Brevet FR2279377A1 — publié le 19760220

La présente inventiOn concerne un dispositif d'assistance circulatoire par ventricule artificiel, destiné à reproduire d'une façon la plus parfaite possible le fonctionnement du coeur humain et à remplacer en totalité la fonction du ventricule gauche du coeur dans le cas de défaillance de ce dernier. On a déjà proposé divers procédés d'assistance mécanique pour aider le ventricule gauche défaillant et lutter contre les conséquences de l'insuffisance circulatoire aigle, telle qu'on la voit par exemple au cours d'un infarctus du myocarde à évolution rapidement mortelle. Toutefois, les divers procédés et appareils envisagés jusqu a ce jour n'ont pas donné satisfaction car ils ne satisfont générale ment pas aux principes exposés ci-dessous et qui sont indispensables pour assurer une assistance facile à mettre en oeuvre et maintenue plusieurs jours en cas de nécessité. 1.- L'intervention d'assistance circulatoire doit être simple, rapide, et réalisée sans thoracotomie, chez un sujet en collapsus ir réversible ou même en état d'arrêt cardiaque; 2. - Le dispositif d'assistance circulatoire doit avant tout faire tomber les pressions à l'intérieur du ventricule gauche pour en as surer la mise au repos et supprimer les risques de dilatation paradoxale et de fibrillation; 3. - La réinjection du sang dans l'aorte doit conserver un caractère pulsatile, pour éviter les déséquilibres hémo-dynamiques dus aux perturbations de zones baro-sensibles que provoque la dépulsation de l'onde sanguine, et elle doit, d'autre part, ne jamais entrer en compétition avec la systole du ventricule défaillant;; 4.- Pour supprimer les risques d'hémolyse et de coagulation dans les circuits extracorpgrels, le dispositif d'assistance circula toire doit respecter un régime de pressions physiologiques et ne compor ter que des composants en matière plastique. Il a déjà été envisagé de faire appel, pour un dispositif d'assistance circulatoire efficace, à une sonde à double effet introduite dans la pointe du ventricule gauche, cette sonde étant reliée à un circuit externe de mise en circulation du flux sanguin et permettant d' aspirer le sang dans le ventricule gauche pour le réinjecter dans l'aorte. La présente invention concerne un dispositif d'assistance de ce genre de conception particulièrement simple, d'une très grande fiabilité et permettant de pallier, à coup sur, toute défaillance du ventricule gauche. A cet effet ce dispositif d'assistance circulatoire par ventricule artificiel, comportant une sonde à double effet introduite dans le ventricule gauche pour aspirer, par une lumière, le sang contenu dans ce ventricule et le réinjecter dans l'aorte, et un circuit de mise en circulation pulsatiledisang comportant un réservoir relié à la sonde pour recueillir sang pmlt dl ventricule et un ventricule artificiel constitué par une pompe aspirante et foulante reliée par son orifice d'aspiration au réservoir et par son orifice de refoulement à la sonde, est caractérisé en ce que la pompe de mise en circulation du sang, du type à membrane, est reliée, par une transmission hydraulique, à une pompe auxiliaire également à membrane commandée par une came mue en rotation par un moteur électrique à vitesse variable et dont le profil reproduit la courbe physiologique de la variation de la pression artérielle pour un cycle complet de la révolution cardiaque. Le dispositif suivant l'invention permet de reproduire ainsi parfaitement le cycle cardiaque ,d'ajuster le débit sanguin à chaque sujet et de régler à volonté le nombre de cycle à la minute. Il permet d'obtenir une mise en court-circuit total du ventricule gauche et d'assurer une décompression permanente de ce ventricule. Pendant le fonctionnement de l'appareil, si le coeur n'est pas en fibrillation, les pressions dans le ventricule gauche s'effondrent et se maintiennent entre 10 et 30 mm de mercure, confirmant la mise au repos du myocarde et la suspension de son rible dans la circulation aortique . Enfin, l'injection dans l'aorte est pulsatile et reproduit l'ondée systolique du coeur naturel. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif une forme d'exécution de la présente inventiOn, en référence au dessin annexé sur lequel: La figure 1 est un schéma de l'ensemble du dispositif d'assistance circulatoire du ventricule gauche suivant l'invention. La figure 2 est une vue en élévation, partiellement en coupe verticale, de la pompe auxiliaire à membrane et de son dispositif de commande, La figure 3 est une vue en plan du dispositif de commande de la pompe auxiliaire, la partie supérieure du carter de ce dispositif étant supposé aderse. La figure 4 est une vue schématique, partiellement en coupe, de la sonde et des principaux éléments constituant le circuit d'assis tance externe. Le dispositif suivant l'invention qui est représenté schémati quement sur la figure 1 a pour but de reproduire, de la façon la plus par faite possible, le fonctionnement du coeur humain qui se trouve être une pompe aspirante et foulante et il est plus particulièrement destiné à rem placer en totalité la fonction du ventricule gauche du coeur indiqué par VG sur la figure 1. L'ensemble de l'appareil comprend plusieurs éléments principaux à savoir une pompe alternative proprement dite I , actionnant par l'intermédiaire d'une transmission hydraulique 2, un ventricule artificiel 3 qui est lui-même relié à une sonde intracardiaque 4 introduite dans la pointe du coeur. Cette sonde a double corps 4 comprend deux tubes coaxiaux interner 5 et externe 6 délimitant entre eux un espace clos communiquant par une lumière 7 avec l'intéri eur du ventricule gauche VG . L'extrémité du tube interne 5 est introduite dans l'aorte ascendante indiquée schématiquement 14A . Le ventricule artificiel 3 eBt constitué par une pme princtale à membrane 8 comportant une enceinte soe séparée en deux par e membrane 8. Le c##s't supéusn délimité par la membrane 8 est rempli de liquide et fait partie de la transmission hydraulique 2 Le compartiment inférieur du ventricule artificiel 3 est relié par un clapet anti-retour 9 et une cana lisation 11 au tube interne 5 de la sonde 4 lequel assure la réinjection du sang dans l'aorte A Par ailleurs, le compartiment inférieur du ventricule arti ficiel 3 est également relié,par l'intermédiaire d'une canalisation 12 sur laquelle est interposé un clapet anti-retour 13 , au compartiment supérieur d'un réservoir intermédiaire sphérique 14 jouant en quelque sorte le rle d'une oreillette artificielle.Ce compartiment communique également, par une canalisation 15, avec le volume clos compris entre les deux tubes 5 et 6 de la sonde 4. Le réservoir intermédiaire 14 contient une membrane étanche 16 qui sépare le compartiment supérieur d'un compartiment infé rieur relié à une source de dépression 17. La pompe auxiliaire 1 qui assure le fonctionnement de l'appareil est mue par un moteur électrique 18 à vitesse variable dont l'arbre porte une came 19 dont le profil reproduit la courbe physiologique de la va riation de la pression artérielle pour un cycle complet de la révolution cardiaque. Sur le profil de cette came porte un galet 21 monté sur un bras d'un levier 22 articulé autour d'un axe horizontal 23. Un contrepoids réglable 24 est prévu à l'extrémité de ce bras du levier 22 pour ajuster la pression du galet 21 sur la came 19. L'autre bras du levier 23 est accouplé, à son extrémité, à une tige verticale 25 solidaire d'une membrane étanche 26 contenue dans un corps sphérique 27 et constituant avec ce dernier la pompe auxiliaire 1.Le compartiment supérieur du corps 27 délimité par la membrane 26 est vide tandis que le compartiment inférieur est rempli de liquide et est relié, par une canalisation 28 au compartiment supérieur du ventricule artificiel 3. Le dispositif de transmission hydraulique 2 comprend ainsi le compartiment inférieur de la pompe auxiliaire 1, la canalisation 28 et le compartiment supérieur du ventricule artificiel 3. L'axe de pivotement 23 du levier 22 est porté par un chariot 29 qui peut être déplacé en translation, au moyen d'une vis 31 mue par un volant 32, afin de faire varier le rapport des bras du levier 22 et par consé quent le débit de la pompe auxiliaire 1 et corrélativement celui du ventricule artificiel 3. Le fonctionnement du dispositif suivant l'invention est le suivant: lorsque le moteur électrique 18 est alimenté, il entraine en rotation, à une vitesse prédéterminée réglable, la came 19 qui fait alors osciller le levier 22 autour de son axe de pivotement 23. Il en résulte un mouve ment alternatif de la tige 25 et de la membrane 26. Le mouvement alternatif de la membrane 26 est transmis, par le système de transmission hydraulique 2, à la membrane 8 du ventricule artificiel 3 qui fonctionne alors en tant que pompe aspirante et foulante. Pendant un cycle d'aspiration, c'est-à-dire lorsque la membrane 8 est déformée vers le haut, le clapet 13 est ouvert, tandis que le clapet 9 est fermé et le ventricule 3 aspire dans son compartiment inrieur le sang contenu dans le compartiment supérieur du réservoir intermédiaire 14. Ce compartiment supérieur est maintenu en légère dépression , de l'ordre de quelques dizaines de centimètres d'eau, par la source de dépression 17.Cette légère dépression facilite le drainage du ventricule gauche VG, qui s'effectue pendant tout le cycle c a r diaque. Pendant ce temps, le sang contenu dans le ventricule gauche passe à travers la lumière 7 dans l'espace compris entre les deux tubes 5 et 6 de la sonde intracardiaque 4 puis de là, par la canalisation 15, dans le compartiment supérieur du réservoir intermédiaire 14. Lorsque la membrane 8 est repoussée vers le bas, c'est-àdire pendant la phase de refoulement, le clapet 13 se ferme tandis que le clapet 9 s'ouvre. Le sang contenu dans le compartiment inférieur du ventricule artificiel 3 est alors refoulé par la canalisation 11 dans le tube interne 5 de la sonde 4 pour être réinjecté dans l'aorte A. Dans les conditions normales, le ventricule gauche assure l'éjection de 80 cm3 de sang par un orifice aortique de 300 mm2 de surface en moyenne et qui est ouvert pendant les 2/l0èmes de la révolution cardiaque. Compte tenu de ces données anatomiques et physiologiques, le calibre de la lumière interne de la sonde 4, c'est-à-dire de l'orifice de sortie du tube interne 5 , a été fixé pour obtenir une surface utile de 200 mm2 environ, soit les 2/3 de l'orifice aortique normal, afin d'éviter des turbulences dans l'écoulement du sang et les surpressions dangereuses pour les hématies. Toujours dans les conditions normales de fonctionnement, le ventricule gauche se remplit sous une pression de quelques millimètres de mercure par un orifice mitral de 400 mm2 de surface en moyenne et qui est ouvert pendant les 6/l0èmes de la révolution cardique. Compte tenu de ces données anatomiques et physiologiques, pour obtenir un drainage total et sans a-coup du ventricule gauche hors du coeur, la surface de la lumière externe de la sonde a été fixée à 100 mm2 environ et elle reste ouverte pendant toute la durée de la révolution cardiaque, en utilisant la simple gravité (dépression de 10 à 50 cm d'eau) renforcée par l'activité restante du ventricule gauche lorsqu'il n'est pas en fibrillation. On voir ainsi, d'après ce qui précède, que le positif suivant l'invention, permet d'assurer une mise en court-circuit totaledu ventricule gauche et d'assurer une réinjection pulsatile du sang dans porte ascendante, reproduisant, aussi fidèlement que possible, l'éjection systolique d'origine ventriculaire. Le ventricule artificiel 3 assure la réinjection aortique de 80 cm3 de sang en 0, 2 secondes, le réglage du débit et de la fréquence étant réalisé au sein du dispositif de commande de la pompe auxiliaire 1 Des moyens, indiqués d'une manière générale par 33 sur la figure 1, sont prévus pour régler la position médiane de la membrane 26 à l'intérieur du corps 27, c'est-à-dire celle de la membrane 8 du ventricule artificiel 3.Ces moyens peuvent comprendre un système à vis et écrou pour déplacer la membrane 26 par rapport à la tige 25. On peut également envisager de faire varier la position verticale de l'axe de pivotement 23 comme on le verra plus loin Naturellement toutes les parties de l'appareil en contact avec le sang -sont en une matière compatible avec ce dernier à condition que ce sang soit hépariné, par exemple en matière connue sous le nom de ALTUGLAS médical. Les figures .2 à 4 illustrent une forme d'exécution pratique du dispositif suivant l'invention. Sur ces figures, les mêmes éléments que ceux du schéma de principe de la figure 1 sont affectés des mêmes numéros de référence. Le dispositif de commande de la pompe 1 comprend un bottier 34 contenant le moteur électrique 18 alimenté par un transformateur 35 et dont la vitesse est commandée par un variateur 36 réglé au moyen d'un bouton externe 37. Le chariot 29 portant l'axe de pivotement 23 du levier 22 , est monté à coulissement horizontal sur deux glissières parallèles 38 situées de part et d'autre de la vis 31. L'axe de pivotement 23 est porté par deux coulisseaux 39 montés mobiles et verticalement dans le chariot 29 et dont le mouvement vertical est commandé par une tige filetée 41 mue par un volant de réglage en hauteur 42. Ce volant permet donc de régler la position médiane de la membrane 26 dans le corps sphérique 27 . Ce corps sphérique 27 est fixé à la partie supérieure de l'appareil, au-dessus de la tige verticale 25 à laquelle est accouplé le levier oscillant 22 Comme on peut le voir sur la figure 4, le ventricule artificiel 3 et le réservoir intermédiaire 14 faisant fonction d'oreillette sont cons- titubés chacun de deux parties hémisphériques assemblées entre elles par des brides enserrant les membranes respectives 8 et 16.L'hémisphère supérieur du ventricule artificiel 3 porte deux raccords à savoir un raccord principal 43 auquel est reliée la canalisation 28 de la transmission hydraulique 2, et un raccord auxiliaire 44 servant à la recharge en liquide de l'ensemble de transmission hydraulique. L'hémisphère inférieur du ventricule 3 comporte un raccord inférieur vertical 45 relié au clapet anti-retour de refoulement 9 , un rac cord 46 auxiliaire pour la prise de pression et enfin, un raccord tangentiel 47 relié par la canalisation 12 au clapet d'aspiration 13 et au réservoir intermédiaire 14. La disposition tangentielle du raccord 47 a pour effet que le sang aspiré dans le ventricule artificiel 3 constitue un tourbillon progressif le long de la paroi de 1' hémisphère inférieur, si bien qu'on évite un traumatisme des globules par éclatement de ceux-ci à la suite d'une projection brutale sur une paroi. La sonde intracardiaque 4 comporte deux raccords à savoir un raccord axial 48 prolongeant le tube interne 5 et un raccord latéral 49 relié autre externe 6 , ces deux raccords étant respectivement reliés au clapet de re foulement 9 et à un raccord vertical supérieur 51 prévu sur l'hémisphère supérieur du réservoir intermédiaire 14. Cet hémisphère porte également un autre raccord 52 relié au clapet d'aspiration 13, un raccord 53 de prise de pression et un raccord 54 de recharge en sang. L'hémisphère inférieur du réservoir intermédiaire 14 porte un seul raccord vertical inférieur 55 qui est relié à la source de dépression 17. Il est bien entendu que le mode d'exécution décrit ci-dessus n'est donné qu'à titre d'exemple purement indicatif et nullement limitatif et, que diverses modifications pourraient etre apportées sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. C'est ainsi notamment que l'oreillette artificielle 14 et le ventricule artificiel 3 pourraient être remis en une seule pièce formant en quelque sorte un coeur gauche artificiel placé à proximité immédiate de la poitrine du malade. Les clapets anti-retour 9, 13 peut être de tout type approprié. REVENDICATIONS 1. - Dispositif d'assistance circulatoire par ventricule artificiel comportant une sonde à double effet introduite dans le ventricule gauche pour aspirer, par une lumière, le sang contenu dans ce ventricule et le réinjecter dans l'aorte, et un circuit de mise en circulation pulsatile du sang comportant un réservoir relié à la sonde pour recueillir le sang provenant du ventricule et un ventricule artificiel constitué par une pompe aspirante et foulante reliée par son orifice d'aspiration au réservoir et par son orifice de refoulement à la sonde, caractérisé en ce que la pompe 3 de mise en circulation du sang, du type à membrane, est reliée, par une transmission hydraulique 2, à une pompe auxiliaire 1 également à membrane commandée par une came 19 mue en rotation par un moteur électrique 18 à vitesse variable et dont le profil reproduit la courbe physiologique de la variation de la pression artérielle pour un cycle complet de la révolution cardiaque. 2. - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la membrane 26 de la pompe auxiliaire 1 est liée à une tige 25 accouplée à un bras d'un levier 22 pivotant autour d'un axe 23 et dont l'autre bras prend appui par l'intermédiaire d'un galet 21, sur le profil de la came de commande 19. 3.- Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour faire varier le rapport des bras du levier pivotant 22 et, par conséquent, le débit de la pompe auxiliaire 1 et celui de la pompe 3 constituant le ventricule artificiel. 4. - Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'axe de pivotement 23 est monté sur un chariot 29 monté à coulissement entre la came de commande 19 et la pompe auxiliaire 1 et des moyens 31, 32 sont prévus pour régler la position longitudinale du chariot 29. 5. - Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'axe de pivotement 23 est porté par au moins un coulisseau 39 mobile sur le chariot 29 parallèlement à la tige 25 actionnant la membrane de la pompe auxiliaire 1 et des moyens 41,42 sont prévus pour régler la position de ce coulisseau sur le chariot 29. 6. - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la pompe auxiliaire 1 et le ventricule artificiel 3 constituant la pompe principale de mise en circulation du- sang comprennent chacune un corps sphérique en deux parties hémisphériques assemblées et séparées par la membrane de la pompe. 7.- Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le ventricule artificiel 3 comprend un premier hémisphère relié par un raccord 43 à une canalisation 28 connectée à un hémisphère correspondant de la pompe auxiliaire et contenant le liquide de transmission hydraulique, et un second hémisphère comprenant un raccord 45 de sortie du sang refoulé relié, à travers un clapet anti-retour de refoulement 9, à la sonde 4, un raccord 47 d'entrée du sang aspiré relié, à travers un clapet anti-retour d'aspiration 13, au réservoir de sang et un raccord 46 de prise de pression. 8.- Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le raccord 47 d'entrée du sang aspiré débouche tangentiellement dans le second hémissphère. 9. - Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le réservoir 14 contenant le sang provenant du ventricule comporte un corps sphérique en deux parties hémisphériques assemblées et séparées par une membrane 16, un premier hémisphère étant relié par un premier raccord 51 à la sonde et par un second raccord 52 au ventricule artificiel, à travers le clapet antiretour d'aspiration 13, tandis que le second hémisphère est relié par un raccord 55 à une source de dépression.