Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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PROCEDE ET SYSTEME D'ACQUISITION ET D'ANALYSE DE DONNEES
PHYSIOLOGIQUES
La présente invention concerne les systèmes d'acquisition et de surveillance
de
signaux physiologiques tels que des signaux relatifs à l'activité cardiaque et
pulmonaire, et
la température corporelle.
Généralement, la surveillance de l'activité cardiaque est effectuée en plaçant
des
électrodes sur la peau du patient, en amplifiant et en enregistrant les
signaux électriques
fournis par les électrodes. L'enregistrement de ces signaux électriques permet
de constituer
un électrocardiogramme (ECG) représentatif de l'activité électrique du coeur
du patient.
Aujourd'hui, les ECG sont couramment utilisés pour détecter un certain nombre
de
pathologies pouvant affecter le coeur.
Il existe des dispositifs portables de surveillance et d'enregistrement
chronologiques de données d'ECG. Certains de ces dispositifs sont agencés dans
un boitier
de type holter, conçu pour être porté par le patient, par exemple attaché à sa
ceinture, ce
boitier étant relié par des fils à des électrodes disposées sur la peau du
patient. Ces
dispositifs permettent ainsi d'enregistrer l'activité cardiaque pendant la
journée sans
perturber les activités habituelles du patient. Les données enregistrées
peuvent ensuite être
analysées en différé pour établir un diagnostic médical du patient. Ces
dispositifs
présentent donc l'inconvénient majeur de ne pas permettre une surveillance en
temps réel
de l'état du patient. En effet, de nombreuses pathologies liées à un trouble
cardiaque
pourraient être évitées si l'anomalie cardiaque était détectée et traitée à
temps. Ces
dispositifs sont également relativement lourds et encombrants, et les
électrodes peuvent
facilement être arrachées par inadvertance, de sorte qu'ils ne peuvent pas
être portés
notamment durant les périodes de sommeil du patient.
Il existe également des dispositifs se présentant sous la forme d'une montre
bracelet, conçus pour être portés en permanence notamment durant une activité
sportive.
Toutefois, ces dispositifs sont généralement limités à l'acquisition et
l'affichage du rythme
cardiaque, cette information étant insuffisante pour détecter certaines
pathologies du coeur.
Il a déjà été proposé de transmettre des données d'ECG ou des données
extraites
des données d'ECG, telles que des données de rythme cardiaque, d'un boitier
d'acquisition
de petites dimensions vers un terminal mobile tel qu'un téléphone intelligent
à l'aide d'une
liaison sans fil, par exemple de type Bluetooth. Les fonctions de
télécommunication du
terminal mobile peuvent être exploitées pour transmettre ces données vers un
centre de
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surveillance médicale. Cependant, pour des raisons d'économie de la batterie
du dispositif
d'acquisition et du terminal mobile notamment, il est souhaitable de limiter
la quantité de
données ainsi transmises. Cette contrainte vise également à permettre à de
nombreux
patients de transmettre des données d'ECG à un même centre de surveillance,
sans
nécessiter de moyens de transmission et de stockage de données démesurés dans
le centre
de surveillance. Ainsi, lorsque des données d'ECG ne permettent de détecter
aucune
pathologie, soit parce qu'elles correspondent à un signal d'ECG normal, soit
parce qu'elles
sont trop perturbées, il n'est pas nécessaire de les transmettre au centre de
surveillance.
Cependant, il convient d'éviter les cas dits "faux-négatifs" où des données
ECG seraient à
tort écartées et donc non transmises au centre de surveillance, ou non
enregistrées
localement par le dispositif porté par le patient, en cas d'impossibilité
temporaire de
transmettre les données d'ECG au centre de surveillance. Il est également
souhaitable de
limiter la quantité de données d'ECG transmises au centre de surveillance pour
analyse par
un opérateur humain, ceci afin de limiter la quantité de données d'ECG à
analyser et ainsi
limiter le nombre d'opérateurs humains nécessaires, chargés d'analyser
manuellement des
données d'ECG.
Il est donc souhaitable de permettre l'acquisition de signaux physiologiques
de
suffisamment bonne qualité pour permettre l'établissement d'un diagnostic
fiable sur l'état
de santé d'un patient. Il est également souhaitable que cette acquisition de
signaux
physiologiques puisse être effectuée sur de longues périodes supérieures à un
jour, et de
préférence sur plusieurs jours, de manière à pouvoir surveiller en permanence
l'état de
santé d'un patient. Il est également souhaitable que le dispositif chargé de
l'acquisition des
signaux physiologiques puisse être installé facilement sur un patient pendant
plusieurs
jours, sans perturber son bien-être notamment durant les périodes de sommeil,
et soit
compatible avec toutes les activités courantes, et en particulier la pratique
d'activités
sportives.
Il peut être également souhaitable de traiter des signaux physiologiques en
temps
réel pour y déceler des anomalies susceptibles de révéler une pathologie, et
pour ne les
transmettre à un centre de surveillance que lorsqu'une telle anomalie est
susceptible d'être
détectée. Il peut être également souhaitable que cette détection d'anomalie
soit effectuée en
évitant les cas de faux-négatifs et en limitant les cas de faux-positifs.
Des modes de réalisation concernent un procédé de surveillance de signaux
physiologiques, comprenant des étapes consistant à: acquérir des échantillons
d'au moins
un signal physiologique numérisé, à l'aide d'un équipement porté par un
utilisateur,
détecter par l'équipement des événements dans le signal physiologique numérisé
et extraire
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par l'équipement des caractéristiques des événements détectés, rechercher par
l'équipement une anomalie dans les événements et les caractéristiques des
événements
extraits, et transmettre par une liaison sans fil sous forme chiffrée, le
signal physiologique
numérisé par l'équipement à un serveur via un terminal mobile, lorsqu'une
anomalie est
détectée ou lorsqu'un mode de surveillance renforcé est activé, sinon le
signal
physiologique numérisé est effacé par l'équipement.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend des étapes de : acquisition
d'un
signal de variation d'impédance entre des électrodes en contact avec la peau
de
l'utilisateur, comparaison du signal de variation d'impédance à une valeur de
seuil,
transmission d'une notification à destination de l'utilisateur par
l'intermédiaire du terminal
mobile pour l'informer que les électrodes ne sont pas en contact avec sa peau,
lorsque le
signal de variation d'impédance ne dépasse pas la valeur de seuil, et
extraction d'un
rythme respiratoire de l'utilisateur à partir du signal de variation
d'impédance, lorsque le
signal de variation d'impédance dépasse la valeur de seuil.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend des étapes de comparaison du
rythme respiratoire à des valeurs de seuil bas et haut, et de détection d'une
anomalie si le
rythme respiratoire n'est pas compris entre les valeurs de seuil bas et haut.
Selon un mode de réalisation, les caractéristiques d'événements détectés dans
le
signal physiologique numérisé comprennent des paramètres extraits du signal
physiologique numérisé, une anomalie étant détectée si un des paramètres
extraits
n'appartient pas à une fenêtre centrée sur une valeur moyenne d'un paramètre
correspondant extrait d'un signal numérisé de référence.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend une étape de détermination
d'un niveau de priorité de traitement d'une anomalie détectée, parmi deux
niveaux de
priorités, les anomalies de niveau de priorité supérieur étant présentées sur
un terminal
d'opérateur avant les anomalies de niveau de priorité inférieur.
Selon un mode de réalisation, le signal physiologique numérisé comprend un
signal
d'électrocardiogramme, les événements détectés sont des impulsions R, P, Q, S
et T, et les
caractéristiques extraites des événements sont relatives aux amplitudes
respectives de ces
impulsions et/ou à la durée des intervalles de temps entre ces impulsions.
Selon un mode de réalisation, les impulsions R sont détectées dans le signal
physiologique numérisé en comparant le signal d'électrocardiogramme à une
valeur de
seuil, et les impulsions P, Q, S et T sont recherchées dans des fenêtres
déterminées à partir
d'un instant de détection d'une impulsion R.
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Selon un mode de réalisation, le procédé comprend des étapes de :
détermination
d'un rythme cardiaque en comptant le nombre d'impulsions R par unité de temps,
une
anomalie étant détectée si le rythme cardiaque mesuré présente une instabilité
supérieure à
une première valeur de seuil d'instabilité, ou si le rythme cardiaque mesuré
n'est pas
compris entre des premières et secondes valeurs de seuil de rythme cardiaque,
et/ou des
étapes de : détermination d'une durée entre les impulsions Q et S, et
comparaison de la
durée entre les impulsions Q et S à une valeur de seuil de durée entre les
impulsions Q et S,
une anomalie étant détectée si la durée entre les impulsions Q et S est
supérieure à la
valeur de seuil de durée entre les impulsions Q et S, et/ou des étapes de :
détermination
d'une durée entre les impulsions P et R, comparaison d'une instabilité de la
durée entre les
impulsions P et R à une seconde valeur de seuil d'instabilité, comparaison de
la durée entre
les impulsions P et R à deux valeurs de seuil de durée entre les impulsions P
et R, et
détection d'une anomalie si l'instabilité de la durée entre les impulsions P
et R est
supérieure à la seconde valeur de seuil d'instabilité, ou si la durée entre
les impulsions P et
R n'est pas comprise entre les deux valeurs de seuil de durée entre les
impulsions P et R.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend des étapes de : détection
par le
serveur d'événements dans le signal physiologique numérisé reçu, et extraction
par le
serveur de caractéristiques des événements détectés, recherche par le serveur
d'une
anomalie dans les événements et les caractéristiques des événements extraits,
et
transmission par le serveur du signal physiologique numérisé reçu à un
terminal
d'opérateur lorsqu'une anomalie est détectée par le serveur.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend des étapes de :
reconstitution et
affichage du signal physiologique par un terminal d'opérateur à partir du
signal
physiologique numérisé reçu par le serveur, et transmission au terminal mobile
d'une
notification émise par le terminal d'opérateur, relative au signal
physiologique visualisé sur
l'écran d'affichage, et transmission de la notification à l'utilisateur au
moyen du terminal
mobile.
Selon un mode de réalisation, les notifications émises par le terminal
d'opérateur
au terminal mobile comprennent au moins l'un des éléments suivants : un ordre
d'activation du mode de surveillance renforcé qui est transmis du terminal
mobile à
l'équipement, l'équipement transmettant le signal physiologique numérisé à la
réception de
l'ordre d'activation et tant que le mode de surveillance renforcé est activé,
une notification
à transmettre du terminal mobile à l'utilisateur pour informer l'utilisateur
qu'il doit
consulter son médecin, une notification à transmettre du terminal mobile à
l'utilisateur
pour informer l'utilisateur qu'il doit attendre les secours ou se rendre
d'urgence à l'hôpital,
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et une notification contenant des paramètres de détection d'anomalies dans les
événements
et les caractéristiques d'événement extraits, qui est transmise du terminal
mobile à
l'équipement, l'équipement utilisant les paramètres de détection d'anomalies
reçus pour
détecter des anomalies.
5 Des modes de réalisation peuvent également concerner un équipement de
surveillance de signaux physiologiques, configuré pour être porté par
l'utilisateur et pour
acquérir en temps réel un signal physiologique numérisé, et transmettre le
signal
physiologique numérisé à un serveur via un terminal mobile, cet équipement
étant
configuré pour mettre en oeuvre le procédé tel que défini précédemment.
Selon un mode de réalisation, l'équipement comprend des électrodes et/ou un
capteur intégrés dans un vêtement, un circuit de traitement analogique relié
aux électrodes
et/ou au capteur par l'intermédiaire de liaisons conductrices intégrées dans
le vêtement, un
circuit de traitement numérique relié au circuit de traitement analogique, un
circuit
d'émission/réception relié au circuit de traitement numérique, le circuit
d'émission/réception étant configuré pour communiquer avec le terminal mobile.
Selon un mode de réalisation, les électrodes sont placées dans le vêtement de
manière à venir en contact avec peau de l'utilisateur sur la région des
omoplates ou des
côtes à la hauteur du sternum, les électrodes étant formées par impression sur
le vêtement,
et les liaisons conductrices étant formées par un fil conducteur recouvert
d'une couche
isolante et inséré dans le tissu formant le vêtement.
Des modes de réalisation peuvent également concerner un système de
surveillance
de signaux physiologiques, comprenant : un serveur, un terminal mobile d'un
utilisateur,
comprenant un circuit de communication pour établir une communication avec le
serveur,
un équipement porté par l'utilisateur et configuré pour acquérir en temps réel
un signal
physiologique numérisé, et transmettre le signal physiologique numérisé au
serveur via le
terminal mobile, le système étant configuré pour mettre en oeuvre le procédé
défini
précédemment.
Des exemples de réalisation de l'invention seront décrits dans ce qui suit, à
titre
non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
la figure 1 représente schématiquement un système d'acquisition et de
surveillance
de signaux physiologiques obtenus sur un patient, selon un mode de
réalisation,
la figure 2 représente schématiquement un dispositif d'acquisition et de
traitement
de signaux physiologiques destiné à être porté par un patient, selon un mode
de réalisation,
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les figures 3A, 3B, 3C représentent schématiquement un vêtement dans lequel
sont
intégrés des éléments du dispositif d'acquisition et de traitement, selon
divers modes de
réalisation,
la figure 4 représente des étapes de procédures mises en oeuvre dans le
dispositif
d'acquisition et de traitement, selon un mode de réalisation,
les figures 5A, 5B représentent une forme d'onde schématique d'un signal ECG,
illustrant un procédé d'analyse d'un tel signal, selon un mode de réalisation,
les figures 6 à 10 représentent des étapes de procédures mises en oeuvre dans
le
dispositif d'acquisition et de traitement, selon divers modes de réalisation,
la figure 11 représente une forme d'onde schématique d'un signal ECG,
illustrant
un procédé d'analyse d'un tel signal, selon un autre mode de réalisation,
la figure 12 représente un exemple de réalisation de l'architecture matérielle
du
système d'acquisition.
La figure 1 représente un système d'acquisition et de surveillance de signaux
physiologiques obtenus sur un patient, selon un mode de réalisation, pour la
mise en oeuvre
d'un service de surveillance médicale. Le système d'acquisition et de
surveillance
comprend un dispositif d'acquisition de signaux physiologiques porté par un
patient
comprenant des capteurs et/ou des électrodes El, E2, un circuit de traitement
DPR de
signaux fournis par les capteurs et/ou les électrodes El, E2, un terminal
mobile MP tel
qu'un téléphone intelligent ("smartphone"), et un serveur SRV. Le terminal MP
et le circuit
DPR communiquent entre eux par l'intermédiaire d'une liaison sans fil WL, par
exemple
de type BLE (Bluetooth Low Energy). Le terminal MP et le serveur SRV
communiquent
entre eux par l'intermédiaire de réseaux NT, tels que le réseau Internet et un
ou plusieurs
réseaux de téléphonie mobile. Les capteurs et les électrodes El, E2 peuvent
comprendre
notamment un ou plusieurs éléments suivants : des électrodes pour collecter un
rythme
cardiaque et/ou un électrocardiogramme, et/ou une conductance cutanée
(Galvanic Skin
Response) et/ou un rythme respiratoire, un capteur de mesure du pH du corps,
un capteur
de mesure de la température du corps, un capteur de pression sanguine, un ou
plusieurs
capteurs de détection et/ou de mesure de concentration d'éléments chimiques
tels que le
glucose, des marqueurs tumoraux, des marqueurs de grossesse, etc.
Le terminal MP peut exécuter une application dédiée configurée pour envoyer au
circuit de traitement DPR un signal de réveil via la liaison WL, détecter la
présence du
circuit de traitement DPR connecté par la liaison WL et afficher sur son écran
une
information relative à la présence du circuit de traitement DPR connecté par
la liaison WL.
Cette application dédiée est également configurée pour recevoir les données
relatives aux
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signaux acquis par le circuit de traitement DPR et retransmettre ces données
au serveur
SRV. Cette application dédiée est également configurée pour recevoir des
commandes par
exemple du serveur SRV et les retransmettre au circuit de traitement DPR. Les
commandes
destinées au circuit DPR peuvent comprendre une commande de mise à jour du
logiciel
installé dans le circuit DPR, des commandes de mise à jour de paramètres de
fonctionnement du circuit DPR, ou encore des commandes déclenchant par exemple
la
mémorisation et la transmission par paquets, par exemple toutes les 12 ou 24
heures, de
signaux acquis ou de caractéristiques de ces signaux. Cette application dédiée
est
également configurée pour recevoir du serveur SRV des notifications à
présenter pour le
patient à l'écran d'affichage du terminal MP. Il peut ainsi être prévu
plusieurs
notifications. Ces notifications peuvent permettre de déclencher à partir du
serveur SRV,
l'affichage à l'écran du terminal MP de messages informant le patient qu'il
doit consulter
son médecin sans ou avec urgence, ou qu'il doit se rendre d'urgence à
l'hôpital ou attendre
l'arrivée de secours. A cet effet, le terminal MP peut comprendre un circuit
de localisation
géographique, tel que GPS (Global Positioning System), l'application dédiée
étant
configurée pour transmettre sur requête du serveur SRV la position
géographique fournie
par le circuit de localisation du terminal.
Le serveur SRV est connecté à une base de données DB dans laquelle sont
mémorisées des données relatives à des patients porteurs de dispositifs
d'acquisition de
signaux physiologiques, et des données relatives aux signaux physiologiques
transmis par
ces dispositifs.
La figure 2 représente le circuit de traitement DPR, selon un mode de
réalisation.
Le circuit DPR comprenant un circuit de traitement analogique AP connecté aux
capteurs
et/ou aux électrodes El, E2, un circuit de conversion analogique/numérique
ADC, un
processeur PRC, et un circuit d'interface de transmission TM. Le circuit
analogique AP
comprend une voie analogique de traitement de signal par signal à traiter.
Chaque voie de
traitement de signal comprend notamment un ou plusieurs filtres, et un
amplificateur de
signal. Le circuit ADC reçoit les signaux traités par le circuit AP, les
numérise et fournit
les signaux numérisés au processeur PRC. La numérisation des signaux peut être
effectuée
sur 12 ou 16 bits avec une fréquence d'échantillonnage fixée entre 25 et 800
Hz, selon le
type de signal à traiter. Pour un signal d'ECG, la fréquence d'échantillonnage
peut être par
exemple fixée à 500 Hz. Le processeur PRC traite les signaux numérisés fournis
par le
circuit de conversion ADC pour élaborer des données physiologiques à
transmettre par le
circuit d'interface TM. Le processeur PRC peut comprendre un microprocesseur
ou un
microcontrôleur, et peut être connecté à une ou plusieurs mémoires MEM de type
volatile
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et/ou non volatile, notamment pour stocker les données physiologiques qu'il a
élaborées à
partir des signaux reçus du circuit ADC.
Le circuit DPR peut comprendre également un circuit de chiffrement DENC pour
chiffrer les données physiologiques élaborées par le processeur PRC, avant de
les
transmettre par le circuit d'interface de transmission TM. A cet effet, le
circuit de
chiffrement DENC peut utiliser une clé de chiffrement symétrique connue
seulement de lui
et du serveur SRV, ou une clé publique de chiffrement asymétrique
correspondant à une
clé privée connue seulement du serveur SRV. Selon un mode de réalisation le
circuit
DENC met en oeuvre l'algorithme AES (Advanced Encryption Standard) utilisant
une clé
de chiffrement de 256 ou 512 bits.
Le processeur PRC peut être configuré par un programme stocké en mémoire, pour
traiter les signaux numérisés fournis par le circuit ADC, pour y détecter des
événements,
commander leur chiffrement par le circuit DENC, les transmettre au terminal
MP, et les
enregistrer sur commande reçue du terminal MP.
Bien entendu, le système peut comprendre d'autres voies d'acquisition
connectées
à des électrodes ou des capteurs, chaque voie d'acquisition comprenant un
circuit
analogique comprenant un ou plusieurs filtres, un ou plusieurs amplificateurs
de signal, et
éventuellement un convertisseur analogique / numérique.
Les figures 3A, 3B, 3C représentent vêtement 1, tel qu'un sous-vêtement (t-
shirt),
dans lequel sont intégrés le circuit de traitement DPR, les électrodes El, E2,
des liaisons de
connexion électrique 2, 3 entre les électrodes El, E2 et le circuit DPR. Les
électrodes El,
E2 sont disposées sur le vêtement 1 en un emplacement où elles sont assurées
de rester en
contact avec la peau du patient, par exemple dans la région des omoplates
comme
représenté sur les figures 3A, 3B, 3C, ou dans la région antérieure des côtes
à la hauteur du
sternum (dérivation DI en ECG médical). Le circuit DPR peut par exemple être
logé avec
une batterie rechargeable par exemple dans une doublure ou un ourlet du
vêtement 1 ou
encore dans une poche formée sur le vêtement. La connexion entre la batterie
et un circuit
externe de charge de la batterie peut être assurée par un couplage inductif.
Le vêtement 1
peut également être un maillot, une brassière, un soutien-gorge, ou un bandeau
thoracique.
Selon un mode de réalisation, les électrodes El, E2 sont des électrodes
sèches.
Elles peuvent être réalisées par une technique d'impression ou d'application
de peinture,
sur le tissu du vêtement 1 (ou sur une enduction en PDMS - Poly Di Methyl
Siloxane -
déposée sur le tissu), en utilisant une encre électriquement conductrice, par
exemple à base
de PEDOT:PSS (poly(3,4-éthylènedioxythiophène : poly(styrène sulfonate) de
sodium).
Pour assurer un bon contact électrique avec la peau, les électrodes peuvent
être recouvertes
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d'un gel ionique (liquide conducteur ionique emprisonné dans une matrice
polymère) qui
peut également être déposé par une technique d'application de peinture ou
d'impression.
Les électrodes El, E2 peuvent également être réalisées dans un matériau
métallique tel que
l'INOX ou l'or et fixées par tout moyen sur le vêtement, leur contact avec la
peau étant
favorisé par leur positionnement (omoplates, côtes).
Les liaisons électriques 2, 3 peuvent être réalisées à l'aide d'un fil
conducteur (Al,
Au, Ag, Cu) recouvert d'une couche électriquement isolante, et tricoté ou
tissé avec les fils
formant le tissu du vêtement 1, ou contre-collé sur le vêtement, ou encore
logé dans des
poches en textile formées sur le vêtement. Ainsi, le fil formant les liaisons
électriques 2, 3
peut être isolé en étant trempé dans une résine telle que le PET (Poly
Ethylene
Terephthalate).
Le circuit DPR peut être formé sur un support souple et être noyé dans un
matériau
étanche et souple. Ainsi, le circuit DPR peut être formé sur un substrat par
exemple en
PDMS, PET ou polyimide, et encapsulé dans l'un de ces matériaux ou dans de
l'alumine.
Les composants formant le circuit DPR peuvent être amincis et déposés sans
être
encapsulés sur le substrat par le procédé "pick and place". Les différents
composants
formant le circuit DPR peuvent comprendre le circuit analogique AP et le
convertisseur
ADC, le microcontrôleur PRC incluant la fonction de chiffrement ENC, le module
de
communication IM (Bluetooth ou BLE), une batterie ou un condensateur de grande
capacité rigide, conformable ou souple, des antennes Bluetooth / BLE et une
bobine
d'antenne pour la recharge de la batterie par induction. L'encapsulation du
circuit DPR
peut être effectuée par un procédé de couche atomique ALD (Atomic Layer
Deposition).
Les connexions entre les électrodes El, E2, les fils 2, 3 et le circuit DPR
peuvent être
réalisées par par refusion ("reflow soldering") ou plus généralement par une
technique de
micro-câblage filaire (wire-bonding) et/ou avec puce retournée (flip-chip).
Selon un mode de réalisation, le circuit de traitement analogique AP peut être
réalisé, non pas dans le circuit DPR, mais associé à l'une et/ou l'autre des
électrodes El,
E2. Le circuit AP peut ainsi être configuré pour générer un signal analogique
susceptible
d'être transmis sans dégradation excessive par les fils 2, 3 au circuit DPR.
La figure 4 représente des étapes 51 à S9 d'une procédure Pl d'analyse de
signaux
par le processeur PRC, selon un mode de réalisation. Les signaux analysés sont
fournis par
le circuit de conversion ADC. Les étapes Si et S2 sont tout d'abord exécutées.
A l'étape
Si, le processeur PRC reçoit des échantillons d'une tranche temporelle d'un
signal
numérisé SGL, par exemple d'une durée comprise entre une dizaine de secondes
et une
minute. A l'étape S2, le processeur PRC détermine si le signal acquis SGL est
représentatif
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de signaux physiologiques d'une personne, ou en d'autres termes, si les
électrodes El, E2
sont bien en contact avec la peau du patient, ou si les capteurs reçoivent
bien des signaux
physiologiques. Si le signal acquis n'est pas représentatif de signaux
physiologiques d'une
personne, le processeur PRC exécute l'étape S7, sinon il exécute les étapes S3
et S4. A
5 l'étape S3, le processeur analyse le signal numérisé SGL reçu pour y
rechercher des
éléments caractéristiques à mesurer. A l'étape S4, si des éléments
caractéristiques
recherchés sont détectés dans le signal SGL reçu, le processeur PRC exécute
les étapes S5
et S6, sinon il exécute l'étape S8. A l'étape S5, le processeur PRC traite le
signal SGL et
les éléments caractéristiques du signal détectés pour y détecter des
anomalies. A l'étape
10 S6, si aucune anomalie n'est détectée, la tranche temporelle du signal
numérisée SGL ainsi
analysée est effacée et la procédure Pl est à nouveau exécutée à partir de
l'étape 51 pour
acquérir et analyser une nouvelle tranche temporelle du signal numérisé SGL.
En revanche,
si une anomalie est détectée à l'étape S6, le processeur PRC exécute l'étape
S9 où il
déclenche ou poursuit des opérations de surveillance en fonction de la gravité
de
l'anomalie, telles que la transmission et/ou la mémorisation du signal SGL
reçu pendant un
certain temps, et/ou la transmission d'un signal d'alarme AL au serveur SRV. A
l'étape S7,
un message d'alarme est transmis au terminal MP pour déclencher l'affichage à
l'écran du
terminal d'une notification avertissant le patient que les électrodes et/ou
capteurs sont mal
positionnés. Le terminal MP peut également retransmettre le message d'alarme
au serveur
SRV.
A l'étape S8, le signal SGL reçu par le processeur PRC présente une forme trop
éloignée d'une forme attendue, un signal d'alarme AL peut alors être transmis
au terminal
mobile MP et/ou au serveur SRV. Selon la nature du signal, il peut également
être décidé
de mémoriser ou de transmettre le signal SGL au serveur SRV via le terminal
mobile MP.
A la suite de l'exécution d'une des étapes S6, S7, S8 et S9, la procédure Pl
est à nouveau
exécutée à partir de l'étape 51 pour acquérir et analyser une nouvelle tranche
temporelle du
signal numérisé SGL.
Si la liaison avec le terminal MP est absente, le processeur PRC peut
mémoriser les
données à transmettre, c'est-à-dire le signal SGL reçu et/ou des éléments
caractéristiques
extraits du signal reçu, ainsi que les messages d'alarme, en attendant que la
liaison soit
rétablie.
La détection d'anomalies peut consister à comparer le signal numérisé SGL à un
signal numérisé de référence, ou comparer des caractéristiques extraites du
signal SGL à
celles correspondantes extraites du signal de référence. Le signal de
référence peut avoir
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été déterminé à partir d'un ou plusieurs signaux acquis sur le patient lui-
même, par
exemple dans différentes situations, à un moment où il est en bonne santé.
Les figures 5A, 5B représentent une forme d'onde caractéristique d'un signal
ECG
normal, comprenant deux battements cardiaques, tel qu'il peut être fourni par
le circuit de
traitement analogique AP. Cette forme d'onde comprend des impulsions P, Q, R,
S, T et U
s'étendant à partir d'une tension de base I, appelée "ligne isopotentielle",
généralement
détectée entre l'impulsion T ou U et l'impulsion P du battement cardiaque
suivant. Les
impulsions R se produisent à des instants tO, tl, ... (figure 5A), et
présentent la forme d'un
pic vers les tensions positives. Comme, les impulsions R présentent une
amplitude plus
élevée que toutes les autres impulsions P, Q, S, T, U, et une durée
relativement courte,
elles sont généralement utilisées pour déterminer le rythme cardiaque. Les
impulsions P se
produisent à des instants tj¨tP (j = 0, 1, ...), soit un certain temps tP
avant les impulsions
R. Les impulsions P présentent une forme arrondie de durée DP (figure 5B)
relativement
longue, supérieure à la durée des impulsions R, et de relativement faible
amplitude vers les
tensions positives. Les impulsions Q se produisent à des instants tj¨tQ (j =
0, 1, ...), soit un
certain temps tQ avant les impulsions R. Les impulsions Q présentent la forme
d'un pic
vers les tensions négatives, de relativement courte durée et de faible
amplitude.
L'impulsion S suit l'impulsion R à des instants tj+tS (j = 0, 1, ...), un
certain temps tS
après l'impulsion R, et présente la forme d'un pic vers les tensions
négatives. Les
impulsions Q et S présentent sensiblement une même durée et une même
amplitude.
L'impulsion T se produit à des instants tj+tT (j = 0, 1, ...), un certain
temps tT après
l'impulsion R. L'impulsion T présente une forme arrondie vers les tensions
positives, une
amplitude relativement élevée située entre celles des impulsions P et R, et
une durée DT
plus grande que celle de l'impulsion P. L'impulsion U est une petite impulsion
de forme
arrondie vers les tensions positives suivant immédiatement l'impulsion T.
L'impulsion U
est absente des signaux ECG dans 25 à 50% des cas.
Certaines caractéristiques d'un signal ECG peuvent être analysées pour
détecter des
pathologies. Ainsi, il est connu d'analyser l'amplitude et la durée de
l'impulsion P, la
durée du segment PR entre la fin de l'impulsion P et le début de l'impulsion
Q, la durée de
l'intervalle PR entre le début de l'impulsion P et le début de l'impulsion Q,
la durée du
complexe QRS entre le début de l'impulsion Q et la fin de l'impulsion S, la
forme et la
durée du segment ST entre la fin de l'impulsion S et le début de l'impulsion
T, la forme de
l'impulsion T, la durée du segment QT entre le début de l'impulsion Q et la
fin de
l'impulsion T, ainsi que la forme de l'impulsion U, le cas échéant.
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Dans le cas où le signal est un signal ECG, l'étape S2 sur la figure 4 peut
comprendre la recherche de la présence des impulsions R dans le signal SGL.
L'étape S3
peut comprendre la recherche de la présence des impulsions P, Q, S et T dans
le signal
SGL. L'étape S5 peut être exécutée si au moins l'une de ces impulsions est
détectée dans
le signal SGL. L'étape S8 est exécutée si aucune des impulsions P, Q, S et T
ne peut être
détectée dans le signal SGL. A l'étape S7 exécutée lorsque les impulsions R ne
sont pas
détectées, un autre signal peut être analysé pour déterminer si les électrodes
El, E2 sont en
contact avec la peau du patient. Le traitement effectué à l'étape S7 dépend de
cette
détection. Ainsi, si les électrodes El, E2 ne sont pas détectées en contact
avec la peau, le
processeur PRC envoie au terminal MP une notification à afficher à l'écran du
terminal
pour informer le patient qu'il doit enfiler le vêtement 1. Si les électrodes
sont détectées en
contact avec la peau du patient, le processeur PRC envoie un signal d'alarme
AL au
serveur SRV via le terminal MP.
Dans le cas d'un signal ECG, l'étape S2 peut consister à comparer les
échantillons
du signal numérisé à une valeur de tension de seuil RT (figure 5A), par
exemple fixée à
1+0,3 mV, les impulsions R étant considérées comme détectées lorsque la
tension du signal
ECG dépasse la valeur de seuil RT. Si la comparaison du signal ECG permet
d'extraire un
rythme cardiaque, le processeur PRC cherche à détecter les autres impulsions
P, Q, S et T à
l'étape S3. Ces impulsions peuvent être détectées à partir de chaque impulsion
R détectée
aux instants tj (j = 0, 1, ...). Ainsi, le sommet de l'impulsion P peut être
détecté en
cherchant une valeur maximum dans l'intervalle temporel [tj¨tP¨DP/2,
tj¨tP+DP/2] (j = 0,
1, ...). Le sommet de l'impulsion Q peut être détectée en cherchant une valeur
minimum
dans l'intervalle temporel [tj¨tQ¨DQ/2, tj¨tQ+DQ/2] (j = 0, 1, ...). Le sommet
de
l'impulsion S peut être détectée en cherchant une valeur minimum dans
l'intervalle
temporel [tj+tS¨DS/2, tj+tS+DS/2] (j = 0, 1, ...). Le sommet de l'impulsion T
peut être
détectée en cherchant une valeur maximum dans l'intervalle temporel
[tj+tT¨DT/2,
tj+tT+DT/2] (j = 0, 1, ...). Pour un homme en bonne santé, les valeurs tP et
DP peuvent
être par exemple fixées respectivement à 145 ms et 130 ms, les valeurs tQ et
DQ peuvent
être par exemple fixées respectivement à 60 ms et 20 ms, les valeurs tS et DS
peuvent être
par exemple fixées respectivement à 60 ms et 20 ms, et les valeurs tT et DT
peuvent être
par exemple fixées respectivement à 300 ms et 200 ms.
Selon un mode de réalisation, le processeur PRC vérifie à l'étape S5, que les
amplitudes respectives des impulsions P, Q, S, et T sont situées dans des
fourchettes
particulières. Si tel n'est pas le cas (étape S6), on considère qu'une
anomalie est détectée et
l'étape S9 est exécutée. Ainsi, le processeur PRC vérifie que la valeur
maximum de
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l'impulsion P est située dans l'intervalle [0, DVP], que la valeur minimum de
l'impulsion
Q est située dans l'intervalle [-DVQ, 0], que la valeur minimum de l'impulsion
S est située
dans l'intervalle [-DVS, 0], et que la valeur maximum de l'impulsion T est
située dans
l'intervalle [mT, mT+DVT]. Pour un homme en bonne santé, les valeurs DVP et
DVQ,
DVS, DVT et mT sont par exemple fixées respectivement à 1+0,25 mV, 1+0,3 mV,
1+0,5 mV, 1+0,25 mV et 1+0,05 mV.
Si aux étapes S5, S6, les sommets des impulsions P, Q et T ne se trouvent pas
dans
les fenêtres définies ci-dessus, le processeur PRC envoie par l'interface TM
au serveur
SRV, le signal SGL et un signal d'alarme AU permettant de déclencher une mise
sous
surveillance des signaux ECG (étape S9). Si les impulsions R ne sont pas
détectées
(franchissement du seuil RT) et si les sommets des impulsions S ne se trouvent
pas dans les
fenêtres définies ci-dessus, le processeur PRC envoie par l'interface TM au
serveur SRV,
le signal SGL et un signal d'alarme AL2 de niveau de gravité supérieur au
signal d'alarme
AU (étape S9). Les signaux d'alarme AU et AL2 sont transmis au terminal OT
d'un
opérateur connecté au serveur SRV. Les signaux d'alarme AU , AL2 permettent de
définir
des niveaux de priorité différents pour le traitement des signaux SGL
associés, les signaux
SGL associés au signal d'alarme AL2 étant traités en priorité par un opérateur
connecté au
serveur SRV.
A l'étape S5, le processeur PRC peut également vérifier la forme et la durée
du
segment ST entre la fin de l'impulsion S et le début de l'impulsion T. Si ces
éléments du
signal SGL ne sont pas conformes, le processeur PRC envoie par l'interface TM
au serveur
SRV, le signal SGL et un signal d'alarme. Par exemple, la conformité du
segment ST peut
consister à vérifier qu'aux instants tj+100 ms (j = 0, 1, ...), la tension du
signal SGL est
supérieure à 1-0,02 ou est comprise entre cette valeur et 1+0,02 mV (présence
du segment
ST à la tension I), et qu'entre les instants tj+200 ms et tj+400 ms, le signal
SGL présente
une ou plusieurs valeurs supérieures à la tension I (par exemple 0 mV)
révélant la présence
de l'impulsion T. Si le segment ST à la tension I est absent, le processeur
PRC peut
envoyer par l'interface TM au serveur SRV, le signal SGL et le signal d'alarme
AL2. Si
l'impulsion T est absente, le processeur PRC peut envoyer par l'interface TM
au serveur
SRV, le signal SGL et le signal d'alarme ALI.
Si les impulsions R sont détectées, le processeur PRC peut également calculer
et
mémoriser à l'étape S3, la moyenne et l'écart type du rythme cardiaque durant
chaque
période d'une dizaine de secondes à une minute, et envoyer ces données par
paquet au
serveur SRV par exemple toutes les 12 ou 24 heures.
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Les figures 6 à 9 présentent d'autres étapes de procédures d'analyse
d'éléments
caractéristiques d'un signal ECG et de traitement d'anomalies, qui peuvent
aussi être
exécutées durant l'étape S2 ou S5 de la procédure Pl.
La figure 6 représente des étapes Sll à S14 pouvant être exécutées
respectivement
durant les étapes si, 52, S3 et S7 de la procédure Pl. A l'étape S11, un autre
signal IS
acquis par les circuits AP, ADC, est traité par le circuit de traitement DPR.
La période
d'acquisition du signal IS peut être identique à celle du signal SGL, de sorte
que les
signaux IS et SGL sont acquis d'une manière alternative. Le signal IS peut
être
représentatif de l'activité respiratoire du patient. Ce signal peut être
acquis par exemple en
mesurant en continu l'impédance entre les électrodes El et E2 (figure 3A). A
cet effet, un
courant d'intensité comprise entre 5 et 100 iLtA à une fréquence comprise
entre 1 et 40 kHz
peut par exemple être envoyé entre les électrodes El, E2. La mesure
d'impédance peut
alors être obtenue à partir d'une mesure de tension entre les électrodes
Typiquement
l'impédance susceptible d'être ainsi mesurée varie entre -0,1 et +0,1 Ohm
autour d'une
valeur centrale située entre 0,1 et 1 kOhm.
A l'étape 512, le signal IS est analysé pour déterminer si les électrodes El,
E2 sont
en contact avec la peau et si ce signal est représentatif d'un rythme
respiratoire. Il peut être
déterminé que les électrodes El, E2 sont en contact avec la peau si le signal
IS reste
inférieur à une première valeur de seuil d'impédance par exemple 2 kOhm. Si
les
électrodes El, E2 ne sont pas détectées en contact avec la peau du patient, le
processeur
exécute l'étape 514 (ou S7) où il transmet au terminal mobile MP une
notification destinée
à avertir le patient que les électrodes ne sont pas en contact avec sa peau.
Cette notification
peut également être transmise au serveur SRV. Si à l'étape 512, un signal
d'impédance est
bien détecté, cela signifie que les électrodes El, E2 sont bien en contact
avec la peau du
patient et que le signal SGL est bien mesuré sur le patient. Le processeur
exécute alors
l'étape 513 où il cherche à détecter le rythme respiratoire BR. Le rythme
respiratoire BR
peut être obtenu en comparant le signal IS à une seconde valeur de seuil
d'impédance, et
en comptant le nombre de fois par unité de temps que le signal IS dépasse la
valeur de
seuil, par exemple fixée à 500 Ohm. A l'issue des étapes 513 et 514, le
processeur PRC
exécute à nouveau l'étape S11.
Comme illustré sur la figure 3B, il peut être prévu une troisième électrode E0
servant d'électrode de référence. Des valeurs d'impédance trans-thoraciques
sont mesurées
entre chacune des électrodes El, E2 et l'électrode de référence E0, pour
déterminer des
impédances trans-thoraciques entre l'électrode El et l'électrode de référence
d'une part, et
d'autre part, entre l'électrode E2 et l'électrode de référence (dérivations
DII et DII en ECG
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médical). L'électrode EO peut également être utilisée pour mesurer le signal
SGL
correspondant aux variations de la tension entre les électrodes El et E0 et
entre les
électrodes E2 et E0. Bien entendu, chaque électrode El, E2 peut être associée
à une
électrode de référence distincte, pour effectuer ces mesures d'impédance et de
tension.
5
Ainsi, comme illustré sur la figure 3C, l'électrode El est associée à une
première électrode
de référence E3, et l'électrode E2 est associée à une seconde électrode de
référence E4.
Des valeurs d'impédance trans-thoraciques sont mesurées entre l'électrode El
et
l'électrode de référence E3, et entre l'électrode E2 et l'électrode E4 pour
déterminer des
impédances trans-thoraciques entre les électrodes El et E3 et entre les
électrodes E2 et E4.
10 La
figure 7 représente des étapes S20 à S26 d'analyse du rythme cardiaque,
exécutées lorsque celui-ci a été détecté dans le signal SGL. Ces étapes
peuvent être
exécutées à l'étape S5 de la procédure Pl. A l'étape S20, le processeur PRC
détecte les
instants où se produisent les impulsions R du signal ECG. A l'étape S21, le
processeur
PRC évalue la stabilité du rythme cardiaque R-R pendant un certain temps, par
exemple
15
compris entre une dizaine de secondes et une minute, en déterminant s'il reste
dans un
intervalle par exemple entre ¨15% et +15% autour d'une valeur moyenne. A
l'étape S21, si
le rythme cardiaque est stable, le processeur PRC exécute l'étape S22, sinon
il exécute
l'étape S26. A l'étape S22, le processeur PRC compare le rythme cardiaque
moyen R-R à
une valeur de seuil haut RT2. Si le rythme cardiaque moyen R-R déduit de la
détection des
impulsions R est supérieur à la valeur de seuil RT2, le processeur PRC exécute
l'étape
S26, sinon il exécute l'étape S23. A l'étape S23, le processeur PRC compare le
rythme
cardiaque moyen R-R à une valeur de seuil bas RT1. Si le rythme cardiaque
moyen R-R
est inférieur à la valeur de seuil RT1, le processeur PRC exécute l'étape S25,
sinon (le
rythme cardiaque R-R est compris entre les valeurs de seuil RT1 et RT2) la
surveillance du
rythme cardiaque est poursuivie en exécutant à nouveau les étapes S20 et S21.
Les valeurs
de seuil RT1, RT2 dépendent du profil du patient. Pour un homme en bonne
santé, les
valeurs de seuil RT1 et RT2 sont par exemple fixées respectivement à 400 ms et
1600 ms
pour la durée entre deux impulsions R consécutives, soit respectivement 50 et
150
battements par minute. A l'étape S25, le processeur PRC envoie par l'interface
TM au
serveur SRV le signal SGL et le signal d'alarme AU permettant de déclencher
une mise
sous surveillance des signaux ECG par un opérateur humain disposant d'un
terminal
connecté au serveur SRV. A l'étape S26, le processeur PRC transmet au serveur
SRV le
signal SGL et le signal d'alarme AL2.
Par ailleurs, la réception des signaux d'alarme AU, AL2 par le serveur SRV
peuvent déclencher la transmission par un opérateur au patient, par exemple à
son terminal
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MP, d'un message demandant au patient de consulter un médecin. L'opérateur
recevant le
signal d'alarme AU, AL2 peut déclencher une procédure d'urgence, et le message
transmis au terminal MP du patient peut avertir ce dernier qu'il doit
d'urgence consulter un
médecin. Les signaux d'alarmes AU, AL2 peuvent également déclencher
l'affichage de
messages sur le terminal MP du patient, avant que ces signaux soient transmis
au serveur
SRV. A l'issue des étapes S25 et S26, le processeur PRC exécute à nouveau les
étapes de
la figure 7 à partir de l'étape S20 pour acquérir et analyser à nouveau le
rythme cardiaque
R-R.
La figure 8 représente des étapes S30 à S35 d'analyse du complexe QRS d'un
signal ECG. Ces étapes peuvent être exécutées à l'étape S5 de la procédure Pl,
si des
impulsions Q et S sont détectées respectivement avant et après une impulsion
R. A l'étape
S30, le processeur PRC analyse le complexe QRS du signal ECG, notamment pour
en
déterminer la durée. A l'étape S31, le processeur PRC compare cette durée à
une valeur de
seuil haut QT2. Si la durée du complexe QRS est supérieure à la valeur de
seuil QT2, le
processeur PRC exécute l'étape S33, sinon la procédure est à nouveau exécutée
à partir de
l'étape S30 pour acquérir et analyser une nouvelle occurrence du complexe QRS.
A l'étape
S33, le processeur PRC compare le rythme cardiaque R-R à une valeur de seuil
RT3. Pour
un homme en bonne santé, les valeurs de seuil QT2 et RT3 sont par exemple
fixées
respectivement à 120 ms et 500 ms correspondant à un rythme cardiaque de 120
battements par minute. Si le rythme cardiaque R-R est supérieur à la valeur de
seuil RT3,
le processeur exécute l'étape S34, sinon il exécute l'étape S35. Aux étapes
S34 et S35, le
processeur PRC transmet au serveur SRV le signal SGL et respectivement les
signaux
d'alarme AL1 et AL2. A l'issue des étapes S34 et S35, la procédure est à
nouveau exécutée
à partir de l'étape S30.
La figure 9 représente des étapes S40 à S46 d'analyse de la durée du segment
PR
d'un signal ECG. Ces étapes peuvent être exécutées à l'étape S5 de la
procédure Pl, si des
impulsions P sont détectées avant une impulsion R. A l'étape S40, le
processeur PRC
analyse le segment PR, notamment pour en déterminer la durée. A l'étape S41,
la stabilité
de la durée du segment PR est analysée pendant un certain temps, par exemple
compris
entre une dizaine de secondes et une minute, en déterminant si cette durée
reste dans un
intervalle, par exemple entre ¨15% et +15% autour d'une valeur moyenne. Si la
durée du
segment PR est stable, le processeur PRC exécute l'étape S42, sinon il exécute
l'étape S46.
A l'étape S42, le processeur PRC compare la durée du segment PR à une valeur
de seuil
bas PRT1. Si la durée du segment PR est supérieure à la valeur de seuil PRT1,
le
processeur exécute l'étape S43, sinon il exécute l'étape S44. A l'étape S43,
si la durée du
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segment PR est supérieure à une valeur de seuil haut PRT2, le processeur PRC
exécute
l'étape S45, sinon (durée du segment PR est comprise entre les valeurs de
seuil PRT1 et
PRT2) la procédure est à nouveau exécutée à partir de l'étape S40 pour
acquérir et analyser
une nouvelle occurrence du segment PR. Pour un homme en bonne santé, les
valeurs de
seuil PRT1 et PRT2 sont par exemple fixées respectivement à 80 ms et 250 ms. A
l'étape
S44, le processeur PRC compare le rythme cardiaque R-R à la valeur de seuil
RT2. Si le
rythme cardiaque R-R est supérieur à la valeur de seuil RT2, le processeur
exécute l'étape
S46, sinon il exécute l'étape S45. Aux étapes S45 et S46, le processeur PRC
transmet au
serveur SRV le signal SGL et respectivement le signal d'alarme AU et le signal
d'alarme
AL2. A l'issue des étapes S45 et S46, la procédure est à nouveau exécutée à
partir de
l'étape S40.
La figure 10 représente des étapes S50 à S54 d'analyse du rythme respiratoire
BR
extrait du signal IS acquis à l'étape S2. Ces étapes peuvent être exécutées
par le processeur
PRC durant l'étape S5 de la procédure Pl. A l'étape S50, le rythme
respiratoire est extrait
du signal d'impédance fourni par le circuit analogique AP et le circuit ADC. A
l'étape S51,
le processeur PRC compare le rythme respiratoire BR à une valeur de seuil bas
BRT1. Si le
rythme respiratoire BR est inférieur à la valeur de seuil BRT1, le processeur
PRC exécute
l'étape S52, sinon il exécute l'étape S53. A l'étape S53, le processeur PRC
compare le
rythme respiratoire BR à une valeur de seuil haut BRT2. Si le rythme
respiratoire BR est
supérieur à la valeur de seuil RT2, le processeur PRC exécute l'étape S54,
sinon (le rythme
respiratoire est compris entre les valeurs de seuil BRT1 et BRT2) il poursuit
la surveillance
du rythme respiratoire en exécutant à nouveau les étapes S50 et S51. Les
valeurs de seuil
BRT1, BRT2 dépendent du profil du patient. Pour un homme en bonne santé, les
valeurs
de seuil BRT1 et BRT2 sont par exemple fixées respectivement à 10 et 25
pulsations par
minute. Aux étapes S52 et S54, le processeur PRC transmet le signal SGL et
respectivement les signaux d'alarme AL1 et AL2 au serveur SRV. A l'issue des
étapes S52
et S54, la procédure est à nouveau exécutée à partir de l'étape S50. Aux
étapes S52 et S54,
le processeur PRC peut également transmettre la valeur du rythme respiratoire
BR.
A chaque fois que le processeur PRC transmet le signal d'alarme AU ou AL2, il
peut également transmettre au serveur SRV les échantillons du signal SGL / IS
ayant
conduit à l'émission de ce signal d'alarme, ainsi qu'une information sur la
nature de
l'anomalie détectée.
Bien entendu d'autres méthodes d'analyse d'un signal ECG que celles décrites
en
références aux figures 6 à 10, peuvent être mises en oeuvre. Ainsi, il peut
être prévu de
comparer le signal SGL avec un signal de référence. Le signal de référence
peut être
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obtenu durant une phase d'initialisation du circuit de traitement DPR, en
déclenchant
l'acquisition d'un signal ECG sur le patient au repos (par exemple assis),
puis en
déclenchant l'acquisition d'un signal ECG sur le patient en mouvement. Chaque
signal
ECG peut être acquis pendant quelques minutes, par exemple 2 minutes. Chaque
signal
ainsi acquis est ensuite mémorisé en tant que signal de référence par le
processeur PRC. Le
signal de référence peut également être fourni par le serveur SRV au circuit
de traitement
DPR. Ce signal de référence peut ainsi être indépendant du patient.
Un exemple de signal ECG de référence REF est représenté sur la figure 11. Le
traitement d'un signal SGL acquis par le circuit DPR peut comprendre un
traitement de
comparaison du signal SGL avec le signal de référence REF. A cet effet, le
signal REF est
traité pour en extraire un certain nombre de paramètres tels que :
- les positions et les amplitudes des impulsions P, Q, R, S et T dans le
signal REF, les
positions des impulsions P et Q étant définies par rapport à la position de
l'impulsion R
suivante, et les positions des impulsions S et T étant définies par rapport à
l'impulsion R
précédente,
- la tension de l'isopotentielle I du signal REF (recherchée par exemple
entre -y et +y, y
étant choisi égal à une valeur comprise entre 0,025 et 0,5 mV),
- la pente du signal REF entre les sommets des impulsions Q et R,
- la pente du signal REF entre les sommets des impulsions R et S,
- la pente du signal REF entre le sommet et la fin Si de l'impulsion S,
- la pente TS1 du signal REF entre le début TO et le sommet de l'impulsion
T,
- la pente TS2 du signal REF entre le sommet et la fin Ti de l'impulsion T,
- la pente PS1 du signal de référence entre le début PO et le sommet de
l'impulsion P,
- la pente PS2 du signal REF entre le sommet et la fin P1 de l'impulsion P,
- la durée entre les sommets des impulsions R dans le signal REF,
- les tensions yP, yQ, yS et yT des sommets des impulsions P, Q, S et T
dans le signal
REF, et
- la durée entre les sommets des impulsions Q et T dans le signal REF.
Des valeurs moyennes de ces paramètres sur la durée d'acquisition du signal de
référence REF peuvent être calculées.
Les positions moyennes respectives des sommets des impulsions P, Q, S et T du
signal de référence REF permettent de définir des zones de référence des
sommets des
impulsions P, Q, S et T du signal SGL acquis par le circuit DPR. La zone de
référence de
l'impulsion P peut être définie entre les instants tj-210 ms et tj-80 ms, tj
étant l'instant du
sommet de l'impulsion R suivante, et entre les tensions yP +/- x%. La zone de
référence de
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l'impulsion Q peut être définie entre les instants tj-70 ms et tj-50 ms et
entre les tensions
yQ +/- x%. La zone de référence de l'impulsion S suivant l'impulsion R à
l'instant tj peut
être définie entre les instants tj et tj+80 ms et entre les tensions yS +/-
x%. La zone de
référence de l'impulsion T suivant l'impulsion R à l'instant tj peut être
définie entre les
instants tj+200 et tj+400 ms et entre les tensions yT +/- x%. La quantité x%
peut être
définie entre 5 et 15% par un opérateur. Les pentes PS1, PS2, Q-R, R-S, TS1,
T52
permettent également de définir des fenêtres de référence acceptables
comprises entre 5 et
15% des pentes moyennes respectives extraites du signal de référence REF.
D'autres
paramètres peuvent ainsi être extraits du signal de référence REF, ces
paramètres étant
utilisés pour définir des fenêtres de référence centrées sur une valeur
moyenne d'un de ces
paramètres. Des paramètres correspondants sont extraits du signal acquis SGL,
et s'ils ne
se trouvent pas dans la fenêtre correspondante, un signal d'alarme ALVAL2 est
généré et
transmis au serveur SRV.
Le traitement de comparaison du signal SGL acquis par le circuit DPR avec le
signal de référence REF peut consister pour le processeur PRC à rechercher les
sommets
des impulsions R, par exemple par une comparaison avec une tension de seuil
(étape S3), à
déterminer la valeur de la tension de l'isopotentielle I et à déterminer si
cette valeur est
comprise dans l'intervalle [-y, +y] (y étant compris entre 0,025 et 0,5 mV,
par exemple
choisi égal à 1 mV), à rechercher les sommets des impulsions P, Q, S et T par
rapport au
sommet d'une (ou de chaque) impulsion R dans le signal SGL et à déterminer les
pentes
PS1, PS2, Q-R, R-S, TS1, T52 dans le signal SGL (étape S5), et enfin, à
déterminer si les
sommets des impulsions P, Q, S et T du signal SGL sont situées dans les zones
de
référence définies ci-dessus à partir du signal de référence REF, et si les
pentes sont situées
dans les fenêtres de référence définies ci-dessus à partir du signal de
référence REF (étape
S6). Si les impulsions R ne sont pas détectées dans le signal SGL ou si la
tension de
l'isopotentielle I n'est pas située dans l'intervalle [-y, +y], ou bien si
l'impulsion S du
signal SGL présente une anomalie (sommet de l'impulsion en dehors de la zone
de
référence, ou pente(s) en dehors de la (des) fenêtre(s) de référence), le
processeur PRC
transmet le signal SGL numérisé, associé au signal d'alarme AL2 (étape S9). Si
l'impulsion P, Q ou T du signal SGL présente une anomalie (sommet de
l'impulsion en
dehors de la zone de référence, ou pente(s) en dehors de la (des) fenêtre(s)
de référence), le
processeur PRC transmet le signal SGL numérisé, associé au signal d'alarme AU
(étape
S9).
Les opérateurs peuvent à l'aide du terminal OT commander la mise à jour des
différentes valeurs de seuils, des différentes dimensions et positions des
zones de
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référence, et des largeurs des fenêtres de référence précédemment décrites,
mises en oeuvre
par le processeur PRC du circuit DPR d'un patient désigné. Les opérateurs
peuvent
également déclencher la mise à jour de tout ou partie du programme exécuté par
le
processeur PRC. Ainsi, les différentes valeurs de seuil et de signal utilisées
dans les
5 traitements décrits précédemment peuvent être modifiées sur requête
transmise par le
serveur SRV au circuit de traitement DPR via le terminal mobile MP du patient.
Cette
disposition permet d'adapter la détection des anomalies aux conditions
physiologiques
courantes de chaque patient. De même, le programme exécuté par le processeur
PRC peut
être modifié et remplacé par un nouveau programme sur requête transmise par le
serveur
10 SRV au circuit de traitement DPR via le terminal mobile MP.
Le serveur SRV reçoit ainsi de plusieurs circuits de traitement DPR de
patients des
signaux d'alarme AU, AL2 associés chacun à des échantillons de signaux SGL,
ainsi
qu'un identifiant de patient fournit par l'application dédiée installée dans
le terminal MP
ou par le processeur PRC. Ces données sont déchiffrées, le cas échéant, puis
stockées dans
15 la base de données DB, par exemple dans deux tables en fonction du
niveau d'alarme ALI,
AL2. Des opérateurs peuvent visualiser les données stockées dans la base de
donnes DB au
moyen de terminaux OT connectés au serveur SRV, sous la forme de chronogrammes
des
signaux SGL transmis, reconstruits à partir des échantillons du signal SGL
émis par le
processeur PRC, connaissant la période d'échantillons (chaque échantillon ou
séquence
20 d'échantillons étant horodaté). Le serveur SRV peut déclencher
l'affichage par un terminal
OT des signaux SGL associés à un signal d'alarme AL2, en particulier lorsque
le terminal
OT ne visualise pas déjà un tel signal. Les signaux SGL associés à un signal
d'alarme AL2
sont affichés en priorité par les terminaux OT, les signaux SGL associés à un
signal
d'alarme AU étant affichés lorsque tous les signaux SGL associés à un signal
d'alarme
AL2 ont été traités.
Le traitement d'un signal SGL par un opérateur peut consister à visualiser et
analyser le signal SGL sous forme de courbe reconstruite à partir des
échantillons de signal
transmis, pour y détecter des anomalies, et à transmettre une notification au
terminal MP
de l'utilisateur correspondant en fonction des anomalies constatées. A cet
effet, les données
relatives à l'utilisateur mémorisées dans la base de données DB peuvent être
retrouvées à
partir de l'identifiant de l'utilisateur transmis avec les données de signal
SGL, et affichées
à l'écran du terminal OT.
Les notifications susceptibles d'être transmises sur commande de l'opérateur
peuvent comprendre une première notification prévue pour activer un mode de
surveillance
renforcé dans lequel le signal SGL est systématiquement transmis par le
circuit DPR au
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serveur SRV via le terminal MP, soit en temps réel, soit par paquets, par
exemple de 12 ou
24 heures d'enregistrement de signal SGL. Une seconde notification peut
déclencher
l'affichage par le terminal MP d'un message destiné au patient, par exemple
pour lui
conseiller de prendre rendez-vous avec son médecin. Une troisième notification
peut
déclencher l'affichage par le terminal MP d'un message destiné au patient,
pour lui
demander de prendre rendez-vous avec son médecin au plus vite. Une quatrième
notification peut déclencher l'affichage par le terminal MP d'un message
destiné au
patient, pour lui demander de se rendre aux urgences de l'hôpital le plus
proche ou de ne
pas bouger en attendant les secours. A cet effet, les données transmises avec
le signal
d'alarme AL2 comprennent la position géographique du terminal MP. A noter que
la
position géographique du terminal MP peut être transmise uniquement sur
requête reçue
d'un terminal d'opérateur OT. Un opérateur connecté au serveur SRV peut
appeler les
secours à proximité de la position géographique du patient. Le serveur SRV
peut
également transmettre un message concernant l'anomalie constatée au médecin du
patient,
éventuellement avec la portion de signal SGL où a été constatée l'anomalie.
Bien entendu,
le mode de surveillance renforcé peut être activé lorsque l'une ou l'autre des
seconde à
quatrième notifications est émise.
La base de données DB peut ainsi comprendre une base de données dite "chaude"
et une base de données dite "froide". La base de données chaude mémorise des
données
récentes, transmises durant les dernières semaines (6 à 12 semaines) par les
circuits de
traitement DPR des patients, et notamment des données d'identité les données
transmises
relatives au rythme cardiaque enregistré en continu chaque jour sur plusieurs
semaines, les
anomalies détectées et validées par un opérateur associées aux signaux SGL
transmis et à
un descriptif de l'action engagée (notification émise) par l'opérateur. La
base de données
froide mémorise pour chaque patient, des données médicales, et tous les
signaux et les
alarmes associées aux signaux transmis, sans limitation de durée, ainsi que
notamment, la
version du logiciel installé dans le circuit DPR, et/ou les valeurs de
paramètres de
fonctionnement et de détection d'anomalies mises en oeuvre par le circuit DPR
du patient,
comme les différentes valeurs de seuil décrites précédemment et les
différentes valeurs de
définition des fenêtres de détection des impulsions P, Q, S et T mises en
oeuvre par le
circuit DPR.
La figure 12 représente un exemple de réalisation de l'architecture matérielle
du
système d'acquisition. Le système d'acquisition comprend au moins deux centres
de
données DC redondants, recevant et mémorisant les données de signaux
physiologiques et
les signaux d'alarme émis par les terminaux mobiles MP des patients, au moins
un centre
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de surveillance SC regroupant des terminaux d'opérateurs OT ayant accès aux
données
stockées dans les centres de données DC. Les données sont transmises entre les
terminaux
MP, le centre de surveillance SC et les centres de données DC par
l'intermédiaire d'un ou
plusieurs réseaux NT dont le réseau Internet. Les données stockées dans les
centres de
données DC peuvent être accédées par des terminaux MT connectés au réseau NT,
de
médecins des patients ou de médecins participant au service de surveillance
médicale.
Les terminaux d'opérateurs OT peuvent être interconnectés en réseau local
relié au
réseau NT par l'intermédiaire d'un ou plusieurs routeurs ou modems MR.
Les centres de données DC peuvent être relié au réseau NT par l'intermédiaire
d'un
dispositif d'équilibrage de charge LB, le traitement d'une requête de
transmission de
données émise par les terminaux MP ou d'émission de données requises par les
terminaux
OT, MT, étant assuré à chaque instant par le centre de données DC le moins
occupé. A
chaque fois que l'un des centres de données DC reçoit des données d'un
terminal MP par
l'intermédiaire du réseau NT, il les transmet aussitôt (avec une très faible
latence
typiquement inférieure à 5 ms) à l'autre centre de données DC par
l'intermédiaire d'une
liaison privée PL dédiée. De cette manière, les données stockées par les deux
centres de
données sont identiques.
Chaque centre de données DC peut comprendre un système de base de données
rassemblant toutes les données reçues des terminaux MP, OT, et plusieurs
serveurs SRV
organisés en grappes et affectés dynamiquement au traitement d'une requête de
données ou
de stockage de données en fonction de la charge de chaque serveur. Les
serveurs SRV de
chaque centre de données disposent d'un accès au système de base de données DB
du
centre de données pour stocker les données reçues et lire les données requises
par les
terminaux OT, MT.
Il apparaîtra clairement à l'homme de l'art que la présente invention est
susceptible
de diverses variantes de réalisation et diverses applications. En particulier,
l'invention n'est
limitée à la capture et au traitement de signaux d'ECG, ni à l'utilisation
d'électrodes en
contact avec la peau d'un patient, pour acquérir des signaux physiologiques.
L'invention
n'est pas non plus limitée à l'utilisation d'une mesure d'impédance pour
déterminer si des
électrodes sont en contact avec la peau d'un patient. D'autres méthodes à la
portée de
l'homme du métier peuvent aisément être mises en oeuvre. De même, des moyens,
tels que
de la colle, autres qu'un vêtement peuvent être employés pour maintenir des
électrodes ou
des capteurs en un emplacement précis sur la peau d'un patient.
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Il va de soi également que la structure matérielle du dispositif d'acquisition
de
signaux physiologiques constitue une invention à part entière pouvant mettre
en oeuvre
d'autres procédés de surveillance que ceux définis dans les revendications
annexées.
Par ailleurs, les algorithmes de traitement de signaux d'ECG décrits en
référence
aux figures 5 à 11, constituent des inventions à part entière, et ainsi,
peuvent être mis en
oeuvre indépendamment des procédés précédemment décrits de capture de ces
signaux, et à
partir d'autres dispositifs d'acquisition de signaux d'ECG que ceux
précédemment décrits.
Il peut également être prévu que le serveur SRV applique d'autres traitements
aux
signaux SGL reçus des équipements DPR, tels que des traitements de filtrage
permettant
d'éliminer davantage de cas "faux-positifs", ceci afin de réduire la charge de
travail
d'analyse des opérateurs. En effet, il peut être avantageux de faire exécuter
par le serveur
SRV qui dispose de moyens de calcul plus performants que le processeur PRC,
des tests
d'analyse des signaux SGL reçus des équipements DPR, pour écarter de l'analyse
par un
opérateur, les signaux ne révélant pas d'anomalie réelle, par exemple en
exploitant des
informations relatives au patient disponibles dans la base de données DB. Bien
entendu,
ces traitements ne doivent pas augmenter le risque d'apparition de cas "faux-
négatifs".
Dans le cas où le serveur SRV détecte dans un signal SGL reçu un cas à traiter
par un
opérateur, le traitement appliqué au signal reçu par le serveur SRV peut
conduire à
modifier le signal d'alarme AU / AL2 transmis par l'équipement DPR ou à
l'affiner en
introduisant d'autres niveaux de priorité.
Par ailleurs, le terminal mobile MP et le circuit de traitement DPR peuvent
être
intégrés dans une même unité de traitement et d'émission/réception de signaux.
A cet effet,
le circuit de traitement DPR peut intégrer des circuits de transmission
utilisant les réseaux
de téléphonie mobile.
