La présente invention concerne un appareil de détection des contractions des muscles de la face induites par la stimulation mécanique ou électrique per-opératoire du nerf facial. The present invention relates to an apparatus for detecting contractions of the muscles of the face induced by mechanical or electrical stimulation intraoperatively of the facial nerve.
La surveillance du nerf facial et de la contraction musculaire faciale est, après la surveillance des fonctions vitales, la principale préoccupation des chirurgiens pendant les interventions sur l'oreille
ou la fosse cérébrale postérieure. A titre d'exemple, les résultats post
opératoires de la chirurgie des tumeurs de l'angle ponto-cérébelleux dans la littérature internationale font état d'un taux de paralysies faciales immédiates compris entre 20 et 80 % selon la taille de la tumeur, et d'un taux de paralysies faciales totales et définitives
variant entre 15 et 30 %. Pour essayer d'améliorer la préservation
anatomique et fonctionnelle du nerf facial, certaines équipes ont proposé des dispositifs de surveillance per-opératoire de la fonction
faciale.Delgado et col. ont enregistré les réponses
électromyographiques des muscles de la face après stimulation
électrique du nerf facial pendant la chirurgie des neurinomes de
l'acoustique (Delgado et al., Neurosurgery, 4 : 418-421,1979).Monitoring of the facial nerve and facial muscle contraction is, after monitoring of vital functions, the main concern of surgeons during procedures on the ear.
or the posterior brain fossa. For example, the post results
operating procedures for ponto-cerebellar angle tumors in the international literature show an immediate facial paralysis rate of between 20 and 80% depending on the size of the tumor, and a rate of total facial paralysis and final
varying between 15 and 30%. To try to improve preservation
anatomical and functional of the facial nerve, some teams have proposed intraoperative function monitoring devices
facial. Delgado and col. recorded responses
electromyography of the muscles of the face after stimulation
of the facial nerve during neuroma surgery
acoustics (Delgado et al., Neurosurgery, 4: 418-421.1979).
L'analyse des tracés électromyographiques permettait de détecter des
signes de détérioration de la conduction du nerf facial pendant la
chirurgie. D'autres auteurs ont utilisé par la suite, des méthodes
identiques de stimulation-détection pour surveiller la fonction faciale
pendant la chirurgie (Richmond et al., Neurosurgery, 16 : 458-462,
1985 ; Benecke et al., Laryngoscope 97 : 697-70, 1987). Cependant, ces
techniques électrophysiologiques n ont pas eu le développement
attendu car elles nécessitent un équipement complexe (amplificateurs
physiologiques, chaine d'acquisition de potentiels
électrophysiologiques, stimulateur nerveux par électrode mono ou
bipolaire), et un personnel technique hautement qualifié devant rester
en salle d'opération pendant la majeure partie de l'intervention.Par
ailleurs, ces techniques ne sont pas dépourvues d'inconvénients. Tout
d'abord, elles ne peuvent pas empêcher la détection de parasites
électromagnétiques, très nombreux dans un bloc opératoire. En
particulier, la stimulation électrique du nerf facial s'accompagne d'un
artefact de stimulation très important dont la détection acoustique
peut masquer les réponses électromyographiques des muscles de la
face. Ensuite, l'analyse des réponses évoquées nécessite une
interprétation, et par conséquent, les traumatismes opératoires du
nerf facial ne sont détectés qu'après un certain délai. Pour pallier au
premier inconvénient, deux équipes ont proposé des améliorations
techniques.Sugita et Kobayashi ont décrit un système de surveillance
acoustique du nerf facial utilisant des accéléromètres placés sur les
muscles de la face, insensibles aux artéfacts électromagnétiques
(Sugita et Kobayashi, J. Neurosurg., 57 : 747-752, 1982). Mollet et
Janetta ont mis au point un appareil intégré compact comportant un
circuit électronique permettant d'éliminer l'artefact de stimulation du
signal électromyographique acoustique (Moller et Janetta, J.The analysis of electromyographic traces made it possible to detect
signs of deterioration of the conduction of the facial nerve during
surgery. Other authors have subsequently used methods
identical stimulation-detection to monitor facial function
during surgery (Richmond et al., Neurosurgery, 16: 458-462,
1985; Benecke et al., Laryngoscope 97: 697-70, 1987). However, these
electrophysiological techniques have not had development
expected because they require complex equipment (amplifiers
physiological, potential acquisition chain
electrophysiological, nerve stimulator by mono electrode or
bipolar), and highly qualified technical staff to remain
in the operating room for most of the intervention.
elsewhere, these techniques are not without drawbacks. All
first, they cannot prevent the detection of parasites
electromagnetic, very numerous in an operating theater. In
particular, electrical stimulation of the facial nerve is accompanied by
very important stimulation artifact including acoustic detection
can mask the electromyographic responses of the muscles of the
face. Then, the analysis of the responses mentioned requires a
interpretation, and therefore, the operational trauma of the
facial nerve are only detected after a certain delay. To overcome
first drawback, two teams proposed improvements
techniques.Sugita and Kobayashi described a surveillance system
facial nerve acoustics using accelerometers placed on the
muscles of the face, insensitive to electromagnetic artefacts
(Sugita and Kobayashi, J. Neurosurg., 57: 747-752, 1982). Calf and
Janetta have developed a compact integrated device with a
electronic circuit to eliminate the stimulation artifact from the
acoustic electromyographic signal (Moller and Janetta, J.
Neurosurg, 61 : 757-760, 1984). Cet appareil est commercialisé aux
USA par la société GRASS (Facial Nerve Locator and Monitor model
NL-1). Pour pallier aux inconvénients liés à la stimulation électrique
du nerf facial, Zini et Gandolfi ont décrit un dispositif original qui
transforme en signaux acoustiques les variations de pression induites
par la contraction des muscles de la face sur des capteurs pneumatiques placés en arrière de la lèvre supérieure. Un appareil
basé sur ce principe est actuellement commercialisé en Italie par la
société MOVI (Myoalarm mod. 484). Il s'agit d'une méthode encore
approximative. En effet, l'appareil commercialisé présente une faible
sensibilité et ne répond que pour des contractions franches des
muscles de la face.Cette faible sensibilité tient au fait que toute
contraction est convertie en un signal électrique qui est suivi d'une
série d'oscillations par rapport à la ligne de base, du à un défaut de
compensation de l'amortissement du circuit électronique. L'appareil est également soumis à des artéfacts de stimulation qui lui sont propres et répond de façon non-spécifique à des stimulations extra
opératoires comme les mouvements appliqués à la tête, les appuis
accidentels sur la face ou plus simplement les tractions sur les champs
opératoires.Neurosurg, 61: 757-760, 1984). This device is marketed in
USA by GRASS (Facial Nerve Locator and Monitor model)
NL-1). To overcome the drawbacks associated with electrical stimulation
of the facial nerve, Zini and Gandolfi described an original device which
transforms induced pressure variations into acoustic signals
by the contraction of the muscles of the face on pneumatic sensors placed behind the upper lip. A device
based on this principle is currently marketed in Italy by the
MOVI company (Myoalarm mod. 484). This is still a method
approximate. Indeed, the device sold has a low
sensitivity and responds only for frank contractions of
muscles of the face. This low sensitivity is due to the fact that all
contraction is converted into an electrical signal which is followed by a
series of oscillations with respect to the baseline, due to a defect in
compensation for the amortization of the electronic circuit. The device is also subject to its own stimulation artifacts and responds non-specifically to extra stimuli.
operations such as movements applied to the head, supports
accidentals on the face or more simply pull-ups on the fields
operating.
La présente invention propose un appareil capable de détecter
instantanément des contractions de très faible amplitude des muscles
de la face et qui est basé sur la détection électronique de la variation
de pression induite par la force de contraction des muscles de la face
recueillie par un ballonnet pneumatique. Dans une forme plus particulière, l'invention se compose d'un ballonnet souple rempli
d'air relié par un tuyau non dépressible à un capteur électronique de
pression qui transforme en tension électrique les variations de
pression de l'air à l'intérieur du ballonnet, et d'un dispositif
électronique qui traite le signal électrique et génère une alarme
acoustique dès qu'une variation de pression est détectée au dessus
d'un seuil réglable. Le ballonnet est en latex ou n'importe quelle ~matière souple.Il est placé dans la cavité buccale et appliqué par l'une
de ses faces contre l'une des deux lèvres ou la commissure labiale,
l'autre face étant plaquée contre les faces vestibulaires des dents et
les rebords alvéolaires des deux maxillaires. Dans le cas d'un sujet
édenté, le ballonnet est maintenu contre la joue par une plaque rigide
posée contre les rebords alvéolaires vestibulaires des crêtes édentées.The present invention provides an apparatus capable of detecting
instantly very small muscle contractions
of the face and which is based on the electronic detection of the variation
of pressure induced by the force of contraction of the muscles of the face
collected by a pneumatic balloon. In a more particular form, the invention consists of a flexible balloon filled
air connected by a non-depressible hose to an electronic sensor
pressure which transforms the variations in
air pressure inside the balloon, and a device
electronics which processes the electrical signal and generates an alarm
acoustic as soon as a pressure variation is detected above
an adjustable threshold. The balloon is made of latex or any other flexible material. It is placed in the oral cavity and applied by one
of its faces against one of the two lips or the labial commissure,
the other side being pressed against the vestibular faces of the teeth and
the alveolar edges of the two maxillae. In the case of a subject
toothless, the balloon is held against the cheek by a rigid plate
posed against the vestibular alveolar edges of the edentulous ridges.
Le capteur électronique doit être capable d'enregistrer une variation
de pression minimale de 0,05 millibars. Le dispositif électronique se
compose d'un filtre passe haut permettant de s'affranchir des
variations lentes de pression et de donner une référence électrique
stable à un comparateur qui déclenche une alarme sonore chaque fois
que le signal électrique dépasse un seuil réglable par rapport à la référence. Il comprend également un circuit de visualisation et de mémorisation de l'amplitude maximale de la dernière contraction détectée par le comparateur et une sortie analogique. permettant de reproduire le signal sur un oscilloscope ou un traceur.Le filtre passe~ haut est conçu de telle manière qu'il possède une fréquence de coupure très basse (de l'ordre de 0,027 Hertz) pour les variations électriques positives correspondant à la contraction du ballonnet et une fréquence de coupure plus élevée (supérieure à 1 Hertz) pour les signaux négatifs correspondant à une détente du ballonnet par rapport à sa position d'équilibre. Les caractéristiques du filtre pas se haut entrainent une très grande stabilité du niveau électrique qui sert de référence, et permettent, en particulier, de compenser les variations de tonus musculaire (force exercée au repos par les muscles de la face) qui peuvent se produire pendant une intervention de longue durée.Ainsi, dans les cas où il se produit une augmentation lente du tonus musculaire ou au contraire une diminution de ce tonus (quelle soit lente ou rapide), le filtre passe-haut stabilise le signal de référence, et le circuit comparateur ne déclenche pas l'alarme.The electronic sensor must be able to record a variation
minimum pressure of 0.05 millibars. The electronic device
consists of a high pass filter allowing to get rid of
slow pressure changes and give an electrical reference
stable to a comparator which triggers an audible alarm each time
that the electrical signal exceeds an adjustable threshold with respect to the reference. It also includes a circuit for displaying and storing the maximum amplitude of the last contraction detected by the comparator and an analog output. allowing the signal to be reproduced on an oscilloscope or a plotter. The high pass filter is designed in such a way that it has a very low cut-off frequency (of the order of 0.027 Hertz) for positive electrical variations corresponding to the contraction of the balloon and a higher cut-off frequency (greater than 1 Hertz) for negative signals corresponding to an expansion of the balloon relative to its equilibrium position. The characteristics of the high pitch filter lead to a very high stability of the electrical level which serves as a reference, and allow, in particular, to compensate for the variations in muscle tone (force exerted at rest by the muscles of the face) which can occur during a long-term intervention. Thus, in cases where there is a slow increase in muscle tone or on the contrary a decrease in this tone (whether slow or fast), the high-pass filter stabilizes the reference signal, and the comparator circuit does not trigger the alarm.
L'intérêt du filtre passe-haut est donc d'éviter le déclenchement de l'alarme en dehors des contractions musculaires qui ne sont pas la conséquence directe de la stimulation mécanique ou électrique du nerf facial. Il permet également au circuit comparateur de détecter de manière spécifique des contractions musculaires de très faible amplitude (en pratique non décelables à la surveillance visuelle). Le réglage du seuil de détection permet au chirurgien d'adapter la sensibilité de l'appareil aux conditions opératoires et d'éviter en particulier les déclenchements de l'alarme provoqués par des stimulations non spécifiques (comme par exemple, les mouvements de rotation de la tête).Dans une forme particulière, le signal acoustique d'alarme peut être de deux types : soit un signal de même durée que la contraction, mais d'intensité constante quelle que soit la variation de pression liée à la contraction ; soit un signal de même durée que la contraction, mais dont l'intensité est proportionnelle à la variation de pression liée à la contraction.The advantage of the high-pass filter is therefore to avoid triggering the alarm outside of muscle contractions which are not the direct consequence of mechanical or electrical stimulation of the facial nerve. It also allows the comparator circuit to specifically detect muscle contractions of very low amplitude (in practice not detectable by visual surveillance). The adjustment of the detection threshold allows the surgeon to adapt the sensitivity of the device to the operating conditions and in particular to avoid triggering the alarm caused by non-specific stimulations (such as, for example, the rotational movements of the In a particular form, the acoustic alarm signal can be of two types: either a signal of the same duration as the contraction, but of constant intensity regardless of the pressure variation linked to the contraction; or a signal of the same duration as the contraction, but the intensity of which is proportional to the pressure variation linked to the contraction.
La présente invention offre les avantages suivants : simplicité, détection instantanée des stimulations opératoires du nerf facial, sécurité du fait de l'isolement électrique entre l'appareil et le sujet. The present invention offers the following advantages: simplicity, instant detection of operational stimulation of the facial nerve, security due to the electrical isolation between the device and the subject.
Les inventeurs ont utilisé un prototype de l'invention dans 25 cas de neurinomes de l'acoustique. Les résultats post-opératoires ont montré une préservation intégrale de la fonction faciale dans 23 cas et un déficit facial partiel et régressif dans les deux autres cas. Ces résultats (travaux en cours de publication) témoignent d'un taux de préservation fonctionnelle particulièrement élevé si l'on tient compte des résultats publiés dans la littérature internationale sans utilisation d'un système de surveillance et qui font état d'un taux de paralysies faciales totales et définitives compris entre 15 et 30 %. The inventors used a prototype of the invention in 25 cases of acoustic neuromas. Post-operative results showed full preservation of facial function in 23 cases and partial and regressive facial deficit in the other two cases. These results (works in the course of publication) show a particularly high rate of functional preservation if we take into account the results published in the international literature without the use of a surveillance system and which report a rate of paralysis. total and final facials between 15 and 30%.