Brevet FR2364037A1 — publié le 19780407

La présente invention a trait à la technique médicale et, plus particulièrement, aux dispositifs pour le traitement de malades, à l'aide d'un rayonnement laser. On connaît des dispositifs pour le traitement de malades utilisant un rayonnement laser, par exemple un dispositif, pour le traitement chirurgical des malades (voir le brevet FR 2.203.090), comportant un support fixe, un générateur optique quantique (laser) situé horizontalement, un guide de lumière à sept miroirs avec trois articulations et muni d'un levier de guidage à son extrémité, et un balancier avec un contrepoids servant à équilibrer le guide de lumière. L'inconvénient de cet appareil est du à une grande inertie de son guide de lumière, dde au grand nombre des miroirs, aux articulations des miroirs, aux parties constructives d'assemblage et de fixation des articulations des miroirs, ainsi qu'à la présence du balancier muni d'un contrepoids lourd. Il en résulte que, pour déplacer le levier d'embout de guidage du guide de lumière dans les trois dimensions de l'espace, le chirurgien doit fournir de grands efforts physiques pour surmonter l'inertie du système. Le but de l'invention est d'éliminer cet inconvénient. Selon l'invention, on se propose de réaliser le guide de lumière du dispositif de traitement de malades à l'aide d'un rayonnement laser de façon que ledit guide de lumière puisse avoir une inertie faible, qu'il soit commode à manipuler et simple à réaliser. La solution consiste en ce que le guide de lumière ne comporte que deux miroirs, l'un d'entrée et l'autre de sortie, les deux miroirs étant installés de façon à pouvoir pivoter chacun autour de deux axes, l'un desdits axes coïncidant avec l'axe du rayonnement laser incident et l'autre étant perpendiculaire audit axe, et en prévoyant la possibilité de modifier la distance qui sépare les miroirs selon l'axe longitudinal du rayonnement laser réfléchi par le miroir d'entrée, ainsi que la possibilité de faire tourner simultanément les deux miroirs par rapport aux axes de rotation du miroir d'entrée ; de plus, le levier de guidage du guide de lumière est installé de façon à pouvoir pivoter autour de l'axe du rayonnement laser réfléchi par le miroir d'entrée et à pouvoir pivoter simultanément avec le miroir d'entrée autour de l'axe perpendiculaire à l'axe du rayonnement laser arrivant sur le miroir de sortie Dans l'une des variantes du dispositif proposé, le générateur optique quantique se situe dans un plan oblique vertical, ou simplement vertical, et les miroirs d'entrée et de sortie du guide de lumière sont installés dans les articulations de miroirs qui sont situées aux extrémités d'un arbre télescopique creux, dont l'axe correspond à l'axe du rayonnement laser réfléchi par le miroir d'entrée.La position inclinée du laser dans le plan vertical donne la possibilité d'un plus grand éventail angulaire de rotation de l'arbre télescopique autour du premier des axes de rotation susmentionnés, que la position strictement verticale du laser. flans ce cas le levier de guidage est fixé à l'articulation du miroir de sortie en ayant la possibilité de pivoter autour de l'axe du rayonnement laser réfléchi par le miroir de sortie. L'arbre télescopique est lié de façon mobile et en console avec l'articulation du miroir d'entrée qui comprend des ressorts équilibrant l'arbre télescopique en entier, et sa partie de déplacement linéaire, en particulier, respectivement par rapport à l'axe de rotation, à l'axe perpendiculaire du rayonnement laser arrivant sur le miroir d'entrée et le long de l'axe du rayonnement laser réfléchi par le miroir d'entrée.Les articulations des miroirs d'entrée et de sortie représentent une charnière de miroir pour la rotation du rayon, comprenant le miroir avec l'actionneur de pivotement ayant un rapport de transmission 1/2, deux pièces du corps articulées l'une à l'autre, un actionneur de rotation du miroir, exécuté sous forme d'un ruban constamment tendu, orienté par une bobine et fixé rigidement sur deux tambours coaxiaux à la charnière. Dans ce cas le plus petit des tambours se fixe sur 1'élément de sortie du rayonnement du corps, et le ruban se place selon une couche sur le grand tambour. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation du dispositif et en se référant aux dessins annexés dans lesquels - la figure I représente le schéma optique du dispositif de l'invention, - la figure 2 représente le schéma mécanique dudit dispositif, - la figure 3 représente le schéma de l'articulation du miroir de sortie du guide de lumière. Le dispositif 1 (figures 7 et 2) comporte un laser 2, un guide de lumière 3, un miroir d'entrée 4 du guide de lumière, un système optique télescopique 5, un miroir de sortie 6 du guide de lumière, un objectif de focalisation 7. En tant que générateur optique quantique, on peut utiliser n'importe quel laser actuellement connu, donnant une puissance de rayonnement appropriée. -En particulier, on peut utiliser des lasers à fonctionnement continu à argon et à gaz carbonique, des-lasers pulsés à rubis et à verre au néodyme, ainsi que des lasers à fonctionnement continu à rubis et néodyme. En fonction du type de laser utilisé, les miroirs d'entrée 4 et de sortie 6 du guide de lumière peuvent être exécutés sous forme de plaques en verre optique, recouvertes d'un revêtement multicouche diélectrique réfléchissant en acier inoxydable, avec ou sans revêtement en or. tes éléments optiques du système télescopique optique 5 et de l'obåectif de focalisation 7 sont réalisés à partir d'un matériau optiquement transparent pour la longueur d'onde du rayonnement de laser utilisé, et ontun revêtement diélectrique de fluoration. Comme représenté sur la figure 2, le générateur optique quantique 2 est fixé rigidement, en position oblique dans le plan vertical, sur un bâti 8, et il est avantageux que l'angle d'inclinaison par rapport à la verticale ne dépasse pas 450. tes miroirs d'entrée 4 et de sortie 6 du guide de lumière 3 sont liés de façon mobile avec des articulations 9 et 10 correspondantes (figure 2). L'articulation 10 (figure 3), comprend un élément d'entrée Il du corps de l'articulation et un élément de sortie 12 du corps de l'articulation ; ces éléments sont articulés l'un à l'autre et ont la possibilité de pivoter l'un par rapport à l'autre autour d'un axe 13 qui passe normalement, perpendiculairement au plan du dessin, par le point d'intersection de leurs axes longitudinaux de symétrie. Les éléments 11, 12 du corps d'articulation sont des demi-cylindres métalliques dont les parties tubulaires pénètrent l'une dans l'autre de façon à permettre leur rotation relative. Evidemment, au lieu d'une forme cylindrique, on peut donner au corps d'articulation n'importe quelle autre forme, par exemple une forme sphérique. Autour de ce même axe 13 pivote le miroir 6. Le miroir 6 (figure 3) est fi xé sur un tambour 14 et, coaxialement à ce dernier, est disposé un tambour 15 qui zest rigidement lié à l'élément 12 du corps. Le tambour 14 est réuni au tambour 15 par l'intermédiaire d'un ruban flexible 16 dont les extrémités sont respectivement fixées sur chacun des deux tambours. te ruban 16 passe sur une bobine d'orientation 17 fixée sur l'élément 11, et un ressort 18 assure la tension du ruban 16. te diamètre du tambour 14 est deux #fois plus grand que le diamètre du tambour 15. L'épaisseur du ruban 16 est de 0,05 à 0,08 mm. Le rapport de transmission dudit mécanisme est égal à 1/2. te rayonnement divisé selon l'axe de symétrie de l'élément Il est -dévié par le miroir 6 selon l'axe de symétrie de l'élément 12, comme le montre les flèches de le figure 3. Lorsque l'éliment 12 pivote d'un certain angle autour de l'axe 13, le tambour 15 pivote simultanément en tirant ou en relâchant le ruban 16 qui y est fixé. Le ruban 16 fait pivoter le tambour 14 avec le miroir 6 d'un angle qui est de deux fois plus petit que l'angle de rotation du tambour 15. Compte tenu du fait que l'angle d'incidence est égal à l'angle de réflexion, les rayons réfléchis sortent toujours selon l'axe de l'élément 12 du corps avec une déviation maximale ne dépassant pas une minute d'angle. La structure de l'articulation 9 du miroir 4, qui comporte un élément d'entrée 19 du corps d'articulation et un élément de sortie 20 du corps d'articulation, est analogue à la structure de l'articulation du miroir 6, mais s'en distingue par la présence de ressorts supplémentaires 21 et 22 et d'un support 23. Dans ce cas l'élément d'entrée 19 du corps d'articulation 9 du miroir est fixé sur un tube 24 en conservant la possibilité de rotation autour de l'axe vertical sur des paliers 25. A son tour le tube 24 est placé sur le baXti 8 avec la possibilité de monter et de descendre sous l'action d'un dispositif de hissage 26. tes articulations 9 et 10 des miroirs sont reliées l'une à l'autre par l'intermédiaire de l'arbre télescopique creux qui comporte une partie sans déplacement linéaire 27 et une partie 28 avec déplacement linéai#re. Dans la partie 27 sans déplacement linéaire, l'arbre télescopique porte le système optique télescopique 5. Une partie 27 de l'arbre télescopique est fixée rigidement et en console à l'élément de sortie 20 du corps d'ar ticulation 9, avec possibilité de pivotement autour d'un axe 29 de rotation du miroir 4 perpendiculaire au plan du dessin. La partie 28 avec déplacement linéaire de l'arbre télescopique est équilibrée à l'aide du ressort 22 fixé par l'un de ses bouts à l'élément 19 du corps d'articulation 9 et, par l'autre bout, à l'élément 28 par l'intermédiaire d'un câble 30, orienté par des bobines 31. Dans son ensemble l'arbre télescopique est équilibré à l'aide du ressort 21 par rapport à l'axe de rotation 29. Le ressort 21 est fixé par l'un de ses bouts à l'élément 19 du corps -et, par l'autre bout, il est fixé au support 23 de l'élément de sortie 2C du corps d'articulation 9 du miroir 4. L'élément d'entrée Il du corps d'articulation 10 du miroir 6 est relié, par l'intermédiaire d'un palier 32, à la partie 28 de déplacement linéaire del'arbre télescopique avec possibilité de pivotement autour de l'axe de symétrie de l'arbre télescopique. L'objectif de focalisation 7 est fixé sur un levier de guidage 33, qui est lié par un palier 34 à l'élément de sortie 12 du corps d'articulation 10 avec possibilité de-pivotement autour de son propre axe de symétrie ; le levier de guidage 33 peut pivoter autour de l'axe 13 simultanément avec L'éliment 12 du corps. Pour la commodité de la manipulation, le dispositif est muni d'un appareil de mesure 35 de la dose de rayonnement et d'une source d'éclairage auxiliaire 36 qui sont disposés dans le bâti 8. En outre, le bâti 8 porte un bloc d'alimentation 37 et un tableau de commande 38 du laser 2. Pour brancher le laser 2 le dispositif est muni d'une pédale 39. Le fonctionnement du dispositif s'effectue comme suit. Après branchement de la source d'éclairage auxiliaire 36 à partir du tableau de commande 38 et du laser 2 à l'aide de la pédale 39, le laser fonctionnant en régime continu ou périodique, les rayonnements passent par l'appareil de mesure 35 de la dose de rayonnement qui enregistre le rayonnement laser, puis arrivent au miroir d'entrée 4 du guide de lumière. Le miroir 4 réfléchit le rayonnement laser et le rayonnement de l'éclairage auxiliaire et les dirige dans le système télescopique 5 qui diminue la section des deux rayonnements. Après le système télescopique, le rayonnement laser et les rayons de l'éclairage auxiliaire traversent la cavité interne de l'arbre télescopique et arrivent au miroir de sortie 6. En se réfléchissant sur le miroir 6, le rayonnement passe à travers l'objectif de focalisation 7 et arrive sur l'objet à irradier. Le centrage du rayonnement, le long des axes de symétrie du guide de lumière, est conservé lors du pivotement du guide de lumière 3 autour de l'axe vertical-oblique sur les paliers 25, lors de l'oscillation de l'arbre télescopique 27-28 autour de l'axe 29 du déplacement de translation de la partie 28 de l'arbre télescopique, lors de la rotation de l'articulation 10 du miroir 6 dans les paliers 32 et lors de la rotation du levier de guidage 33 dans les paliers 34 et autour de l'axe 13. De la sorte,- le médecin, après avoir préalablement déterminé la hauteur du guide de lumière v à l'aide du dispositif 26, peut, en actionnant le levier de guidage 33, amener sur l'objet à irradier le rayonnement focalisé ou défocalisé en suivant n importe quelle courbe spatiale disposée sur l'objet. Le spot du rayonnement de laser est rendu visible grâce au rayonnement lumineux de la source d'éclairage auxiliaire 36. Avec ce dispositif, le médecin n'exérce qu'un effort minimal pour déplacer le spot lumineux de l'éclairage d'impact, grâce à la possibilité de déplacer le levier de guidage dans les trois dimensions de l'espace et à une inertie faible du guide de lumière. La faible inertie est due à la présence dans le guide de lumière de deux miroirs seulement et de ressorts d'équilibrage. Lesdits ressorts d'équilibrage ont un poids net tement inférieur au poids des autres éléments du guide de lumière et n'augmentent pratiquement pas l'inertie du guide de lumière. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENflICATI ONS 1. Dispositif pour le traitement de malades à laide d'un rayonnement laser, comportant un laser et un guide de lumière pour amener le rayonnement laser sur la zone à irradier, des miroirs pivotants, des articulations de miroirs, un objectif de focalisation et un levier de guidage, caractérisé en ce que le guide de lumière ne comprend que deux miroirs, l'un d'entrée et l'autre de sortie, ces miroirs étant montés dans les articulations de miroirs avec possibilité de pivoter chacun par rapport à deux axes, l'un de ces axes coïncidant avec l'axe du rayonnement laser incident, et l'autre étant perpendiculaire à cet axe, ainsi qu'avec possibilité de modifier la distance entre les deux miroirs le long de l'axe longitudinal du rayonnement laser réfléchi par le miroir d'entrée, de faire pivoter simultanément les deux miroirs par rapport aux axes de rotation du miroir d'entrée, et en ce que le levier de guidage du guide de lumière, portant l'objectif de focalisation, est monté de façon à pouvoir pivoter autour de l'axe du rayonnement laser réfléchi par le miroir de sortie, à pouvoir pivoter simultanément avec le miroir de sortie autour de l'axe perpendiculaire à l'axe du rayonnement laser qui arrive sur le miroir de sortie. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les miroirs d'entrée et de sortie sont disposés dans des arti cuitions de miroirs situées aux extrémités de l'arbre télescopique, dont l'ase coïncide avec l'axe du rayonnement laser réfléchi par le miroir d'entrée. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les miroirs sont positionnés dans les articulations de miroirs, comportant chacune deux éléments de corps qui sont articulés l'un à l'autre, un actionneur de rotation des miroirs qui est réalisé sous forme d'un ruban en tension continue, orienté par une bobine fixe rigidement sur deux tambours qui sont coaxiaux à la charnière, le plus petit de ces tambours étant rigidement fixé sur l'un des éléments de corps et le plus grand tambour portant le ruban disposé selon une couche. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le générateur optique quantique a une position inclinée dans le plan vertical, et en ce que l'arbre télescopique est fixé, par son extrémité où se place la miroir d'entrée, de façon mobile et en console sur l'articulation du miroir d'entrée, qui comporte des ressorts équilibrant l'arbre télescopique dans son ensemble et sa partie de déplacement linéaire en particulier.