Procédé de mesure de la pression d'un liquide interne dans un organisme vivant
et dispositif pour la mise en oeuvre du procédé
L'objet de l'invention est un procédé de mesure de la pression d'un liquide interne dans un organisme vivant selon lequel on met en communication ledit liquide interne avec un circuit externe contenant un second liquide compatible avec le premier, lesdits liquides étant en contact et on mesure la pression du second liquide en un point donné du circuit externe, et un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé.
Ce procédé et ce dispositif sont applicables à la mesure de la pression artérielle par la méthode dite sanglante et d'une façon plus générale, à la mesure de toutes les pressions régnant dans les organes du système cardio-vasculaire chez l'homme ou chez l'animal de laboratoire.
La mesure des pressions régnant dans les organes de l'appareil circulatoire est l'une des investigations les plus importantes et le plus fréquemmment pratiquées en médecine. On mesure principalement la pression dans le système artériel (pression artérielle ou tension artérielle).
En médecine hospitalière, on mesure aussi la pression veineuse. En cardiologie, en chirurgie cardiaque, on mesure encore les pressions régnant dans les diverses cavités cardiaques, soit au cours d'opérations cardiaques, soit au cours d'investigations spéciales, appelées cathétérisme cardiaque . Dans la recherche scientifique médicale, les pressions sont très souvent mesurées à n'importe quel endroit du système cardio-vasculaire.
Dans le système artériel, le débit sanguin est pulsatile. Cette particularité permet une estimation approximative de la pression artérielle par des moyens indirects, purement externes, moyens dits non sanglants : on exerce une contrepression sur les tissus mous qui entourent une grosse artère (par exemple au bras) au moyen d'une manchette à air; lorsque cette contrepression externe parvient juste à empcher le passage des ondées pulsatiles, on peut admettre que la contrepression est égale à la pression maximale des ondées pulsatiles sur les parois artérielles. Cette mesure de pression est approximative. mais elle suffit pour de nombreuses circonstances.
Cependant. lorsque l'appareil cardio-vasculaire est gravement tcuché dans sa fonction (dans le choc par exemple), la mesure de la pression artérielle par cette voie devient difficile, imprécise, voire tout à fait impossible. Lorsqu'on veut obtenir une mesure plus exacte de la pression artérielle, ou encore lorsqu'on veut mesurer la pression artérielle moyenne (intégrale de toutes les pressions instantanées) ou encore lorsque l'état du malade a gravement affecté la fonction de l'appareil circulatoire au point de rendre la mesure de la pression arté rielle impossible par voie externe, il faut recourir à des méthodes de mesures dites sanglantes .
La mesure des pressions régnant dans tous les autres organes du système cardio-vaculaire n'est possible que par des méthodes dites sanglantes .
Ainsi, la fig. 1 illustre un procédé connu de mesures de la pression artérielle chez l'homme par voie sanglante.
Dans une artère 1, on introduit l'extrémité d'une canule métallique 2 ou d'une aiguille hypodermique ou encore d'un tube en matière synthétique (cathéter). Pour simplifier l'exposé, nous dirons simplement canule pour désigner tout instrument introduit dans l'artère, étant entendu que cet instrument peut tre une canule, une simple aiguille ou un cathéter. L'extrémité libre de la canule est reliée par une tubulure de connexion 3 à une tte manométrique 4 reliée elle-mme à un électromanomètre 5 par une connexion électrique 6. Le circuit externe formé par la canule 2, la tubulure de connexion 3 et la chambre de mesure du manomètre 4 est rempli d'une solution d'eau salée isotonique au plasma sanguin.
La pression régnant dans l'artère 1 se transmet jusqu'à la tte manométrique 4 qui transforme la quantité de pression en un signal électrique, transmis à l'électromano mètre 5. où ce signal est traité, puis actionne l'aiguille 7 d'un galvanomètre qui indique la pression. Un système d'étalonnage permet une estimation très exacte de la pression à mesurer. De l'électromanomètre 5, le signal peut tre dérivé sur un oscilloscope ou un dispositif enregistreur 8. ce qui permet. non seulement de mesurer la pression. mais encore son évolution au cours du temps et d'obtenir ainsi une courbe de pression 9 sur une bande 10 montée sur des rouleaux 11.
Quel que soit l'instrument 2 introduit dans l'artère. le sang pénètre peu à peu dans la lumière de la canule par le fait mme du caractère pulsatile des pressions à mesurer. ainsi que par l'effet de l'imperfection des raccords et des robinets. Ce sang s'y coagule. et s'oppose ainsi rapidement à la transmission de la pression. Après quelques minutes déjà, la mesure de pression devient inexacte. puis impossible. Pour remédier à cet inconvénient, il est donc nécessaire de a purger périodiquement le système en injectant un liquide de rinçage au travers de la tubulure 3 et de la canule 2. Un robinet 12 permet de connecter la canule artérielle 2 alternativement sur la tte manométrique 4 puis sur un circuit de rinçage 13 qui comporte une seringue de rinçage 14.
Mais alors, pendant l'opération de rinçage, la mesure de pression est interrompue, puisque la chambre manométrique est déconnectée de la canule pour permettre le rinçage. Il est donc nécessaire d'interrompre périodiquement la mesure de la pression, à savoir chaque fois que la canule doit tre purgée, en pratique toutes les quelques minutes.
Les caractères de la mesure de pression par voie sanglante sont donc: grande précision de la mesure, possibilité de mesurer la pression moyenne, possibilité d'obtenir une courbe de pression, possibilité de mesurer la pression artérielle mme lorsque cette mesure est devenue impossible par voie externe. Mais cette mesure ne peut pas tre continue. elle peut seulement tre intermittente: en pratique. cette mesure se fait seulement à l'instant d'une manipulation lorsque l'opérateur passe de la position rinçage à la position mesure du robi- net à trois voies 12.
Ce dernier inconvénient est majeur. La nécessité d'une manipulation au moment de la mesure de pression rend l'automation de cette mesure compliquée et difficile.
Par ailleurs. le caractère intermittent de la mesure de pression empche l'utilisation des techniques dites san glantes pour la construction d'appareils qui assurent la mesure et la surveillance continues de la pression à surveiller (moniteurs).
Le but de l'invention est de fournir un procédé et un dispositif de mesure qui permettent des mesures de pression continues par voie sanglante.
Pour cela. le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'on provoque une circulation continue du second liquide dans au moins une partie du circuit externe comprenant la zone de contact entre les deux liquides.
Le dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend un circuit externe à volume constant rempli du second liquide et reliant entre eux un appareil de mesure de pression. une canule destinée à tre introduite dans l'organisme vivant pour assurer la communication entre le liquide interne et le second liquide et un organe d'alimentation continue du circuit externe en second liquide.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, divers modes de mise en oeuvre du procédé et représente diverses formes d'exécution du dispositif.
La fig. 1 est une vue schématique d'un dispositif déjà connu de mesure intermittente de la pression artérielle:
la fig. 2 est une vue schématique d'une première forme d'exécution du dispositif selon l'invention;
la fig. 3 est une vue schématique d'une seconde forme d'exécution, et
la fig. 4 est une vue schématique partielle d'une troisième forme d'exécution.
A la fig. 2. on voit schématiquement représenté. un circuit manométrique comprenant une tte manométrique 15 reliée à un électromanomètre 16 par une connexion électrique 17. Un appareil enregistreur 18 analogue à l'appareil 8 de la fig. 1, reçoit également les indications fournies par la tte 15. Celle-ci est connectée à une canule intra-artérielle 19 par une tubulure de connexion 20. Le circuit est donc en état de mesurer la pression (Pa) qui règne dans l'artère 1. Entre la chambre de mesure 55 de la tte manométrique 15 et la canule 19 est disposée une dérivation en T 21 sur laquelle est con becté un circuit de rinçage 22. Ce circuit de rinçage aboutit à une pompe à injection 23.
La pompe 23 com- prend un cylindre 24. un piston 25 amovible et stérilisable ainsi que le cylindre 24, un moteur électrique synchrone 26 fixé au cylindre 24 et qui, par un mécanisme de démultiplication 27 provoque un avancement continu et invariable d'un buttoir 28. Celui-ci assure l'avancement du piston 25 de la pompe. Le mécanisme de démultiplication 27 est construit d'une manière telle qu'aucun mouvement de recul du piston 25 n'est possible pendant la durée de la mesure. Le mécanisme 27 est pourvu d'un changement de vitesse de sorte qu'une vitesse faible peut alterner avec une vitesse grande. cette dernière étant environ 500 à 1000 fois plus grande que la petite vitesse. Le dispositif de changement de vitesse peut comprendre un jeu d'engrenages et un embrayage magnétique.
Il est également construit d'une manière telle que pendant le passage de la petite à la grande vitesse et vice versa, aucun mouvement de recul n'est possible. La grande vitesse est utilisée pour des opérations de rin çage rapide (après un prélèvement de sang par la canule. par exemple). La vitesse faible est utilisée pour la mesure continue des pressions. Le débit de rinçage, engendré par la pompe 23 est absolument invariable. Il est réglable au départ, mais reste ensuite absolument invariable. une fois la vitesse choisie. Pour les usages prévus du dispositif. la vitesse d'avancement du buttoir 28 est de l'ordre de 1 à 3 mmIli, ce qui provoque un débit de rinçage de l'ordre de 0,5 à 1,5 ml;h. Le matériel de la pompe et de la tubulure de connexion est inextensible.
Une fois la pompe mise en marche. aucun retour en arrrière, si petit fût-il, n'est plus possible pour la colonne liquidienne, qui occupe l'ensemble des circuits.
On sait que les valeurs des pressions et des débits d'un fluide qui s'écoule dans un tube en régime laminaire sor égides par la loi de Poiseuille. Par le débit qu'elle engendre au travers du tube de connexion 20 et de la canule 19, la pompe 23 crée une chute de pression dP à l'intérieur de ces é1éments. Au point de vue de la mesure des pressions par la tte manométrique 15, cette chute de pression s'ajoute à la pression mesurée en 15 au niveau de la tte manométrique. Il régnera à cet endroit une pression représentant la somme Pa + dP. En vertu de la loi de Poiseuille, dP est invariable puisque le débit de la pompe est invariable. Ainsi, la chute de pression dP, créée par le rinçage du circuit, peut tre soustraite une fois pour toutes de la pression indiquée par l'électro manomètre 16.
Pratiquement, cette chute de pression dP est créée entièrement dans la canule 19 qui est le seul élément du circuit de rinçage devant nécessairement présenter un diamètre réduit. Elle n'atteindra des valeurs importantes que dans le cas où on utilise comme canule un cathéter de grande longueur. Normalement, la chute de pression dP est de l'ordre de 0,2 à 0,5 %, de la pression mesurée et peut souvent tre négligée. Pour les usages où une mesure très exacte doit avoir lieu, dP est mesurée et une correction est établie en conséquence.
Une fois en place, le système est capable de mesurer la pression artérielle pendant 48 h., et plus, sans aucune discontinuité dans cette mesure, et sans qu'aucune manipulation manuelle ou automatique ne soit nécessaire.
La forme d'exécution représentée à la fig. 3 évite en outre un inconvénient majeur de tous les systèmes actuellement disponibles pour pratiquer la mesure de la pression artérielle par voie sanglante: la nécessité de devoir stériliser l'ensemble du circuit. Ainsi, à la fig. 1. la tte manométrique 4 communique directement avec le milieu sanguin, de sorte que sa chambre de mesure doit tre rendue stérile, ce qui doit tre fait par désinfection chimique. Ordinairement la tte manométrique est désassemblée du reste du circuit, immergée dans une solution désinfectante, puis purgée stérilement avec une solution salée isotonique stérile. Après cette désinfection. le circuit doit tre réassemblé stérilement. En fin d'opération, tous les organes du circuit doivent tre désassemblés, nettoyés séparément, réimperméabilisés par de la graisse de silicone, puis réassemblés.
Toute mesure de pression par voie sanglante qui utilise selon un procédé connu un manomètre électronique, implique ainsi un très important service de parc (environ 1 h de travail avant et après la mesure de pression), ce qui réduit considérablement les possibilités d'utilisation de tels systèmes.
On peut à la fois améliorer les conditions de stérilité, simplifier le montage, réduire à l'extrme le travail de parc et enfin protéger la tte manométrique contre tout heurt et toute fausse manoeuvre en séparant le circuit de la tte manométrique du circuit de rinçage.
Dans la forme d'exécution de la fig. 3, le circuit de rinçage, qui doit tre stérilisable, est séparé du circuit manométrique au moyen d'un échangeur de pression 29.
Cet échangeur est construit en acier inoxydable. I1 est donc inextensible. I1 est séparé en deux compartiments 30 et 31 par une cloison déformable 32. Par cette cloison, toute variation de pression se produisant dans l'un des compartiments se transmet instantanément à l'autre compartiment, sans qu'il puisse se produire aucun passage de liquide de l'un des compartiments à l'autre. Cette disposition permet de restreindre considérablement le travail de stérilisation, puisque le circuit manométrique n'a plus besoin d'tre stérilisé, et peut tre assemblé et rempli d'eau distillée normale une fois pour toutes.
L'échangeur de pression 29 est constitué de deux pièces métalliques identiques 33 et 34 qui sont assemblées l'une contre l'autre symétriquement par des vis et des écrous 35. En variante, les écrous pourraient tre du type à ailettes afin de faciliter le démontage. Les pièces 33 et 34 présentent toute deux une face interne plane dans laquelle est pratiquée une creusure légèrement sphérique qui délimite dans chaque pièce un des compartiments 30 et 31. La cloison 32 se compose de deux membranes minces en latex fin tendues chacune contre la face interne plane de l'une des pièces 33 ou 34. Chaque membrane est assujettie à la pièce qui la porte, par exemple, par une bride de serrage et une rondelle (non représentée).
Les pièces 33 et 34 sont percées chacune d'un canal adducteur 36 et d'un canal adducteur 37, le canal 36 de la pièce 34 étant connecté à la tubulure 22 et le canal 37 de cette mme pièce 34 étant connecté à la tubulure 20. Le canal 36 de la pièce 33 est fermé par un robinet 58 alors que le canal 37 est connecté à une tubulure 38 reliant l'échangeur de pression à la tte manométrique 15. Les deux pièces 33 et 34 sont assemblées l'une contre l'autre de manière que les deux membranes qui constituent la cloison 32 se touchent sur toute leur surface. L'échangeur de pression peut tre démonté et séparé en ses deux moitiés sans qu'il soit nécessaire de vider le circuit manométrique.
L'ensemble des tubulures réunissant la pompe à injection constante 23 à la canule 19, toutes les tubulures de connexion du circuit manométrique, de mme que tous les organes des circuits manométrique et de rin çage sont en matériel inextensible. De ce fait, toute variation de pression se produisant à n'importe quel point du système se transmet aussitôt à toutes les parties des circuits, de part et d'autre de la cloison 32. Ainsi. toute variation de pression se produisant au niveau de l'artère canulée se transmet instantanément à tous les points des deux circuits et donc à la tte manométrique.
Cette transmission est très fidèle. En effet, les ttes manomériques électroniques habituellement utilisées dans de tels circuits ont un déplacement de volume extrmement petit pour une grande variation de pression. La cloison séparatrice est donc destinée à subir des déplacements infinitésimaux mme pour des variations de pression importantes. En pratique, les variations de pression qui doivent tre mesurées par un tel circuit sont de l'ordre de 0,002 à 0,2 atm. Pour de telles variations de pression, le déplacement de la cloison est de l'ordre de 1 à 100 millionièmes de mm. C'est dire que mme une cloison relativement rigide transmettra infailliblement la pression d'un compartiment à l'autre. Une cloison fabriquée en matériel élastique la transmettra de manière très fidèle.
Le cas échéant, cette cloison pourrait tre métallique.
Les avantages de cette variante sont considérables: tous les organes du circuit manométrique: tte manométrique et la majeure partie de la robinetterie n'ont plus besoin d'tre stérilisés. ils peuvent tre assemblés une fois pour toutes et installés à demeure avec l'électromanomètre dans un seul et mme boîtier.
On peut naturellement construire une chambre d'échange de pression beaucoup plus simple, ne comportant qu'une membrane, pour les appareils pour lesquels on prévoit seulement une désinfection chimique du circuit de rinçage. Le circuit de rinçage et la chambre échangeuse de pression peuvent également tre utilisés avec un circuit manométrique non électronique, comprenant par exemple un manomètre à eau ou à colonne de mercure. Il suffit pour cela que la chambre échangeuse de pression soit de grand volume avec une membrane séparatrice très souple et de grande surface: les manomètres à eau ou à colonne de mercure impliquent un déplacement de volume plus important pour une variation de pression donnée, puisque c'est l'ascension du niveau de mercure ou du niveau d'eau dans une colonne de mercure ou une colonne d'eau qui indique une mesure de pression.
En médecine, on appelle < moniteur un dispositif habituellement électronique, capable de mesurer en permanence une ou plusieurs fonctions vitales telles que température corporelle. fréquence cardiaque, fréquence respiratoire, pression artérielle, etc., et capable d'effectuer une surveillance permanente de la ou des fonctions vitales mentionnées dans ce sens qu'un dispositif d'alarme est déclenché lorsque la fonction vitale surveillée s'écarte des limites fixées à l'avance; par exemple lorsque la fréquence cardiaque dépasse la limite supérieure ou tombe en dessous de la limite inférieure que l'on a fixées à l'avance. Un moniteur est donc un dispositif de mesure complété par un dispositif d'alarme actionné par le dispositif de mesure.
Un moniteur implique obligatoirement un dispositif de mesure tel que la fonction vitale à surveiller soit mesurée de manière sûre et de manière conllnîe. Il est aisé de mesurer en permanence la température corporelle, la fréquence respiratoire, la fréquence cardiaque, le pH sanguin, car il est aisé de construire des dispositifs électroniques ou électromécaniques qui transforment chacun de ces paramètres en un signal électrique continu, qui peut tre traité par un appareil électronique et actionner un dispositif d'alarme.
Il n'en va pas de mme pour la mesure de la pression artérielle, pour laquelle seuls des systèmes qui effectuent la mesure de manière périodique (au mieux une fois par minute), par voie non sanglante sont connus. Ils donnent des résultats satisfaisants chez le sujet sain, mais sont imprécis et mme inutilisables lorsque l'appareils cir culatoire est gravement altéré dans sa fonction.
Le dispositif représenté à la fig. 3 constitue un moniteur pour la pression artérielle. Il rend possible la mesure de la pression artérielle par voie sanglante (seule valable lorsque l'appareil cardio-vasculaire est détérioré), sur de longues périodes de temps, et de façon continue. Dans ce dispositif, l'échangeur de pression 29 est situé au centre d'une étoile formée par la tubulure d'alimentation 22 qui provient de la pompe 23, la tubulure 20 qui relie l'échangeur 29 à la canule 19 comme dans le dispositif de la fig. 2 et le circuit auxiliaire 38 qui relie l'échangeur de pression 29 à la tte manométrique 15. Comme on le voit, cette tte manométrique comprend une dérivation 39 pourvue d'un robinet 40 relié à une tubulure souple 41 qui se termine par un pot d'équilibrage 42. Celui-ci présente un niveau libre 43.
Il peut tre réglé en hauteur et permet de mettre à zéro l'appareil de mesure. Il suffit pour cela de régler le niveau 43 de façon qu'il soit à une hauteur standard qui coïncide généralement avec le codeur du sujet dont on mesure la pression.
La tte manométrique 15 est reliée par une connexion électrique 44 à un moniteur 45 qui comprend dans un mme boîtier des organes capables de traiter les signaux reçus par la connexion 44, d'indiquer en permanence la pression artérielle sur un cadran 46, de montrer en permanence la courbe de la pression sur un oscilloscope 47 et d'intégrer les pics de variation de pression de façon à donner la fréquence cardiaque sur un cadran 48. Le moniteur 45 peut tre équipé d'un enregistreur comme l'enregistreur 18 de la fig. 2, ainsi que de dispositifs d'alarme actionnés par des signaux transmis dans la ligne 44.
Dans le dispositif de la fig. 3, la tubulure 38 traverse un robinet 49 qui permet de décharger le circuit auxiliaire et ainsi de protéger la tte manométrique 15 contre des afflux de pression trop importants qui pourraient se produire, par exemple au moment où l'on effectue un prélèvement de sang.
En variante. la tubulure 22 pourrait tre raccordée à une réserve de liquide de façon à permettre de remplir à nouveau la pompe 23 en ramenant le piston 25 dans sa position initiale après que le liquide contenu dans le cylindre 24 a été entièrement refoulé par la canule 19.
Dans une troisième forme d'exécution encore, (fig.
4), la pompe 23 est remplacée par un organe d'alimentation entièrement statique fonctionnant sous une pression positive. Cet organe d'alimentation est constitué par un récipient ouvert 50 dans le fond duquel est raccordée une tubulure 51. Celle-ci est reliée à la tubulure 22 du circuit d'alimentation par un tube capillaire 52 dont la longueur et le diamètre sont déterminés de telle façon que sous l'effet de la pression due à la colonne liquidienne située entre le tube 52, placé horizontalement, et le niveau libre du second liquide dans le récipient 50 le débit qui traverse le capillaire 52 corresponde à celui qu'il est nécessaire d'introduire dans le circuit externe pour empcher la pénétration du sang dans la canule 19.
Le niveau dans le récipient 50 peut tre maintenu au moyen d'un goutte-à-goutte 53.
La tte manométrique 15 et les autres éléments du dispositif sont semblables à ceux qui sont représentés à la fig. 2. Bien entendu, un tel dispositif pourrait aussi tre combiné à un échangeur de pression comme l'échan- geur 29 de la fig. 3.
Dans une réalisation pratique, on a constaté que le tube capillaire 52 pouvait tre constitué d'un tube d'acier inoxydable de l/10emm de diamètre interne et d'environ 30 cm de longueur. Lorsque ce tube était raccordé par la tubulure 51 à un récipient 50 dans lequel le niveau libre se trouvait à environ 2 m au-dessus du tube 52, les variations de pression dans le circuit externe 20 ne se transmettaient pratiquement pas jusqu'au récipient 50. En revanche, le débit de liquide introduit dans le circuit 20 atteignait environ 30cm3 par jour. Bien entendu, la longueur du tube capillaire 52 ainsi que la hauteur du récipient 50 au-dessus de ce tube capillaire peuvent tre modifiées selon les besoins.
REVENDICATIONS
I. Procédé de mesure de la pression d'un liquide interne dans un organisme vivant, selon lequel on met en communication ledit liquide interne avec un circuit externe contenant un second liquide compatible avec le premier, lesdits liquides étant en contact et on mesure la pression du second liquide en un point donné du circuit externe, caractérisé en ce qu'on provoque une circulation continue du second liquide dans au moins une partie du circuit externe comprenant la zone de contact entre les deux liquides.