Brevet FR2368256A1 — publié le 19780519

La présente invention a pour objet un instrument endoscopique à tête orientable, du type comprenant un corps de commande et une sonde tubulaire dont au moins la portion dv extrémité terminée par une tête d'observation comprend une série d'anneaux rigides susceptibles d'être inclinés les uns par rapport aux autres au moyen d'au moins deux cables de traction placés à 1800 ltun de l'autre, ancrés sur la tête d'observation, s étendant sur toute la longueur de la sonde jusque dans le corps de commande et reliés à un organe de manoeuvre disposé dans ledit corps de commande. Les instruments optiques chirurgicaux flexibles du type endoscopes, qui permettent un examen clinique de passages ou cavités situés à l'intérieur du corps humain, se présentent essentiellement sous la forme d'instruments fibrescopes incorporant des fibres optiques pour la tranvmíssion de la lumière froide d'éclairage de la zone d'observation et la transmission en retour d'une image de ladite zone, Ainsi, un instrument fibrescope comprend d'une manière générale un corps principal de commande, dans lequel sont disposés une partie des éléments optiques d'observation ou de prise de vue et des éléments de réglage, et une sonde tubulaire flexible dans laquelle passent d'une part les fibres optiques conductrices de lumière et d'image et d'autre part des accessoires de traitement clinique tels que forceps ou pinces pour effectuer des prélèvements, tubes aspirateurs ou d'injection , L'extrémité libre de la sonde est munie d'une tete de sondage qui comporte des lentilles d'objectif pour l'observation, est orientable et peut àtre inclinée à partir d'organes de réglage placés dans le corps de commande de l'appareil, La sonde tubulaire est constituée pour 1 'essentiel par un ensemble d'anneaux ou par un ressort plat enroule en spirale, de manière à présenter une certaine flexîblité et s'adapter au profil des passages ou cavités dans lesquels elle est engagée. Toutefois, pour certaines applications particulières, il peut être fait également usage de sondes relativement rigides. Selon un mode particulier de réalisation, décrit notamment dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 2.975.785, ainsi que dans les brevets français nOs I,492#i49 et 2.214.450, la partie d'extrémité de la sonde de l'instrument endoscopique comprend, immédiatement en deçà de la tête de sondage proprement dite, une série d'éléments tubulaires ou anneaux maintenus en contact les uns avec les autres au moyen d'un ressort ou similaire et traversés par au moins deux câbles qui sont ancrés sur la tête de sondage, s'étendent sur toute la longueur de la sonde jusque dans le corps principal de commande et peuvent eetre manipulés à partir dudit corps de commande pour provoquer une courbure de ladite partie d'extrémité de la sonde par suite de l'inclinaison des anneaux les uns par rapport aux autres, Les câbles de traction sont enfilés dans des orifices alignés ménagés dans les parois des anneaux de la partie d'extrémité orientable. Deux câbles de traction disposés à 1809 l'un de l'autre coopèrent pour provoquer l'inclinaison de ladite partie d'extrémité de la sonde. L'opérateur agit simultanément sur les deux câbles de traction par un bouton de commande relié aux extrémités arrières des câbles dans le corps de l'appareil par l'intermédiaire de poulies, roues dentées et/ou crémaillères, de sorte que lorsque le premier câble est étendu sur une distance prédéterminée, l'autre est retiré sur la distance correspondante et vice versa, provoquant l'inclinaison des différents anneaux les uns par rapport aux autres et par suite une courbure graduelle de l'extrémité de la sonde. Un tel mode de réalisation de la commande de l'orientation de la tête de sondage présente toutefois un certain nombre dtin- convénients. En effet, dans les divers endoscopes connus, les anneaux sont enfilés les uns à la suite des autres sur les câbles de traction, mais ne sont pas maintenus individuellement solidaires les uns des autres. Par suite, il est difficile d'obtenir un rayon de courbure bien défini lorsqu'on agit sur les câbles de traction et, lorsque les anneaux sont munis de pivots, il existe un risque que, lors d'un actionnement des câbles, deux anneaux adjacents se déboîtent et se coincent sans pouvoir reprendre ensuite leur position initiale.Par ailleurs, les anneaux utilisés dans les appareils connus sont relativement lourds dans la mesure où ils présentent des parois relativement épaisses dans lesquelles sont ménagées des ouvertures servant au passage des câbles de traction. Ceci augmente le poids de la sonde, ce qui est toujours un inconvénient pour un instrument destiné à être introduit dans des passages ou cavités relativement fragiles du corps humain, et diminue la section utile de la sonde dans laquelle doivent etre introduits à la fois des conducteurs de lumière et d'image et d'autres éléments telo que des forceps pour le prélèvement d'échantillons La présente invention vise à remédier aux inconvénients précités et à réaliser un instrument qui présente un encombrement et un poids réduits, # dont la tête puisse etre orientée de façon sûre, commode et précae Ces buts sont atteints grâce à un instrument du type mentionné au début dans lequel, conformément à l'invention, les anneaux sont munis d'oreilles dans les zones situées sensiblement à 900 des zones coopérant avec les câbles de traction, et sont articulés au niveau desdites oreilles à l'aide de petits axes goupillés perpendiculaires au plan défini par les deux câbles de traction. Ainsi, les anneaux sont tous solidaires les uns des autres quelles que soient les inclinaisons, et il n'est pas nécessaire de prévoir un moyen supplémentaire tel qu'un ressort qui agisse sur toute la série d'anneaux pour maintenir ceux-ci en contact les uns avec les autres.Les axes-goupillés, tous placés parallèlement les uns aux autres perpendiculairement au plan défini par les câbles de traction, reçoivent au montage une direction bien définie de sorte que la direction de pivotement des anneaux rigides est parfaitement déterminée et que mem en cas de léger déplacement de la position des câbles de traction, aucun mouvement de torsion ne peut appara#tre au niveau de la partie articu lee. Par ailleurs, le mouvement de pivotement des anneaux les uns par rapport aux autres s'effectue sans gêne, puisque les axes d'articulation agissent au niveau de parties en forme d'oreilles ou de saillies latérales par rapport au corps des anneaux, Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, les cibles d'actionnement du mouvement-de la tête orientable passent alternativement à l'interieur et à l'extérieur des anneaux qui constituent avec la tête d'obervation la portion d'extrémité inclinable de la sonde tubulaire. Ainsi, il n'est pas nécessaire de prévoir de percer des trous dans les parois des anneaux; puisque les cibles de traction sont maintenus en position automatiquement par passage alternativement à l'intérieur et à l'extérieur des anneaux, et que les anneaux sont eux mêmes maintenus solidaires les uns des autres par de petits axes transversaux de sorte qu'aucune bande supplémentai re de maintien n'est nécessaire. Par suite, les anneaux articules peuvent présenter des parois minces et un maximum d'espace est disponible à l'intérieur des anneaux pour le passage des fibres optiques conductrices de lumière et d'image ainsi qutéventuelle- ment des instruments ou conduits servant par exemple au prélèvement d'échantillons ou à l'insufflation de liquides. ll est avantageux que les câbles de traction, au moins dans leur partie située dans la portion d'extrémité inclinable de la sonde, soient constitués par des fils ou rubans plats et portent à plat sur les parois des anneaux. De même, les anneaux articulés présentent de préférence une forme aplatie dans la partie destinée à coopérer avec les câbles de traction. Les câbles de traction enfilés sur les anneaux coopèrent particulièrement bien avec ceux-ci si les anneaux à l'extérieur desquels passent les cibles de traction sont munis de gorges pour recevoir lesdits câbles de traction. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'instrument conforme à l'invention, donné uniquement à titre d'exemple, en référence au dessins annexé sur lequel - la figure 1 : est une vue de dessus schématique de l'intérieur du corps de commande d'un instrument endoscopique conforme à l'invention. - la figure 2 : est une vue en coupe du corps de commande dans son entier, prise selon la ligne II-II dr la figure 1. - la figure 3 : est une vue de côté agrandie avec coupe partielle, de la partie d'extrémité munie d'anneaux de la sonde tubulaire d'un instrument endoscopique conforme l'invention. - la figure 4 : est une vue de dessus des anneaux constituant la partie B de la sonde tubulaire représentée sur la figure 3. - la figure 5 : est une vue de face de la série d'anneaux représentés sur la figure 4,- prise selon la flèche F. la figure 6 : est une vue en coupe de l'extrémité avant de la toute d'observation de la sonde tubulaire de la figure 3, prise selon la ligne VI-VI de la figure 3. - la figure 7 : est une vue agrandie en coupe du dispositif d'ancrage de l'extrémité arrière d'un câble de traction sur l'or- gane de manoeuvre disposé dans le corps de commande, prise selon la ligne VII-VII de la figure 2. Il est à noter que l'invention n'est pas imitée à un type déterminé d'endoscope et peut oestre appliquée dans le cadre d'utilisations très variées par exemple aussi bien en bronchofibroscopie, qu'en gastroscopie ou cystoscopie, et les dimensions de la sonde ainsi que le type d'instruments, tels que pinces, incorporés dans la sonde peuvent être différents selon les applications envisagées. L'invention concerne plus particulièrement la structure de la partie d'extrémité orientable de la sonde ainsi que le mode de commande de l'orientation de cette partie d'extrémité. Si l'on se réfère aux figures 1 et 2, on voit, représenté de façon schématique, un corps I de commande S'un endoscope, muni d'un couvercle étanche 2. La partie tubulaire formant sonde qui émerge du corps 1 à travers la face avant est référencée 3 et n'est représentée que sur une faible fraction de sa longueur. Un cable conducteur de lumière 4 monté sur le corps I et reliant l'endoscope à une source extérieure de lumière froide, non représentée, se prolonge à l'intérieur du corps 1 par un faisceau de fibres 31 qui pénètre dans la chambre 5 puis s'étend sur toute la longueur de la sonde 3 jusque dans la tete de sondage pour assurer ltéclairage de la zone à observer, Un deuxième faisceau de fibres optiques 32 s'éten- dant également sur toute la longueur de la sonde 3 transmet l'image de la zone observée, formée par les lentilles d'objectif disposées dans la tête de sondage et est relié, à l'intérieur du corps à un tube optique 6 muni de lentilles d'oculaire 34 et placé devant un viseur 7 Un conduit 8 pour le passage par exemple d'une pince de biopsie 33 et raccordé à la sonde 3 émerge du corps 1 à travers une de ses faces latérales, Le corps comprend encore les éléments 9 assurant le réglage de l'orientation de la tète de la sonde 3 par l'intermédiaire des câbles 13 et 14, ainsi que les éléments de réglage du tube optique 5. Ces divers éléments de réglage seront décrits plus en détail ci-dessous, Si l'on se réfère à la figure 3, on voit, à une échelle agrandie par rapport à l'échelle des figures I et 2, une vue en élévation de {partie d'extrémité D de la sonde 3 de l'endoscope. Cette partie D est prévue pour pouvoir s'incurver pour venir par exemple dans la position représentée en traits mixtes, lorsque lton agit sur les câbles de traction 13 et 14 à l'aide des éléments de réglage 9 disposés dans le corps de commande 1 de l'endoscope. ta portion extrême de la partie D, qui comporte la tête de sondage, ou d'observation 17,19,20 est représentée en coupe tandis que la portion B est représentée sans gaine extérieure 19. Des éléments tubulaires creux ou anneaux 11,12, qui peuvent être par exemple en métal léger, ou éventuellement en matière plastique, constituent l'armature de la partie flexible D de la sonde 3. Les anneaux 11,12 sont articulés les uns aux autres autour d'axes diamétraux 10 parallèles, et peuvent être inclinés les uns par rapport aux autres, dans un plan perpendiculaire aùx axes 10, au moyen de deux câbles de traction 13,14 disposés à 1800 l'un de l'autre et décalés de 900 par rapport aux axes 10. Les câbles 13,14, qui sont avantageusement réalisés à partir de fils métalliques dits de corde à piano, et aplatis (figures 4 et 5) de manière à se présenter sous forme de ruban, passent à l'extérieur des anneaux 11 et à l'intérieur des anneaux 12 disposés en alternance. Chaque anneau 11 est muni de deux paires d'oreilles diamétralement opposées lia et 11b respectivement, qui prolongent latéralement le corps cylindrique 11c de l'anneau 11. Chaque paire d'oreilles Ila, 11b est traversée par un axe 10. Chaque anneau 12 qui est intercalé entre deux anneaux 1 1, comporte de façon similaire deux paires d'oreilles diamétralement opposées 12a et 12b respectivement; qui prolongent latéralement le corps cylindrique 12c de l'anneau 12. Chaque paire d'oreilles 12a 12b qui vient coiffer une paire d'oreilles 1 lob, I la respectivement d'un anneau adjacent 11, constitue avec l'axe goupillé 10 correspondant une des articulations entre anneaux. Les anneaux 12 doivent naturellement, au moins au niveau des oreilles 12a, 12b, présenter une section légèrement supérieure à celle des anneaux 11, au niveau de leurs oreilles 1 la, 1 lob. Les anneaux Il et 12 présentent de préférence des faces supérieure et inférieure légèrement aplaties de manière que les câbles de traction 13 et 14, qui se présentent sous forme de rubans au moins au niveau de la partie d'extrémité D de la sonde 3, portent sur toute leur largeur sur les faces des anneaux 11 et 12 avec lesquelles ils coopèrent.Les anneau 11 présentent des ren trants ou gorges 15,in dans leurs parois supérieure et inférieure respectivement, afin de recevoir les cibles 13 et 14 respective ment, qui agissent sur les faces externes des anneaux 11, et éviter que ceux-ci ne forment des ondula t ions li serait r.#turallement tout aussi possible de former des gorges dirigées vers 'iexterieur dans les parois des anneaux 12 tandis que les anneaux 11 garderaient des faces réguliè res. Le dernier anneau 17, placé a l'extrémité libre de la sonde 3 est sensiblement plus long que les anneaux 11 et 12 et constitue l'armature de la tête d'observation. Les extrémités avant 13a et 14a respectivement des câbLes de traction 13 et 14 sont engagées dans des orifices 24,25 ménagés dans l'anneau de tête 17, sont retournées parallèlement à la paroi dudit anneau 17 et sont coincés entre l'anneau de tête 17 et un manchon cylindrique terminal 18 engagé avec friction sur la tete 17.Un support cylindrique 20 (figures 3 et 6) muni de trois passages 21,22,23 respectivement pour des fibres optiques d'éclairage 31, des fibres optiques d'observation 32 et un outil tel que pince 33(figure 1), est fixé sur la pièce 17 à lv extrémité de la tête de la sonde et comporte également les lentilles d'objectif, non représentées, associées aux fibres optiques 32. Un anneau 17' est fixé à la partie articulée D située du coté le plus proche du corps de commande 1 et sert de retenue pour l'ensemble de la partie d' extrémité D. L'anneau 17' peut être plus long que les anneaux 11 et 12. La sonde 3 est recouverte sur toute sa longueur et notamment dans sa partie d'extrémité par une mince gaine protectrice souple 19, par exemple en vinilite, qui assure un isolement de l'intérieur de la sonde par rapport au milieu ambiant et constitue une surface lisse, sans danger pour les tissus du corps humain, qui se raccorde au manchon métallique d'extrémité 18. Dans sa partie proximale non représentée, située entre le corps de commande 1 et l'anneau d'extrémité 171 la sonde 3 comporte à l'interieur de la gaine 19 une gaine de ressort à boudin qui assure un renforcement de la sonde tout en lui donnant une certaine flexibilité. Le diamètre de la sonde 3 est naturellement variable selon l'application envisagée mais se situe généralement dans la plage 3-7 mm. Le dispositif conforme à l'invention permet facilement d'incliner la tête d'observation 17 d'un angle d'environ 1500 par rapport à la pièce 17', à droite ou à gauche par rapport à la position neutre rectiligne, dans le plan de la figure 3. La valeur de l1 angle de courbure maximum peut être variée en jouant sur le choix notamment de la longueur de la partie d'extrémité articulée D ou du nombre total d'anneaux, Les éléments 9 d'actionnement des câbles de traction 13 et 14 ainsi que les organes de réglage du tube optique 6 sont représentes sur les figures 1 et 2. Un bouton de manoeuvre 35 solidaire d'un axe 36 permet de faire tourner une roue dentée 37 qui e#st en prise sur une crémaillère 38 fixée sur le tube optique par rapport au corps 1 et assurer la mise au point de la netteté de l'image observée dans le viseur 7. Un deuxième bouton de manoeuvre 39, coaxial au bouton de réglage optique 35, est solidaire d'un axe 40 qui entoure coaxialement l'axe 36 et assure l'entraînement en rotation dans un sens ou dans l'autre, de la roue dentée 41 en prise sur deux crémail lere parallèles 42 et 43 qui agissent en sens opposé. Les extrémités arrière des cibles 13 et 14 sont ancrées respectivèment dans des orifices 44 et 45 ménagés dans les crémaillères 42 et 43 respectivement. Lorsque la roue 41 est entraînée par le bouton de manoeuvre 39 dans un sens de rotation, l'une des crémaillyres 42,43 est déplacée vers l'avant du corps 1 tandis que l'autre crémaillère est déplacée d'une même distance vers 1 'ar- rière du corps 1. Ainsi, les deux câbles 13 et 14 coopèrent pour provoquer une inclinaison de la partie d'extrémité D de la sonde 3, la tension de l'un des câbles étant relachée lorsque la tension de l'autre est augmentée et vice versa. Un mode particulier d'accrochage des câbles dans les alésages cylindriques 44 et 45 des crémaillères 42 et 43 est représenté sur la figure 7. L'extremlté arrière de chacun des câbles 13,14 est recourbée en forme de boucle 50 et est engagée dans un alésage 47,48 en forme d'entonnoir ménagé dans une boule 46, elle même disposée de manière à pouvoir pivoter dans l'alésage cylindrique de la crémaillre correspondante.Ainsi, lors du montage, le câble 14, par exemple, est d'abord enfilé dans l'alésage 48,47 de la boule 46 6 jusqu'à ce que son extrémité arrière 50 vienne se bloquer dans la partie évasée 48 de l'alé- sage 47,48. La boule 46 est alors introduite dans l'alésage 45, 11 extrémité du eâble 14 s'échappant par le canal 49. Ce mode de fixation assure un ancrage sur de L'extrémité arrière d'un câble dans la crémaillère quel que soit le sens de déplacement de cette. dernière et les contraintes sont réduites puisque le montage de la boule 46 présente un certain jeu. Bien entendu diverses modifications et adjonctions peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent drê- tre décrits, uniquement à titre d'exemple non limitatif, sans sortir du cadre de l'invention. En particulier, la structure des conducteurs d'image et d'éclairage à fibres optiques ainsi que des objectifs ou lampes associés peut être conforme aux divers modes de réalisation connus et décrits par exemple dans les brevets ou demandes de brevet mentionnés au début de la présente description. REVENDICATIONS 1. Instrument endoscopique à tette orientable, du type comprenant un corps de commande et une sonde tubulaire dont au moins la portion d'extrémité terminée par une tête d'observation comprend une série d'anneaux rigides susceptibles d'être inclinés les uns par rapport aux autres au moyen d'au moins deux câbles de traction placés à 180Q l'un de l'autre, ancrés sur la tête d'observation, s'étendant sur toute la longueur de la sonde jusque dans le corps de commande et reliés à un organe de manoeuvre disposé dans ledit corps de commande, c a r a c t é r i s é en ce que les anneaux sont munis d'oreilles dans les zones situées sensiblement à 900 des zones coopérant avec les câbles de traction, et sont articulés au niveau desdites oreilles à l'aide de petits axes goupillés perpendiculaires au plan défini par les deux câbles de traction. 2, Instrument selon la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que les cables d'actionnement du mouvement de la tête orientable passent alternativement à l'intérieur et à l'extérieur des anneaux qui constituent avec la tête d'observation la portion d'extrémité inclinable de la sonde tubulaire. 3. Instrument selon la revendication 2, c a r a c t é r i s é en ce que les câbles de traction, au moins dans leur partie située dans la portion d'extrémité inclinable de la sonde, sont constitués par des fils ou rubans plats et portent à plat sur les parois des anneaux. 4. Instrument selon la revendication 2 ou la revendication 3, c a r a c t é r i s é en ce que les anneaux à l'extérieur desquels passent les câbles de traction sont munis de gorges pour recevoir lesdits câbles de traction, 5. Instrument selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, c a r a c t é r i s é en ce que les anneaux articulés ont des parois minces. 6, Instrument selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, c a r a c t é r i s é en ce que les anneaux articulés présentent une forme aplatie dans la partie destinée à coopérer avec les câbles de. traction, 7. Instrument selon l'une quelconque des revendications ! à 6, c a r a c t é r i s é en ce que les extrémités avant des câbles de traction sont engagées dans des orifices ménagés dans le dernier anneau d'extrémité formant tête d'observation, sont retournées parallèlement à la paroi de ladite taste et sont coincées entre ladite tête et un manchon terminal engagé avec friction sur ladite tête d'obsevatlon. 8. Instrument selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, c a r a c t é r b s é en ce que chacune des extrémités ar rière des câbles de traction est recourbée en forme de boucle et est engagée dans un alésage en forme d'entonnoir ménagé dans une boule elle-méme disposée de manière à pouvoir pivoter dans un alésage cylindrique forme à l'extrémIté d'une crémaillère de commande du mouvement de traction.