courant absorbé, qui correspond cliniquement au"départ"de la crise, qui avorte avec un retour de l'intensité du courant à une valeur moyenne normale.
Ces mesures correspondent à des fréquences discrètes, sélectionnées par essais permettant au médecin de définir les paramètres idéaux à utiliser dans un appareil d'électrothérapie pour obtenir les signes cliniques d'amélioration.
Compte tenu de l'influence des électrodes de mesure, le dispositif compare de préférence les valeurs obtenues à une valeur de référence obtenue sur le patient lui-même, cette approche éliminant des artefacts possibles liés à l'usage de certains médicaments modifiant la conductibilité par accroissement des tissus conjonctifs ou autres, ou encore à des conditions psychologiques propres au patient.
D'une manière générale l'exemple suivant illustre une possibilité d'application :
L'impulsion primaire est définie par une tension de + 5 Volts, et une durée de 10 microseconde, et l'impulsion secondaire par une valeur de-500 millivolts, et une durée de 100 microseconde. La fréquence de répétition varie de 0,1 jusque 1000 Hertz (cycle par seconde) et les paramètres électriques considérés sont la tension observée ainsi que le courant, et ce en fonction du temps.
Les fréquences de répétition de 0 jusque 100 Hz environ reflétant l'activité basale, et moins dépendantes de l'état ou de l'activité
<Desc/Clms Page number 15>
physique du patient, seront considérées dans cet exemple.
En utilisant des électrodes de mesures non polarisables, de section suffisante pour éviter que la densité de courant n'excède la valeur de 1 2 milliampère/cm2, on a pu constater que l'impédance moyenne d'un sujet normal est de l'ordre de 500 Ohms ; cette impédance apparente étant la valeur de la résistance observée au moment de la valeur la plus élevée de la tension.
Cette valeur, par exemple pour des patients présentant des symptômes d'épilepsie bien que variant dans des proportions importantes de patient à patient, voire de jour à jour, sera nettement plus élevée pour des fréquences de 1,5 et/ou 28 Hz., ou encore autres suivant les déficiences spécifiques reflétées par leur état clinique.
Dans une autre forme, le dispositif permet l'ajustement automatique des paramètres spécifiques aux patients, dans le cas par exemple, ou plusieurs foyers diffus d'épilepsie co-existent.
D'une manière plus quantitative, l'approche permet de suivre l'évolution des patients et l'adaptation des conditions de traitement suivant les résultats obtenus. Dans ce cas, la valeur moyenne des résultats est avantageusement comparée à un profil"normal"type, et les écarts sont comparés à l'écart type maximal observé chez des sujets normaux. Toute déviation supérieure sera considérée comme anormale, et permettra au médecin d'émettre un diagnostic.
<Desc / Clms Page number 1>
DEVICE FOR MEASURING THE PARAMETER OF AN ORGANISM
The subject of the present invention is a device for measuring at least one critical parameter of an organism, a parameter which in the case of the human body will advantageously be used by a doctor to diagnose a disease, for example a neural disease.
A device comprising a generator of an electrical signal and means for transferring said signal to said organism to treat epilepsy is known from document WO 92/00119.
This device, if it allows the treatment of diseases, is not able to measure critical parameters of an organism, in particular of the human body and therefore does not allow the doctor to diagnose the disease from which his patient suffers and the particular treatment that must be applied to his patient.
The device according to this document comprises devices for measuring the signal sent to electrodes placed on the head of an epileptic patient.
This device if it allows treatment does not allow the doctor to define the treatment to be applied and does not allow to modify the treatment according to the real or instantaneous state of the patient for example during a crisis the patient is going through.
The subject of the present invention is a simple and inexpensive device allowing rapid measurement of electrical parameters reflecting
<Desc / Clms Page number 2>
one or more biochemical malfunctions affecting one or more cervical areas, or of the nervous system in general, and this in a precise and unequivocal way.
The device according to the invention comprises a generator of an electrical signal, at least one means for transferring said signal to said organism and at least one means for receiving an electrical signal forming the response of said organism to the transmitted electrical signal. The transfer and reception means can be a single set of electrodes, or a multiple set, or even a magnetic stimulation circuit. In addition, it comprises means for measuring a parameter characterizing the electrical signal received, the transmitted electrical signal having at least one series of positive pulses of duration between 1 micro second and 1 second and of a voltage included between 100 millivolts and 1000 volts.
Advantageously, the means for measuring a parameter of the electrical signal received is a means for measuring its intensity and / or a means for measuring its voltage and / or a means for measuring its phase with respect to the phase of the signal emitted and / or a means of measuring impedances and / or a means of measuring the energy absorbed, or any other parameter calculated from the voltage and the intensity, their rise time, their phase shift, their shape, etc ...
In one embodiment, the device has an element for ensuring a variable or not pulse repetition frequency of less than 106 Hz, preferably between 0.1 and 10,000 Hz. Advantageously, this element comprises means for
<Desc / Clms Page number 3>
increasing the pulse repetition frequency, for example by at least 1%, preferably 10%, for example by 0.1 Hertz increment, or preferably by 1 Hertz, so as to vary the frequency for example d a factor of 10, preferably a factor of 100 relative to the frequency of an initial pulse.
In a particular embodiment, said element comprises a system for increasing the frequency of repetition of the pulses from a frequency less than 1 Hz to a frequency greater than or equal to 1000 Hz.
According to another embodiment of the device, it comprises means for calculating the average of a parameter measured for a determined frequency or for a range of frequencies, means for storing this average and means for determining the difference existing between the parameter measured for said frequency or frequency range and the calculated average. In practice, the energy of the negative wave advantageously corresponds to the energy of the positive pulse, so that the total energy is substantially equal to zero, and this to avoid electrolysis phenomena at the level of electrodes.
According to another embodiment of the device, it also comprises a generator of negative electrical pulses, said negative pulses being emitted between two positive pulses and having in absolute value a voltage less than or equal to the voltage of the positive pulse preceding or following the negative impulse. Advantageously, this negative pulse generator is connected to a
<Desc / Clms Page number 4>
means for measuring the energy supplied by a positive pulse and comprises means for limiting in absolute value the energy of the negative pulse following said positive pulse to a value substantially equal to the energy of said positive pulse.
According to a feature of this form, the negative pulse generator is connected to a means of measuring the energy absorbed by a positive pulse and includes means for limiting in absolute value the energy absorbed by the negative pulse following said pulse positive to a value substantially equal to the energy absorbed from said positive pulse.
In a last embodiment for which the device is advantageously associated with an organ, the device comprises means receiving a signal from the means for measuring a parameter and emitting a signal intended to control an organ for the treatment of an organism, for example, using electrical pulses.
Other particularities and details of the invention will emerge from the following detailed description of a device according to the invention in which reference is made to the single FIGURE 1 appended which represents an embodiment of a device according to the invention. 'invention.
The device shown diagrammatically in FIG. 1 comprises a generator 1 of an electrical signal, for example of square shape, an electrode 2a for transferring this electrical signal to the head of a patient, an electrode 2b placed on the opposite side of the head to receive an electrical signal corresponding to the response of
<Desc / Clms Page number 5>
the organism or electrical signal emitted and a means 4 for measuring one or more parameters characterizing the electrical signal received.
The electrical signal generator 1 comprises an element 3 intended to ensure a variable repetition frequency of the pulses, this element 3 comprising means for gradually increasing the repetition frequency of the square pulses in increments of 0.1 Hertz and for repeating repetitively a set or sequence of signals whose frequency goes from x HZ to 100 x Hz, where x is advantageously 0.1 Hertz. This element 3 can possibly be associated with manual adjustment buttons to allow the doctor to study the response of his patient for determined frequencies.
Element 2 acts on a means 5 generating a square signal of determined frequency which is sent to a signal processing means 6 receiving information from means 7 defining the maximum amplitude of the square signal, the minimum amplitude being zero , and means 9 defining a time t during which the signal remains at its maximum value during a pulse. It goes without saying that this time t is less than the period of the signal leaving the generator 5 and is preferably less than 0.5 x said period P.
An integrator 8 receiving information as to the duration of the maximum signal of the means 7 and as to the amplitude of the signal of the processing means 6 makes it possible to evaluate the energy of each pulse of the signal.
A differentiator 10 connected to the generator 5 and to the means 9 to define the time t during which the signal remains at its maximum level
<Desc / Clms Page number 6>
calculates the difference between the period and the time t, i.e. the part of the period for which the amplitude of the signal is zero.
This differentiator 10 and the integrator 8 send signals to a divider 11 to determine the amplitude that must have a negative signal emitted during the part of the period when the signal leaving the means 6 is zero to compensate for the effect of the positive signal on the organism. In particular, the energy due to the negative signal emitted during said part of the period, that is to say period P-t, corresponds in absolute value to the energy due to the positive signal emitted during the time t.
This divider 11 controls the amplitude of the negative signal emitted by the generator 12, the latter being connected to the pulse generator 5, to the differentiator 10 and to the means 9 to define the time t to allow only the output of a signal that when the amplitude of the signal leaving the processing means 6 is zero or minimal.
The signals leaving the processing means 6 and the generator 12 are combined by means 13 making it possible to obtain an output signal whose amplitude corresponds to the sum of the amplitudes of the signals coming from the processing means 6 and the generator 12. The form of the amplitude of the signals coming out of the means 6, of the generator 12 and of the means 13 combining the signals of the means 6 and generator 12 is indicated in FIG. 1 respectively at references A, B and C, for which the amplitude level zero is indicated in broken lines.
The signal leaving the means 13 is sent to the electrode 2. Advantageously, a means of
<Desc / Clms Page number 7>
measurement 14 of the signal emitted makes it possible to determine, with respect to a reference 15 or to a basic level, parameters such as intensity, voltage, phase, positive energy transmitted.
An electrode 2b makes it possible to detect the response of the patient to the electrical signal emitted. This electrode measures an electrical signal hereinafter called received signal. After possible amplification of the signal, the measuring means 4 measures with respect to a reference, advantageously the reference 15 used for the measuring means 14, parameters such as intensity, voltage, phase, inpedances, energy. This measurement means 4 is advantageously connected to the generator 5 to carry out a measurement by period, for example, maximum intensity, maximum voltage or energy received over a period.
This measurement means 4 sends information as to the signal received to a counter 16 of the number of measurements carried out which transfers this information to a differentiator 17 intended to measure the phase difference, the difference in intensity, voltage or energy absorbed due to the signal passing through the patient's head.
The counter 16 which measures the number n of measurements carried out controls a gate 18. As long as the number n of measurements is less than 100, the gate 18 is opened so as to send the information to a means 19 determining the average value of the parameters. This means comprises a memory which is incremented each time that information is sent to the average calculator. In this calculator m becomes m + 1 while the value of the mean becomes (m x n + An + l) / m + ',
<Desc / Clms Page number 8>
EMI8.1
lm where n is the average value for m measurements th A i is the n + lth parameter difference measurement m + 1 is the number of measurements for calculating the average.
When the number n of measurements is greater than 100, the door 18 is closed so as to transfer the information to a comparator 20 determining the deviation in% of the nth measurement (A) from the average of m measurements is to -say
This comparator 20 controls a door 21 if the deviation in% is less in absolute value than a determined percentage, for example 25%, even 10%, so as to authorize in this case the passage th of the n measurement to the computer 19 to refine the average value
The comparator 20 sends a signal corresponding to the measured difference (- / 4) to a processing device 22 and to a device 23 for representing the difference (# - # / #) and the average value as a function of time. ,
that is to say for the different frequencies and / or amplitudes of the transmitted signal. It goes without saying that the various parameters of the transmitted signal and of the received signal can also be shown on the graph or on the screen for the output of the information by the device 23.
Finally, advantageously, the measurement electrode 4 determines for each period the positive energy absorbed and the negative energy absorbed, these energies being compared respectively to the positive energy emitted and to the negative energy emitted in the differentiator 17 These values and differences between positive and negative energies
<Desc / Clms Page number 9>
emitted and the positive and negative energies received are sent to the negative pulse generator 12 so as to modify the amplitude of the negative pulse determined from the divider 11. This modification is for example determined as follows:
EMI9.1
A x function (E ../ E.
E '../ E *) emitted received emitted received where emitted and E + are respectively for the emitted received' 'previous period the energy of the positive signal emitted and the energy of the signal received due to this positive signal emitted,
EMI9.2
E and E are for the preceding period transmitted received respectively the energy of the negative signal transmitted from the energy of the signal received in response to this negative signal transmitted, and
A- is the amplitude of the negative signal to be transmitted calculated from the divider.
In a particular case, the amplitude of the negative signal leaving the generator is equal to
EMI9.3
It is possible to react a simplified torch of this circuit using a system where the electrodes for the passage of the measurement pulse are connected to a device for measuring the current and the voltage separated by galvanic isolation. Similarly, the logic generating the pulses and / or the measurement circuits can
<Desc / Clms Page number 10>
be made using dedicated microprocessors or not.
This device is inexpensive in investment, compared to current neural analysis techniques, such as the "Positron camera", the NRM or the EMG, and is thus accessible at regional hospitals or, even in polyclinics.
In addition, these known means, such as EMG, if they make it possible to obtain a result similar to the device according to the invention using complex equipment, measure a correlation from the waves emitted, and not absorbed. The measurements obtained by these known means are therefore more sensitive to artefacts due, for example, to movements, etc.
The device according to the invention allows the measurement of parameters in a very short time and the results can be consulted by a treating doctor, on the spot, advantageously using a computer or even be transmitted to the doctor's home by a telephone line, so to allow the latter to make the necessary diagnosis in his office.
The device can be used to measure parameters allowing a doctor to diagnose non-cervical neural problems, for example in the case of spinal cord injuries, or degeneration of nerve ends. In this case, it may be advantageous to use multiple measurement points, in order to determine the speed of transmission along the nerve fibers, which is often more representative of local disorders.
This device also allows a
<Desc / Clms Page number 11>
doctor to define an appropriate electro-therapeutic treatment, defining the critical parameters for each patient, corresponding to cervical, cortex or other areas, presenting a metabolic or genetic problem.
The device in one embodiment identifies the ideal parameters for the use of a therapeutic device, such as that described in the application PCT / BE91 / 00043 or the like.
The present invention can be made in a compact and portable form, allows not only hospital use, but also ambulatory, and monitoring is short or long, this allows to respond to all cases of applications.
The electrical signal which can be used in the device is a wave of defined shape, in the form of a positive pulse, of short duration, for example, of the order of 1 microsecond up to 1 second, and of an actual voltage. at least 100 millivolt and at most 1000 volts. This signal is sent to an electrode fixed on the primary part to be examined, for example on the patient's forehead, the return being made by one or more similar electrodes fixed opposite the primary electrode, for example on the occiput.
Instead of electrodes, a suitably shaped magnetic circuit can be used.
Such a circuit has the advantage of not requiring a direct connection with the patient, but the disadvantage of lower sensitivity, especially in specific frequency bands, for example at frequencies
<Desc / Clms Page number 12>
corresponding to the electrical distribution (50 Hz).
The voltages and currents used are adapted, for example by a doctor, to avoid side effects.
For example, in the case of a brain examination, the peak voltage may be of the order of 5 to 200 volts, with an intensity limited to 20
EMI12.1
milliamps per square centimeter of electrode area, and a pulse duration of 0.1 milliseconds or 1 to 10 milliseconds.
In addition, a second negative pulse follows, in particular, in the case of a device using contact electrodes, with a voltage value equal to or less than the first, but whose energy is such that the sum of the two pulses be zero. This avoids local phenomena of ionization or electrolysis.
In general, this negative simpulsion will have in absolute value a voltage comprised at 1-100 times lower than the voltage of the positive pulse. This allows an adequate measurement of the parameters and therefore allows the doctor to make a better diagnosis of the condition of his patient and of the remedies or treatments to be used.
The device, advantageously, repeatedly emits series of pulses whose frequency varies between 0 to 1,000. 000 Hertz or less, but increases by a variable or continuous increment.
In a practical manner, the range of frequencies of a series can be limited between 0.1 to 1000 Hertz, this range corresponding to the frequencies observed in biological systems. Recent observations indicate that the maximum frequency is advantageously equal to
<Desc / Clms Page number 13>
100, even 200 KHz., To take account of transient phenomena corresponding to physiological reactions not identified to date.
The measurements of the received signal carried out by the device are advantageously expressed as a function of the frequency, so as to allow a doctor to diagnose neural or other diseases and the severity of these on the basis of the following observations:
A short-term positive pulse prevents transmission attenuation, for example in the scalp and
EMI13.1
brain cavity ; The values, for example, of impedances vary according to the neural disorders of the patients considered, as demonstrated during clinical experimentation in the case of epilepsy.
The cause of this variation is not known to date, but is probably related to the properties of cells or their membranes, neural or otherwise, depending on their characteristic electrical properties and their condition at the time of the examination.
It should however be noted that the cerebral mass presents notable differences of dimensions at the level of the diameter or the length of the axions of the neural subpopulations, which could explain their different behavior according to a variable frequency.
Furthermore, it has been observed that during the initial phase of a typical crisis, and provided that the frequency sent is in correspondence with the frequency corresponding to
<Desc / Clms Page number 14>
the patient's disease or profound deficiency, we can note a sudden increase in the absorbed current, which corresponds clinically to the "start" of the crisis, which aborts with a return of the intensity of the current to a normal average value.
These measurements correspond to discrete frequencies, selected by tests allowing the doctor to define the ideal parameters to be used in an electrotherapy device to obtain clinical signs of improvement.
Given the influence of the measurement electrodes, the device preferably compares the values obtained with a reference value obtained on the patient himself, this approach eliminating possible artefacts linked to the use of certain drugs modifying the conductivity by growth of connective or other tissues, or to psychological conditions specific to the patient.
In general, the following example illustrates a possibility of application:
The primary pulse is defined by a voltage of + 5 Volts, and a duration of 10 microseconds, and the secondary pulse by a value of -500 millivolts, and a duration of 100 microseconds. The repetition frequency varies from 0.1 to 1000 Hertz (cycle per second) and the electrical parameters considered are the observed voltage as well as the current, and this as a function of time.
Repetition frequencies from 0 to about 100 Hz reflecting basal activity, and less dependent on condition or activity
<Desc / Clms Page number 15>
patient's physical appearance will be considered in this example.
By using non-polarizable measurement electrodes, of sufficient cross section to prevent the current density from exceeding the value of 12 milliampere / cm 2, it has been observed that the average impedance of a normal subject is of the order 500 Ohms; this apparent impedance being the value of the resistance observed at the time of the highest value of the voltage.
This value, for example for patients presenting symptoms of epilepsy although varying in significant proportions from patient to patient, or even from day to day, will be significantly higher for frequencies of 1.5 and / or 28 Hz., or even others depending on the specific impairments reflected by their clinical condition.
In another form, the device allows automatic adjustment of patient-specific parameters, in the case for example, or several diffuse foci of epilepsy co-exist.
In a more quantitative way, the approach makes it possible to follow the evolution of patients and the adaptation of treatment conditions according to the results obtained. In this case, the mean value of the results is advantageously compared to a standard "normal" profile, and the deviations are compared to the maximum standard deviation observed in normal subjects. Any higher deviation will be considered abnormal, and will allow the doctor to make a diagnosis.