Brevet FR2433332A1 — publié le 19800314

La présente invention concerne une sonde intravasculaire. Be brevet des Etats-Unis d'Mnérique n0 3 757 773 décrit un système de mesure du débit s#anguin et des variations du diamètre des vaisseaux par utilisation d 'une sonde à une seule boucle intravasculaire placée dans un champ magnétique extracorporel. Les mesures peuvent être réalisées avec des orientations de sonde arbitraires et très diverses par rapport au champ magnétique. Le réglage de l'orientation de la sonde est souhaitable afin que le signal soit maximal, mais le réglage peut être très gênant.La raison de sa difficulté est qu'une mince boucle de fil ne suit pas constamment la torsion transmise à la tige de la sonde reposant dans un cathéter-~intravasculaire. En règle générale, ltorientation de la boucle ne change pas pour une déformation angulaire donnée de la tige par torsion appliquée à celle-ci là où elle émerge du cathéter. Lorsque l'angle de torsion atteint une valeur critique, la boucle "saute" de façon discontinue vers une autre orientation stable à partir de laquelle elle ne peut être déplacée qu'avec un autre saut angulaire obtenu par torsion supplémentaire. Selon l'invention, une sonde comprend deux capteurs -à boucle perpendiculaires l'un à l'autre, dans une seule sonde de détection de débit et de diamètre. Lorsqu'une boucle est orientée défavorablement dans le champ magnétique, l'orientation de 11 autre boucle est plus favorable. Le cas le plus défavorable est celui dans lequel les plans des boucles et le champ magnétique sont à 450, le signal tombant à 70,7 % de la valeur optimale. La racine carrée de la somme des carrés des signaux des transducteurs des deux boucles donne un signal de mesure de débit et de diamètre qui est indépendant de l'orientation de la sonde. L'opération peut etre réalisée électroniquement. l" -invention -concerne donc la disposition de plusieurs boucles dans-un cathéter, pour la mesure du débit d'un fluide conducteur dans un vaisseau sanguin ou un autre conduit et pour la mesure du diamètre d'un conduit ou vaisseau sanguin, la sonde étant telle qu'elle donne un signal de mesure indépendamment de l'orientation des boucles dans le conduit pour tout angle de rotation autour de l'axe du conduit, par rapport à un champ magnétique appliqué extérieurement L'invention concerne aussi une sonde électromagnétique qui peut etre introduite par un cathéter intravasculaire et qui a deux boucles de fil placées dans des plans perpendiculaires et transmettant un signal indépendant de l'orientation lors de la détection des variations du diamètre du conduit.Elle concerte aussi une sonde du type décrit ayant un circuit rendant maximaux les signaux de diamètre ou de débit quelle que soit l'orientation des boucles par rapport à un champ magnétique externe. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente schématiquement une sonde intravasculaire à boucles selon l'invention, placée dans un vaisseau sanguin la figure 2 est un graphique représentant l'orientation d'un champ magnétique extérieur par rapport aux boucles de la sonde ; et la figure 5 est un diamètre synoptique représentant les boucles de la sonde et le circuit associé, donnant un signal maximal de débit ou de diamètre quelle que soit l'orientation des boucles. Sur les dessins, des références identiques désignent des éléments analogues ; la figure 1 représente un sonde à boucles orthogonales, portant la référence générale 10 et réalisée selon l'invention~. Cette sonde fait partie d'un débitmètre électromagnétique à cathéter. La sonde 10 est placée dans un vaisseau sanguin 12 dont les parois sont au-contact d'électrodes E'1, E"1 d'une boucle L1 de fil et d'électrodes E'2, E"2 d'une autre boucle L2 de fil. Chaque boucle a deux fils bifilaires isolés 14a, 14b et 16a, 16b respectivement. On décrit le principe de fonctionnement d'un capteur à une seule boucle telle que la boucle L1 avant la description de la sonde 10.L'isolement du fil 14b est retiré dans une partie centrale sur la longueur de la boucle Li, sur quelques millimètres, afin que le fil forme une électrode E'1. L'isolement du fil 14a est retiré sur la même distance le long de la boucle L1 et forme l'électrode E"1. Les régions dénudées constituent des électrodes détectrices de débit lors du fonctionnement du capteur en débitmètre. A une première extrémité de la boucle B1 les fils bifilaires sont fixés à une tige fermée semi-rigide 17 de matière plastique placée sous un collier métallique nu 18 de masse relié à un fil 20 de masse qui fait partie du faisceau de fils de la tige 17.La boucle L1 aune forme ovale ou lenticulaire et elle est destinée à être comprimée sous forme allongée afin qu'elle passe dans un tube de I à 2,3 mm de diamètre interne et permette l'introduction percutanée dans le vaisseau 12. Le champ magnétique B a par rapport à la boucle L1 une orientation qui est représentée sous une forme pessimiste puisque le champ est parallèle à lactoite reliant les électrodes, et il permet le prélèvement d'un signal de débit. L'orientation optimale du vecteur champ magnétique de la boucle L1 est perpendiculaire au plan de la figure. Cette orientation est aussi optimale pour l'induction d'une force électromotrice dans la boucle I1 (dans chacun des fils 14a, 14b de la paire bifilaire) constituant un secondaire de transformateur par rapport à l'électro-aimant M qui joue le rôle d'un primaire de transformateur.Cette force électromotrice induite donne une information sur les changements du diamètre vasculaire qui est la fonction angiométrique du capteur à boucle. La boucle Lt représente le capteur dans l'orientation la plus défavorable dans laquelle un signal nul est transmis à des amplificateurs externes détecteurs de débit et de diamètre (non représentés). Selon l'invention, un second capteur T2 à boucle est formé de fils isolés bifilaires 16a, 16b ayant des régions centrales clénudées formant les électrodes E'2, E"2 de la boucle L2 Celle-ci qui est allongée et compressible a une extrémité au bout 19 de la sonde. Les extrémités des boucles L1 et B2 peuvent être raccordées à ce niveau par un dispositif isolant. L'autre extrémité ouverte de la boucle L2 passe par le collier 18 de masse et fixé à la tige 17. Des fils 1X,'a, 14'b, 16'a, 16'b sont reliés aux fils 14a, 14b, 16a, 16b et dépassent de la tige hors du vaisseau ou conduit 12 afin qu' ils soient reliés à des amplificateurs et un autre circuit extérieur. La structure des boucles B1 et L2 est la même polir les deux dans cette configuration. Le plan de la boucle B2 est perpendiculaire à celui de la boucle X 'orientation défavorable de la boucle B1 indiquée en référence à la figure 2 est efficacement compensée par l'orientation optimale de la boucle B2 qui est perpendiculaire au champ B. Un signal optimal de débit est ainsi prélevé- par les électrodes E'2, E"2 de la seconde boucle. Lorsque les fils 16'a, 16'b sont reliés, à un amplificateur A2 (figure 4) le signal amplifié de débit qui est obtenu est optimal. La sonde 10 à deux boucles forme de manière genérale un angle arbitraire avec un vecteur B0 du champ magnétique comme indiqué sur la figure 2. On peut alors utiliser le signal de la boucle qui donne les signaux les plus intenses de débit et de diamètre. Les signaux transmis par les boucles Bl et L2 sont égaux lorsque = 450, sur la figure 2 qui représente l'orientation du vecteur magnétique Bo par rapport aux plans des boucles. Ainsi, l'orientation la plus défavorable de la sonde correspond à = 450. Dans ce cas, les deux boucles donnent un signal correspondant 70,7 % de la valeur optimale. Pour toute autre orientation, l'une des deux boucles donne un signal de débit et de diamètre plus proche de 100 %. L'utilisation de la sonde 10 économise beaucoup de temps et d'effort pour la mesure du débit dans les vai-sseaux sanguins des viscères (par exemple la veine et l'artère mésentère supérieure) par élimination de la rotation nécessaire du sujet et du changement d'emplacement de l'aimant externe M dont le champ B est représenté par le vecteur Bo sur la figure 2. Un système idéal est tel que les signaux de débit et de diamètre restent constants quel que soit l'angle o( . On obtient cette caractéristique d'après les considérations suivantes. Les amplitudes du signal VL de boucle et du signal VF de débit sont proportionnels à la composante du champ magnétique 30 qui est perpendiculaire au plan de la boucle donnée B1 ou L2. Si V représente VF ou FL suivant la mesure d'un signal de débit ou de diamètre, on peut écrire que les signaux (V0)1 et (V0)2 des boucles L1 et L2 sont (V0)1 = C B0 cos &alpha; (1) (V0)2 = C B0 sin &alpha; (2) La constante C de proportionnalité diffère évidemment pour le signal de débit et le signal de boucle. L'addition des carrés des équations (1) et (2) donne le signal somme : (V0) =(V0)1+(V0)2 = CB0(sin&alpha;+cos&alpha;)=CB0=constante ou VO = CB = constante (3) L'addition des carrés des signaux des deux boucles (ou des deux paires d'électrodes) donne un signal résultant V' indépendant de l'orientation relative des boucles et du champ magnétique pourvu que celui-ci se trouve dans le plan normal à l'axe du vaisseau sanguin. Cette condition peut être facilement établie expérimentalement puisque les signaux de débit et de boucle disparaissent lorsque le vecteur magnétique est parallèle à à l'axe du vaisseau sanguin et sont maximaux lorsqu'il est perpendiculaire.On peut ainsi simplement r#endre maximal le signal V1 lors de la disposition de l'aimant. La figure 3 représente un circuit de traitement élec tronque des signaux de boucle et de débit tirés des boucles Li et B2 de la sonde 10 , deux circuits conformateurs C'1 et C"2 forment les carrés des signaux entrant de boucle ou de débit amplifiés par les amplificateurs A1, A2. Un additionneur C2 ajoute les signaux des circuits C'riz et C"1. Un circuit C3 donne la racine carrée du signal de l'additionneur C2 donc un signal V' de capteur de débit ou de diamètre indépendant de l'orientation des boucles par rapport au-champ magnétique de l'aimant extérieur. Les circuits conformateurs, addionneurs et formant la racine carrée sont des composants classiques qu'on ne décrit donc pas. Bien que les capteurs à boucles de la sonde 10 aient été représentés avec une extrémité raccordée au point de courbure maximale, il peut être souhaitable danscertaines applications que la boucle soit ouverte, c'est-à-dire qu'une extrémité de chaque boucle se termine à l'électrode correspondante, l'autre extrémité de chaque boucle se terminant comme décrit précédemment au niveau des -bornes. il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Sonde intravasculaire à boucle, caractérisée en ce qu'elle comprend une première boucle plate et déformable de fil métallique placée dans un premier plan, une seconde boucle plate et déformable de fil métallique placée dans un second plan perpendiculaire au premier et recoupant le premier plan en son centre, les deux boucles formant la sonde et pouvant chacune s'affaisser en prenant une configuration étroite allongée permettant l'introduction dans un conduit étroit, et pouvant s'écarter dans un conduit plus grand, et des électrodes formées en des positions diamétralement opposées de chacune des boucles et destinées à prélever des signaux induits électromagnétiquement et correspondant audébit de fluide dans un conduit relativement large, des bornes de boucle transmettant un signal induit correspondant à la largeur du conduit relativement large, si bien qu'un champ magnétique externe provoque l'apparition de tension induite dans le fluide qui circule et dans les boucles du conduit relativement large, les tensions correspondant au débit de fluide dans le conduit relativement large et au diamètre dans ce conduit. 2. Sonde selon la revendication 1, caractérisée en ce que chacune des deux boucles a une première extrémité fermée, et les boucles, lorsqu'elles sont écartées dans un conduit relativement large, ont une configuration générale lenticulaire. 3. Sonde selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif formant une tige partant des extrémités ouvertes des boucles et facilitant l'introduction de la sonde dans un cathéter et dans un conduit relativement large ainsi que la mise en position de la sonde dans ce conduit. 4. Sonde selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend un anneau de masse entourant les extrémités ouvertes des boucles et mettant la sonde à la masse. 5. Sonde selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif isolant raccordant les extrémités fermées des boucles et coopérant avec la tige afin que les boucles restent perpendiculaires l'une à l'autre lorsqu'elles sont écartées, tout en facilitant l'introduction de la sonde dans le conduit relativement large. 6. Sonde selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un circuit relié aux bornes des boucles et destiné à recevoir les signaux et à les rendre maximaux quelle que soit l'orientation des boucles dans le champ magnétique. 7. Sonde selon la revendication 6, caractérisée en ce que le circuit comprend un amplificateur des s-ignaux, un circuit conformateur destiné à former le carré des signaux amplifiés, un circuit additionneur ajoutant les signaux mis au carré, et un circuit destiné à mettre les signaux de sortie sous forme d'une tension correspondant à la racine carrée des signaux additionnés, si bien que les tensions de sortie sont indépendantes de l'orien- tation des boucles en rotation dans le conduit, dans le champ magnétique. 8. Sonde selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend un circuit relié aux bornes des boucles et destiné à recevoir les- signaux et à les rendre maximaux quelle que soit l'orientation des boucles dans le champ magnétique. 9. Boucle selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif entourant les extrémités ouvertes des boucles et formant une tige semi-rigide facilitant l'intro- duction et la disposition de la sonde dans le conduit relativement large. 10. Sonde selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comprend un anneau-de masse entourant les extrémités ouvertes des boucles et un fil de masse relié à l'anneau et destiné à mettre la sonde à la masse. 11. Sonde selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comprend des fils de bornes reliés aux extrémités ouvertes des boucles et destinés à être reliés aux circuits placés à 1' extérieur.