Les stéthoscopes électroniques actuels
J'ai diffusé cette étude comparative pour la première fois en janvier 2006, il y a 8 ans déjà.
Elle faisait partie des livrables du projet STETAU à la Direction Générale des Entreprises, financeur du projet.
Elle a est réapparue très récemment dans un ouvrage publié fin 2012.



Les stéthoscopes électroniques de 1ère génération


Androscope d'Andromed

En 2002, la société a mis sur le marché l’Androscope i-stethosMC, un stéthoscope électronique qui permet l’auscultation à distance du cœur et des poumons et qui peut être raccordé au module d’enseignement Androscope pour l’écoute simultanée de sons biologiques. Andromed a également lancé un capteur : Androsonix. Compatible avec l’Androscope i-stethosMC, ce capteur de sons biologiques sera utilisé dans le cadre plusieurs contextes: Androflo, un appareil mesurant les fonctions pulmonaires et le rythme respiratoire en continu, Androgram un appareil estimant la pression artérielle pulmonaire de façon non-invasive et le premier système multiparamétrique de télésanté à domicile, Androlink, offrant une surveillance en continu.

La courbe de réponse à gauche a été mesurée à l'aide de la baie de mesure de téléphonométrie du laboratoire d'Alcatel-Lucent à Illkirch. Comme il s'agit de téléphonométrie, l'appareil définit un gabarit pour les signaux téléphoniques dans la bande [300-3400 Hz], il s'agit des segments de droite qui délimitent une zone dans laquelle doit se situer la courbe de réponse d'un équipement télécom. Ce gabarit n'a pas d'importance en ce qui nous concerne. Si l'on souhaite restituer les sons de la manière la plus fidèle possible, et si l'on souhaite faire une analyse automatique de signaux (pour l'aide au diagnostique), il est utile d'avoir une courbe de réponse plate dans la plage de fréquence qui nous concerne, à savoir à partir de quelques dizaines de Hz (en-dessous, les microphones sont très onéreux !) pour la fréquence basse. La fréquence haute de 4000 Hz est un bon compromis, dans la mesure où les signaux que nous avons pu observer ont très peu d'énergie au-delà de 4 kHz, et le fait que les codeurs-décodeurs utilisés en téléphonie ont une fréquence d'échantillonnage de 8 kHz et fabriquent des signaux .wav à 64 kbits/s. Pour en revenir à la courbe de réponse de l'Andromed, elle n'est pas trop mauvaise. C'est relativement plat entre 150 et 2500 Hz. C'est bien meilleur et moins aléatoire que le Jabes que l'on verra plus bas, mais ça n'est pas optimal pour un équipement d'analyse automatique.
Cette courbe a été publiée pour la première fois dans la thèse de Sandra (voir paragraphe 5.3.1.1 page 86). On la retrouve dans une publication Elsevier IRBM de juin 2012. Lors de la mise à jour en 2013, je me suis aperçu que les liens vers la société Andromed amènent à un site plus que minimaliste, non réactualisé depuis 2003.
 

Biosignetics [BIO]

Les logiciels biosignetics sont basés sur le logiciel Bsignal qui est capable de lire les sons, les vibrations ou toute autre donnée dynamique (telle que EEC, EEG, signaux biologiques, signaux acoustiques etc…) et de les traiter afin d’évaluer les caractéristiques de la signature acoustique temps et fréquence.
Le moniteur Phonocardiographe est une simple plate-forme dessinée pour des médecins généralistes, des pédiatres et des étudiants en médecine. Il permet de montrer des sons cardiaques, de les enregistrer en temps réel et de les écouter en utilisant le système acoustique de l’ordinateur et des écouteurs. Il permet de présenter des sons cardiaques statistiques, le niveau du souffle, l’intensité et la hauteur.
Le système de visualisation de la signature énergétique cardiaque présente la façon la plus complète d’analyser la mécanique énergétique des sons cardiaques. Cela permet la détection instantanée des anomalies et le détail de la force et de la hauteur des variations pour chaque composante du son et du souffle.
C’est un système non-invasive est conçu pour la visualisation, la mémorisation et l’impression des données sonores cardiaques. Les sons cardiaques peuvent être collectés en utilisant un stéthoscope électronique ou des sons cardiaques disponibles dans des bases de données.
Le logiciel n’est pour l’instant disponible que sur PC, mais il devrait également d’être bientôt sur PDA. Par ailleurs, il a été testé avec les stéthoscopes suivants: welch-Allyn (Meditron), ThinkMedLabs ds32a, Andromed (Philips), Littmann 3M E4000, Cardionics E-scope.
Les principaux avantages sont:

  • fournir un nouveau système de détection de souffle cardiaque et des marqueurs B3/B4 d’intensité, de fréquence et de temps, développé des scientifiques Biosignetics
  • enregistrer les sons cardiaques en temps réel à travers la carte son de l’ordinateur ou une carte son externe
  • entendre des sons cardiaques et leurs segments au travers du système audio de l’ordinateur
  • sauvegarder les sons cardiaques au format wav pour une écoute ultérieure
  • ralentir le son cardiaque
  • incorporer des notes concernant les positions des zones d’auscultation sur la bande d’enregistrement.<
  • représenter les sons cardiaques dans un format de tracé intelligible qui permet de différencier clairement B1, B2, B3, B4 et les souffles
  • fournir une moyenne spectrale fréquence/ hauteur caractérisant le son cardiaque
  • supprimer les bruits en utilisant des méthodes d’ondelettes sophistiquées
  • proposer une estimation sons parasites dans le signal durant l’enregistrement
  • réaliser un sous échantillonnage du signal en utilisant la méthode ondelette
  • amplifier les sons cardiaques faibles avec une méthode d’amplification numérique
  • la présence d’une cloche intégrée, un filtre diaphragme et un filtre d’utilisation d’option sur mesure
  • la lecture possible des formats de données wav, txt et sauvegarde dans ces formats, lit les formats de données.eri et Littmann E400 qui peuvent ensuite entre traité en utilisation
  • un puissant outil éducatif combinant la perception audio avec affichage
  • fournir une base de données de sons cardiaques normaux et anormaux avec un ensemble de travaux pratiques
  • La représentation graphique peut être imprimée et mémorisée automatiquement au format MS Excel.
  • Le rapport automatique des caractéristiques de travail avec MS Word améliore l’utilisation du stéthoscope électronique.

Lors de ma mise à jour du printemps 2013, je me suis aperçu de 2 choses: la première, c'est que Biosignetics il ne faut pas les chercher sur biosignetics.com mais sur bsignetics.com; et la seconde chose, c'est que les news du site n'ont pas été remises à jour depuis que je les avais consultées en 2006. Je vais finir par croire que les sociétés qui se lancent dans le business du stéthoscope électronique ne font pas beaucoup de chiffre d'affaire! En ce qui nous concerne, Laennext a déposé le bilan et INFRAL a jeté l'éponge, Electropix n'a pas poursuivi l'expérience et Newel n'a toujours pas de produit !

Cardionics $335 to $575

Une application en milieu rural de la télémédecine de première ligne a été réalisée au Témiscamingue, la télé-auscultation était réalisée avec un stéthoscope Cardionics.
Cardionics dispose également d’un système d’auscultation pour la télémédecine SimulScope. Le système est composé d’un stéthoscope électronique, les informations sont transmissent en infrarouge.
La personne désirant écouter les sons utilise un casque infrarouge HeartMan. Le système dispose de 8 filtres qui permettent l’atténuation ou l’augmentation de 8 différentes bandes de fréquences (comme par exemple accentuer le murmure).
Par ailleurs, cardionics dispose également d’un autre système qui met en plus à disposition un ECG

Mise à jour 2013: le site de Cardionics existe toujours, avec une mise à jour qui semble dater de 2012. On y trouve le stéthoscope E-Scope modème médical à $335 (photo ci-dessus à droite) et un modèle EMS avec casque pour $575 (pour utilisation en environnement bruité, tel que les ambulances et autres véhicules d'intervention). Ce sont exactement les même prix que ceux que j'avais trouvés en 2006, ça pose question ... Par ailleurs, la notice indique une amplification dans la plage [100-200 Hz]. Nous avons pu constater lors de nos études dans les projets ICARE, STETAU et ASAP que cette plage était insuffisante pour caractériser un son auscultatoire. Ce sont des produits qui reproduisent le comportement des stéthoscopes acoustiques, tout à fait adaptés à une utilisation par un professionnel de santé. Mais qui ne convient pas au déploiement d'outils de prélèvement à des fins de télémédecine ou de constitution de bases de données pour l'analyse automatique des signaux. La figure à gauche illustre le comportement des filtres proposés par ce stéthoscope. Pour sûr, le signal est propre ... mais difficile à interpréter
Ces courbes ont été réalisées par Alcatel, à l'aide du logiciel démontré à Med-e-tel. La courbe du haut est le spectrogramme du signal, et le courbe du bas le cardiophonogramme.

Le CareTone - $2,695



Ce produit est commercialisé par American Telecare Inc., dans le Minnesota comme produit homologué dans le domaine de la télésanté.
La communication avec un équipement de stockage et ou de traitement se fait au moyen d'un liaison série ou RJ-45 pour la transmission sur les réseaux de données (LAN et Internet).
Comme la plupart des équipements classiques, le stéthoscope offre un mode cloche (20-250 Hz) et un mode diaphragme (20-500 Hz).
Le constructeur insiste sur la compression qui est faite sur les signaux auscultatoires, pour ne consommer que 9600 bits/s sur le réseau.
La solution complète s'appuie sur un émetteur, un récepteur, un adaptateur réseau et un serveur

JABES Electronic Stethoscope, RDSM - $299 to $389 - fabriqué par le Coréen GS TECHNOLOGY CO., LTD.

JABES Life Sound System est un système auscultatoire utilisant le Stéthoscope Electronique JABES et logiciel JABES Life Sound Analyzer. Il permet d’amplifier les sons corporels jusqu'à 20 fois. Une telle amplification permet d'entendre des signaux, qui sont normalement cachés pour un stéthoscope conventionnel, comme les pulsations cardiaques d'un foetus de 5 mois. Les tremblements des mains et le son ambiant sont supprimés.
Le stéthoscope offre différents modes d'auscultation: Cloche (Bell), Diaphragme (Diaphragm) ou Large Bande (Wideband), et a 7 niveaux de volume. Les réglages se font à l'aide de boutons poussoirs sur le manche du pavillon.
JABES Life Sound System est suffisamment sensible pour que les patients n’aient pas à  enlever leurs vêtements. par ailleurs, JABES Stéthoscope Electronique a été développé dans le bur d'imiter le poids et l'aspect d'un stéthoscope standard.
Le logiciel JABES Life Sound System permet au médecin d'enregistrer les sons corporels des patients directement sur son PC pour la consultation du phonocardiogramme. De plus, les sons du cœur, des poumons et la pulsation cardiaque peuvent être visualisés en temps réel.
Les sons corporels peuvent être enregistrés sur PC en format MP3 pour un enregistrement sur CD ou une analyse ultérieure. Les sons peuvent être envoyés sur internet pour une deuxième opinion ou dans le cadre d'une étude clinique.
JABES Life Sound System inclue une base de données de sons auscultatoires.

La figure à gauche représente les courbes de réponse d'un stéhoscope Jabes dans ses 3 modes. On constate que les modes diaphragme et large bande ont une courbe de réponse à peu près plate entre 450 et 2000 Hz puis les courbes d'effondrent d'environ 20 dB. La courbe de réponse du mode cloche est correcte entre 150 et 300 Hz et en tout cas, elle est très atténuée par rapport aux 2 autres. Ce genre d'équipement peut être satisfaisant pour son utilisation unitaire, mais pas pour une opération de collecte, comparaison, analyse des sons. En effet, il est impossible de connaitre l'état du programmateur de mode, et donc la courbe de réponse du stéthoscope au moment de l'enregistrement. Il n'est pas non plus possible de connaître le réglage du volume de l'ampli. En outre, les courbes de réponse ne sont pas identiques entre deux équipements différents. Il n'est donc illusoire d'imaginer pouvoir corriger le signal enregistré pour aligner les différents enregistrements sur une même référence. Par ailleurs, ce stéthoscope fournit des sons analogiques; il convient donc de connaître également les caractéristiques de l'équipement de numérisation. En effet, la numérisation pas certains équipements de type PC introduit un bruit non négligeable et qui lui est propre. Encore une fois, je ne remets pas en cause la qualité de l'équipement; j'indique par contre que pour une utilisation telle que celle qui a été faite dans le cadre du projet ASAP, ce stéthoscope électronique n'est sans doute pas le choix le plus pertinent.
La courbe de réponse représentée à gauche a été effectuée sur la nouvelle baie de téléphonométrie d'Alcatel-Lucent à Illkirch.

3M Littmann Electronic Stethoscope Model 4100WS - $465 à $674

Note: les prix indiqués sont ceux que j'ai trouvé à l'époque où j'ai fait cette étude comparative, à savoir en 2006 pour ces équipements les plus anciens. Les équipements plus modernes proposés par 3M sont plus bas, dans la rubrique "seconde génération". Le 4100 propose une amplification 18X du signal, ainsi qu'une solution brevetée par 3M pour supprimer le bruit du pavillon. On y retrouve les possibilités d'imiter le fonctionnement des stéthoscopes acoustiques, avec des filtres Bell (20-200 Hz), Diaphragm (100-500 Hz), and Extended Range (20-1000 Hz).
Le 4100 permet bien sûr d'enregistrer et de stocker jusqu'à 6 signaux, puis de les transmettre en infrarouge vers un autre stéthoscope 4100 (éducation, diagnostique partagé). La visualisation, l'écoute et le partage des sons peuvent se faire par la suite, une fois que les sons auront été transmis vers un équipement de type PDA ou PC. Cela signifie que l'aide indéniable qu'apporte la "visualisation" des sons ne semble pas être possible pendant l'auscultation. Cet équipement a été présenté en 2007 au salon Med-e-tel au Luxembourg. Il était techniquement très en retard par rapport aux prototypes démontrés par Alcatel Lucent, les équipements que je qualifie de "seconde génération".

RDSM I-Scope 200, proposé aux alentours de $200 US

L'I-Scope 200 de RDSM est un stéthoscope électronique classique, dans ce sens qu'il amplifie le signal (x20), et le filtre dans 3 modes, cloche (20-500 Hz), ou diaphragme (100-1500 Hz) ou étendu (20-1500 H, pour ausculter le coeur, les poumons, et l'abdomen.

Le fabricant est le coréen Dongjin Medical Co., Ltd.
Le TR-1/EF de RNK products, Inc. - $1,175



RNK propose un stéthoscope électronique classique, avec des filtres permettant d'imiter
- le mode cloche (20 Hz - 250 Hz),
- et le mode diaphragme (20 Hz - 1400 Hz).
Il n'y a pas de dispositif de réduction des bruits.
De ce que j'en ai compris, la connexion avec un PC se fait par un câble USB.
Au-delà du stéthoscope électronique, RNK propose une solution de télésanté qui permet de transporter les signaux auscultatoires sur le réseau téléphonique, des cliniciens qui surveillent la population de patients, des bases de données patients et un serveur de communication. La solution prend égaelement en compte la prise de pods, à l'aide d'un équipement dont une variante communique en Bluetooth.
Le site mentionne aussi un second stéthoscope, le PCP-1, mais l'essentiel de l'argumentaire s'appuie sur un tableau comparatif entre leur produit et le Littmann 3200.

Stethographics - Cardionics - $279 to $489



Les travaux les plus pertinents sur le stéthoscope électronique ainsi que sur les outils de visualisation, d'éducation et d'aide au diagnostic ont été réalisés par le Dr Raymond Murphy, fondateur de la société Stethographics, basée à Boston, et qui proposait
- un stéthoscope électronique, connectable via une prise jack à un équipement de type PDA ou PC,
- ainsi qu'un coussin équipé de microphones permettant de capter simultanément les sons pulmonaires ou cardiaques en différents points sur la face postérieure du thorax. Cette technologie permet de réaliser une cartographie 3D des poumons afin de localiser précisément les sources par exemple des crépitants.
Le produit n'est plus commercialisé par Stethographics, mais on peut encore trouver des équipements chez certains revendeurs.
Stethographics propose également sur son site web une large bibliothèque de sons et de représentations sous forme temporelle et sous forme de spectrogramme des signaux pulmonaires ou cardiaques.
Stethographics dispose également d’une base pédagodique avec notamment une représentation en 3 dimensions, ce qui permet de localiser les foyers infectieux

Thinklabsmedical ds32a - $400 à $500

Le stéthoscope ds32 permettait une amplification 50X du signal; les possibilités de filtrage sont encore faibles, mais Thinklab propose depuis 2010 la possibilité de connecter le stéthoscope à un iPhone ou à un iPod.
Un logiciel (dont je n'ai pas encore le prix) permet la visulaisation des représentations temporelles et spectrales du signal. Depuis que j'ai présenté au salon Medetel en 2007 l' apport définitif de la représentation spectrale pour l'interprétation du signal, on la retrouve sur pratiquement tous les produits depuis 2010. C'est Raymond Murphy qui a décrit pour la première fois cette représentation des signaux auscultatoires.
Les applications visées par Thinklab sont le stockage ou la transmission du signal, à des fins d'enseignement ou de télémédecine; il n'y a pas pour l'instant d'aide au diagnostique. Depuis, le ds32a+, appli pour iPhone à 62,99 € et $150 à $240 le stétho

Welch-Allyn - $225 to $340

Welch-Allyn propose une gamme de produits d'auscultation, qui se compose
- d'un stéthoscope l'Elite™ Electronic Stethoscope (photo à gauche),
- d'un stéthoscope équipé d'un adaptateur qui permet de connecter 5 casques,
- d'un outil informatique (photo de droite) pour le stockage et la visualisation du phonocardiogramme synchronié avec un signal d'ECG.

La gamme de fréquences prise en compte par le stéthoscope est 20 Hz - 20 kHz, avec les filtres classiques, cloche (20-420 Hz), diaphragme (350 - 1900 Hz).



WISE LIFE W10 - $240

Ce produit est fabriqué et distribué par Sunmeditec Co., Ltd. (4Fl, Business Incubator Center, 1070, Vision College of Jeonju, Jeonju, 560-760, South Korea);
il propose 3 modes de fonctionnement, cloche (20-350 Hz), diaphragme (350-1200 Hz), étendu (20-2000 Hz). Il est équipé d'un dispositif d'atténuation du bruit, et d'une possiblité de communication sans fil (non Bluetooth) vers un récepteur qui est lui raccordé au PC via USB, et d'un logiciel pour le stockage, la visualisation et l'analyse du signal.
Des photos d'écran sont disponibles sur le site du fabricant. On y retrouve la visualisation simultanée des représentations temporelles et spectrales du signal, avec une coloration particulière pour mettre en évidence les signaux pathologiques.



Zargis Acoustics Cardioscan

Zargis Acoutics cardioscan est un « stéthoscope intelligent », qui enregistre et analyse les sons cardiaques.
Cardioscan est un outil d’auscultation électronique, fournissant au médecin une évaluation des sons cardiaques de ces patients. L’identification des sons inclue la détection de B1, B2 et du murmure vésiculaire.
Les résultats de la validation clinique ont démontré que Cardioscan possède une sensibilité de 91,8% et une spécificité de 68,0% dans la détection des murmures cardiaques.
Cardioscan tutor est un system d’éducation non invasif qui analyse les enregistrements de sons cardiaques pour détecter la présence d’un murmure suspect. Le système utilise des algorithmes propriéraires pour identifier B1, B2, et les murmures. Une interface graphique permet une représentation conviviale des résultats.




Les stéthoscopes électroniques de 2ème génération


Au cours du salon Medetel 2007, nous avons fait la démonstration du prototype Alcatel-Lucent, décrit dans des slides présentés par Nicole. Ci-dessus, sur le descriptif 3M, (image à gauche) seul le phonogramme est représenté (courbe amplitude /temps). Quant à la liaison vers un autre équipements, elle est possible en infra rouge.
Le prototype Alcatel-Lucent qui a été présenté au même salon en 2007 offre quatre avantages essentiels:
- utilisation de la technologie Bluetooth pour la transmission en temps réel des signaux auscultatoires,
- visualisation pendant l'auscultation du phonogramme et du spectrogramme du signal auscultatoire,
- possiblité de documenter l'enregistrement (informations relatives au patient, au médecin, à l'endroit où le son a été prélevé,
- compatibilité des signaux avec les réseaux téléphoniques.
Sandra a refait une présentation de nos prototypes au même forum med-e-tel (sur le site medetel.eu, que je vous recommande) l'année suivante.

Les prototypes Alcatel

Les prototypes que nous avons développé pour pallier aux déficiences de la société Laennext s'appuyaient sur les combinés Bluetooth développés par la société Alcatel-Lucent.
L'électronique des combinés Bluetooth ont été modifiés de façon à permettre une meilleure prise en compte des signaux basse fréquence, ainsi qu'on peut le voir sur la courbe de réponse à gauche.
Le prototype est décrit avec davantage de détails à la page qui aborde l'Outil Alcatel.
Pour des raisons d'ordre pratique, et avec un brin d'humour, l'électronique et la batterie ont été remis en place dans des combinés. Nous avons également fait quelques prototypes dans des boitiers vides de souris comme indiqué sur les photos ci-dessus.
Il s'agissait des tous premiers stéthoscopes électroniques avec une courbe de réponse quasiment plate de quelques dizaines de Hertz à 4000 Hz, qui transmettaient en temps réel les signaux en Bluetooth vers un équipement de traitement de type PC, tablette, PDA, smartphone, téléphone sur IP.
Nous avons également développé l'outil informatique permettant de visualiser en temps réel la représentation temporelle et la représentation spectrale du signal. Ce produit couvert par de nombreux brevets a été démontré dans de nombreux salons en Europe, au Canada, en Australie. Il a fait l'objet d'un projet de collaboration avec UPMC (University of Pittsburgh Medical Center).

La société US Battelle également membre de ce projet collaboratif a développé la maquette représentée sur ces photos à gauche.
Les sociétés Electropix (Brigitte Schuster), Infral (O. Brolli) et Newel (Amir Hajjam), trois petites structures alsaciennes ont été invitées à prendre part à ce projet collaboratif. Cela leur aura permis d'avoir accès, sous clause de confidentialité, à la totalité des études, codes sources, schémas; mais je n'ai malheureusement pas connaissance aujourd'hui d'une quelconque réalisation commercialisée.

3M Littmann 3200 - $379 à $500

Le 3200 reprend la technologie brevetée 3M de suppression de bruit, qui permet une amplification 24X de signaux débarassés des bruits parasites. Il est équipé d'une batterie qui permet un fonctionnement continu de 60 heures.
Avec le logiciel développé par Zargis Cardioscan, qui est fourni gratuitement avec le stéthoscope, le 3200 offre les mêmes fonctionnalités que celles qui avaient été démontrées par Alcatel-Lucent, à savoir la connexion Bluetooth, la visualisation des représentations temporelles (phonogramme) et spectrales (spectrogramme) du signal, la possibilité d'enregistrer un signal, l'affichage du rythme cardiaque, l'enregistrement de paramètres supplémentaires relatifs au patient et à l'auscultation, permettant de classer les signaux, le playback et le playback ralenti dans les 3 modes (Bell, diaphragm, extended)
Par ailleurs, le logiciel développé par Zargis cardioscan permet de mettre en évidence certaines pathologies cardiaques.
J'ai trouvé la fiche technique du 3200, je vous donne le lien car elle n'est pas simple à trouver.
Le produit est disponible depuis septembre 2010, plus de 3 ans après la démonstration de notre prototype. Dans le même temps, 3 petites sociètès alsaciennes ont tenté d'aller au-delà du stade de prototype mis à disposition par Alcatel, pour en faire un produit commercial. Mais sans succès, comme dèjà indiqué.
Quant au stéthoscope Bluetooth de 3M, qui montre les signaux en temps réel sous forme de phonogramme et de spectrogramme, une demande de brevet est en cours, mais qui a été passablement mise à mal: les 30 premières revendications ont été abandonnées à cause des antériorités.

L'outil Laennext

Grâce aux projets financés, Laennext a eu la possibilité de faire étudier et réaliser des prototypes de stéhoscopes par une société basée en Alsace. En cherchant bien, je devrais pouvoir vous trouver des photos. En fait, il s'agit de prototypes qui ressemblent très fortement aux "souris" que nous avions bidouillées. Malheureusement, comme on peut le constater sur la figure à gauche, la courbe de réponse des prototypes était carrément mauvaise: coupure à partir de 300 Hz; très certainement un filtre du premier ordre sur l'entrée. Malheureusement, ces défauts des premiers prototypes n'ont pas été corrigés. Dans la foulée, Laennext a déposé son bilan. Sérieux problèmes financiers malgré les apports plus que confortables par les institutionnels.


Les stéthoscopes électroniques de 3ème génération

Je classe dans cette catégorie des stéthoscopes apparus récemment, et qui incluent l'émission et la détection d'ultrasons dans la tête de l'équipement. Ces outils sont beaucoup plus robustes aux bruits extérieurs, même intenses, et permettent également de réaliser une échographie de la zone auscultée; classiques dans le cabinet de cardiologie, ils sont devenus transportables, et d'un prix raisonnable (de l'ordre de 500 €). Il leur manque encore la possibilité de transmettre en temps réel vers un équipement local ou distant, évolution que l'on a vu aparaître dans les stéthoscopes électroniques de seconde génération.

L'outil développé par l'US army

De nouveaux outils ont été développés ces dernières années, qui mélangent stéthoscope, ultrason et Dopller. Un équipement a particulièrement retenu mon attention. Il a été développé par l'US Army, pour une utilisation en environnement difficile et particulièrement bruyant: auscultation de militaires blessés et évacués du champ de bataille par hélicoptère. l'auscultation est un moyen très important pour déterminer l'intégrité du muscle cardiaque, des valves, des artères. L'auscultation pulmonaire est également très utile pour vérifier le placement correct des sondes endotrachéales, ou pour détecter un collapsus pulmonaire, de l'asthme, ou un oedème pulmonaire. Par ailleurs, le transport en altitude peut induire des complications, comme en particulier la dilatation des gaz intestinaux en haute altitude, qui peut être surveillée par auscultation des bruits intestinaux. L'intérêt de l'auscultation du blessé est indéniable, mais le bruit des pales et des moteurs est rédhibitoire pour l'utilisation de stéthoscopes classiques.

Au-delà des applications militaires, le praticien peut être amené à ausculter dans de conditions de bruit ambiant important (accident de train, carambolage sur l'autoroute, etc.) qui nécéssitent également le transport des blessés en hélicoptère. On citera également les interventions dans des lieux publics tels que des stades de football pour déterminer un diagnostic et appliquer les traitements d'urgence en cas d'attaque cardiaque.

Les stéthoscopes acoustiques traditionnels sont très sensibles aux bruits de l'environnement immédiat qui vont se superposer aux signaux émis par le coeur ou les poumons du patient. ces signaux sont d'une amplitude très supérieure à celle des signaux que le praticien essaie d' écouter, et vont se rajouter à partir de 3 accès différents:
- par les embouts auriculaires qui n'offrent pas une bonne étanchéité,
- par les tubes de la lyre et surtout par les tubes en caoutchouc qui ne sont pas non plus étanches aux sons extérieurs,
- et surtout au travers de le tête du stéthoscope, diaphragme ou cloche, directement au travers de la pièce en elle-même, ou indirectement à la surface de la peau du patient.
Des expériences ont été menées, qui conduisent à la conclusion que l'auscultation reste possible si le bruit environnemental n'excède pas 80 à 85 dB SPL (sound pressure level). Cela dépend un peu, en fonction de 2 paramètres, la qualité du stéthoscope acoustique, et l'expérience du médecin qui ausculte.

Les stéthoscopes électroniques permettent d'étendre la plage de bruit admissible à 90-95 dB SPL. Pour plusieurs raisons: les écouteurs ont un contact plus étanche avec le conduit auditif que les embouts en plastique de la lyre, également parce que les tubes sont remplacès par des câbles électriques insensibles aux bruits acoustiques. Des recherches ont également été menées, notamment par 3M, pour améliorer les performances et l'immunité aux bruits de la tête du stéthoscope.

Mes ces instruments sont tujours inefficace dans les environnements mentionnés ci-dessus. En effet, le niveau de bruit dans un hélicoptère comme le Black Hawk peut atteindre 120 dB SPL, le bruit dans une salle de concert atteint souvent 100 dB SPL. Pour pouvoir ausculter dans ces environnements extrêmes, l'US Army a décidé d'adjoindre une technologie complètement diffétente au stéthoscope, qui s'appuie sur la technologie de l'imagerie par ultra sons. Dans cette technologie, un signal sonore haute fréquence (plusieurs MHz) est généré, pour être transmis à partir de la tête du stéthoscope dans le corps du patient. Les réflections des parties en mouvement sont détectées par un récepteur, également situé dans la tête du stéthoscope. Les sons réfléchis ont une fréquence légèrement différente de celle du signal émis: c'est l'effet Doppler. La différence de fréquence peut être calculée, pour générer un signal audible. L'avantage de cette méthode est évident: elle est complètement insensible aux bruits extérieurs et il n'y a donc pas d'interférence avec les bruits du coeur ou ceux des poumons. La fréquence choisie pour les ultrasons est basé sur une porteuse à 2,3 MHz, et il n'y a pas de signal acoustique à cette fréquence dans un hélicoptère, dans une ambulance ou sur un stade.

Les sons qui sont produits par ce type de stéthoscope sont relativement différents de ceux qui sont produits pas un stéthoscope de technologie classique, acoustique ou électronique, dans la mesure où ils sont représentatifs de mécanismes physiologiques différents. Avec un stéthoscope classique, les battements d'un coeur normal font "lub-dub", ou "poum-ta" selon les auteurs ;-)
les mêmes battements cardiaques écoutés à l'aide de ce stéthoscope à ultrasons fait "ta-da", ce qui peit perturber le médecin non expérimenté. C'est la raison pour laquelle les chercheurs de l'US Army ont prévu un fonctionnement mixte, un équipement hybride (stéthoscope normal en environnement silencieux et stéthoscope à ultrasons en environnement bruité).

Le stéthoscope dual-mode est représenté sur la photo à gauche. la partie supérieure est le compartiment batterie, qui contient 2 piles AA de 1,5V. Comme on peut le voir sur la photo, le stéthoscope dual-mode peut être porté entre l'index et le majeur, le pouce restant disponible pour manipuler les 4 boutons de contrôle. L'emplacement pour les doigts a été dimensionné pour prendre en compte une main de taille moyenne, couverte par un gant standard de l'armée de l'air.

la partie inférieure contient les capteurs du stéthoscope, et l'électronique de traitement du signal. Pour la partie électromécanique, une pile de disques piézoélectriques classiques est pilotée par un piston (il s'agit de la tête du dispositif, qui fait la transformation mécanique- électrique entre le tissus de la poitrine du patient et l'empilement piézoélectrique. Cettee solution permet de maximiser le transfert d'énergie entre le corps humain et le capteur, tout en minimisant les transferts des sons transmis par l'air. Un anneau circulaire est placé sur la surface inférieure du stéthoscope, qui entoure le capteur. Cela permet d'éliminer les ondes de surface qui sont créées sur la peau par le bruit et les vibrations du véhicule.

Pendant l'utilisation en mode ultrason, deux disques de forme hemicirculaire, en matériel piézoélectrique sont montés dans la tête du capteur. Le premier fonctionne en émetteur, et le second en récepteur des sons haute fréquence. A l'instar des appareils d'échographie, le praticien place un gel de contact entre la tête du stéthoscope et la peau du patient afin de minimiser les réflections d'ultrasons à la frontière peau-capteur (photo de droite).

Un panneau de contrôle de 4 boutons commandés par le pouce permet de contrôler la mise en marche de l'appareil, le réglage du volume et le choix du mode de fonctionnement. La sortie se fait au travers d'un jack standard, qui permet de raccorder des écouteurs ou un casque classiques.

Afin de qualifier l'équipement, des auscultations cardiaques ont été effectuées par un praticien entrainé, sur un sujet mâle de taille moyenne. L'auscultation a été faite dans une chambre acoustique capable de simuler des environnements sonores très élevés. Les tests ont été effectués jusqu'à 120 dB SPL (dB acoustiques). Le stéthscope était équipé des oreillets que l'on voit sur la photo de gauche. Le praticien portait également un casque d'viation standard, équipé de caches antibruit pour les oreilles. La comparaison a été faite entre cet équipement et un stéthoscope 3M Littmann cardiology III équipé d'un microphone

Dans les 2 cas, les signaux ont été enregistrés avec un échantillonnage à 8 kHz et une numérisation avec une résolution sur 16 bits. Le bruit de fond a varié de 70 à 110 dbA (ou SPL, comme vous voulez) par pas de 5 db. On pourra voir et entendre ci-dessous les résultats avec les 2 modes de capture pour des échantillons de 5 secondes. Les résultats qui sont démontrés ici ont été mesurés avec des bruits de fond de 70 et de 100 dBA. Les essais ont pa r ailleurs démontré que même à 120 dBA, le stéthoscope dual mode était encore opérationnel. Les 2 figures ci-dessous correspondent aux signaux enrgistrés avec le Littmann. Avec un bruit de fond de 70 dBA, le signal est bruité mais il est encore audible. A 100 dBA, le signal est complètement inaudible. Les 2 figures suivantes sont les résultats de mesure avec le dual mode. On n otera que dans les 2 cas, le signal est propre et parfaitement audible. Rappelez-vous, il est différent de celui d'un stéthoscope traditionnel.





lttmann_70.wav

lttmann_100.wav

Battements cardiaques mesurés avec un stethoscope 3M Littmann Cardiology III et un bruit de fond de 70 dBA (courbe du haut) et de 100 dBA (courbe du bas).





AST_dopp_70.wav

AST_dopp_100.wav

Mêmes conditions de mesure, mais avec le dual mode.

Au-delà de la très bonne immunité aux bruits extérieurs, le dual mode amène des informations supplémentaires et des sons spécifiques induits par les mouvements physiologiues, qui dépendent de l'orientation de la tête. Ces sons sont riches d'enseignement pour le praticien.

DISCLAIMER
Opinions, interpretations, and conclusions contained in this article are those of the authors and are not necessarily endorsed by the U.S. Army and/or the Department of Defense.

Auteurs
Adrianus.J.M. Houtsma (Adrianus.Houtsma@us.army.mil) and Ian P. Curry
US Army Aeromedical Research Laboratory
Fort Rucker, AL 36362-0577

John M. Sewell and William N. Bernhard
Active Signal Technologies, Inc.
Linthicum Heights, MD 21090

Popular version of paper 5pBB2
Presented  Saturday afternoon, December 2, 2006
4th ASA/ASJ Joint Meeting, Honolulu, HI

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