Brevet FR2477406A1 — publié le 19810911

La présente invention concerne une cryosonde chirurgicale permettant la destruction de cellules malades, par congélation de celles-ci De façon plus précise, l'invention concerne une cryosonde de faible dimension et conçue de façon a être adaptée dans un endoscope de manière a permettre la congé- lation de cellules malades, internes, comme par exemple les cellules cancéreuses d'un organe humain Les cryosondes existant actuellement sont surtout, et du fait de leur taille importante, utilisées pour détruire les cellules malades de la peau ou d'organes offrant un accès direct. Ces cryosondes comprennent un corps de sonde rigide, constitué généralement de deux tubes concentriques et présentant un espace annulaire d'isolement entre ces deux tubes, une ligne de transfert comprenant deux tubes concentriques, un tube capillaire interne et un tube externe, dans lesquels peut circuler un fluide réfrigérant, aboutissant a l'une des extrémités du corps de la cryosonde ainsi qu'une tête froide située a l'extrémité du corps de la cryosonde ou aboutit ledit liquide réfrigérant, permettant la mise en froid de la cryosonde et fournissant la puissance nécessaire a la congélation des cellules Ces cryosondes ne peuvent être adaptables aux techniques endoscopiques usuelles, du fait de leur taille importante et de l'existence d'une ligne de transfert rigide. La présente invention a pour objet une cryosonde# chirurgicale, permettant de remédier a ces inconvénients et notamment conçue pour être adaptée dans un endoscope et de façon a être utilisée à l'intérieur du corps humain Cette cryosonde chirurgicale comprenant un corps, une tête froide ainsi qu'une ligne de transfert comme décrits précédement se caractérise en ce que - le corps 2 de la cryosonde est muni d'un échangeur de chaleur à contact indirect entre le fluide pouvant circuler à haute pression dans le tube capillaire interne et le fluide pouvant circuler à basse pression dans le tube externe et le corps de la cryosonde. - la ligne de transfert est une ligne de transfert souple dont le tube capillaire interne et le tube externe, dans lesquels peut circuler le fluide à une température voisine de la température ambiante, sont capables de résister à des pressions élevées. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'échangeur de chaleur situé à l'intérieur du corps de la cryosonde est un échangeur, à contre-courant, dont une partie est en contact avec la tête froide. Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite ligne de transfert est munie d'un échangeur de chaleur, à contre-courant, entourant tout ou partie du tube capillaire de la ligne de transfert, situé dans l'espace annulaire correspondant. Selon un mode préféré de l'invention, la cryosonde comprend une calibration du débit du fluide. Selon un autre mode de réalisation, la cryosonde comprend une autorégulation du débit du fluide. De plus, selon l'invention, le tube capillaire interne est réalisé en un alliage métallique comme du cupronickel, tandis que le-tube externe est réalisé en matière plastique choisie dans le groupe des polyamides et des polytétrafluoroéthylènes. Le fait que la cryosonde comprend des échangeurs de chaleur, ainsi qu'une ligne de transfert souple dans laquelle peut circuler un fluide réfrigérant dont la tempe- rature est voisine de la température ambiante, permet d'utiliser la cryosonde dans les parties internes du corps humain de façon à détruire les cellules malades sans aucune gêne pour le patient. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux à l'aide de la description qui va suivre, donnée à titre purement illustratif et non limitatif, en référence aux figures annexées, dans lesquelles - la figure 1 représente schématiquement un premier mode de réalisation d'une cryosonde, selon l'invention - la figure 2 représente schématiquement un deuxième mode de réalisation d'une cryosonde, selon l'invention ; - la figure 3 représente schématiquement un troisième mode de réalisation d'une cryosqnde, selon l'in- vention - la figure 4 représente schématiquement un quatrième mode de réalisation d'une cryosonde selon l'invention - la figure 5 représente schématiquement une coupe selon la ligne A-A de la figure 1. Sur les figures I, 2, 3, 4 est représentée une cryosonde comprenant un corps rigide 2 muni d'un espace annulaire 4 situé entre deux tubes concentriques 6 et 8, réalisés par exemple en acier inoxydable, une ligne de transfert 10 souple, comprenant deux tubes concentriques, un tube capillaire interne 12 dans lequel circule le fluide réfrigérant à haute pression dans le sens indiqué par la flèche Fa, arrivant par l'une des extrémités du corps 2 de la cryosonde et aboutissant à l'autre extrémité par un orifice de détente 14, calibré de façon à obtenir lorsque la cryosonde est froide, un faible débit du fluide et un tube externe 16 dans lequel circule le fluide à basse pression et ce dans le sens contraire par rapport au tube capillaire 12 comme indiqué par la flèche Fb Ce tube externe 16 peut être fixé sur le corps 2 de la cryosonde à laide, par exemple de crénelures 18. Le tube capillaire interne 12,réalisé de préférence en un alliage métallique comme du cupronickel et pouvant être utilisé à des pressions élevées (environ 45 bars) et le tube externe 16, réalisé de préférence en matière plastique, par exemple en polyamide ou en polytétrafluoroéthylène, présentent un espace annulaire 20. La figure 5 représente une coupe de cette ligne de transfert 10. Cette cryosonde comprend de plus une tête froide 22 réalisée en général en cuivre et située à l'extrémité du corps 2 de la cryosonde ol aboutit le fluide réfrigérant. Cette tête froide 22 permet de fournir la puissance frigorifique nécessaire à la destruction des cellules malades, par congélation, la mise en froid de la cryosonde étant obtenue par détente du fluide réfrigérant. Cette cryosonde, adaptable dans un endoscope, est munie selon l'invention d'un échangeur de chaleur à contre-courant 24 situé à 11 intérieur du corps 2 de la cryosonde Selon un premier mode de réalisation représenté sur la figure 1, l'échangeur de chaleur référencé 24a est réalisé par un empilement de couches alternées 26 et 28, constituées par une poudre frittée ou non de deux matériaux différents, l'un conducteur, l'autre isolant de la chaleur. Les couches référencées 26 sont constituées de préférence par de l'acier inoxydable, tandis que les couches réf é- renées 28 sont constituées de préférence par du cuivre. La première couche des fritté réalisée en cuivre 28',enserrant l'orifice de détente 14 et étant en contact avec la-tête froide 22 constitue une surface d'échange importante entre le fluide réfrigérant et la paroi de la tête froide 22 de la cryosonde. Les couches alternées suivantes constituent, à proprement parler, l'échangeur de chaleur 24a fonctionnant à contre-courant, entre le fluide haute pression chaud, c'està-dire à une température voisine de la température ambiante, arrivant dans le corps de la sonde 2 et le fluide froid basse pression, de sorte que la température atteinte par la ligne de transfert 10a souple ne soit pas trop basse. Le fluide réfrégérant utilisé est du protoxyde d'azote (N20) dont la pression de stockage à la température ambiante est de 45 bars et dont la détente de 45 bars à 1 bar provoque un abaissement de température de plus de 1000 Kelvin. La cryosonde représentée sur la figure 2 et schématisée de façon plus simple que la cryosonde de la figure 1, comprend un échangeur de chaleur a contre-courant 24b réalisé en deux parties et constitué par un empilement de disques de grillage 25, disposés parallèlement les uns aux autres et conducteurs de la chaleur. Le tube capillaire 12 de la ligne de transfert souple lOb est spiralé et soudé, par exemple, à l'étain sur une partie de l'échangeur de chaleur 24b réalisé par exemple par empilement de disques de grillage en cuivre. L'ensemble (partie de l'échangeur et tube capillaire) est collé à l'intérieur du corps 2 de la cryosonde pour éviter que le fluide basse pression ne courtcircuite l'échangeur.La surface d'échange entre le fluide et la paroi interne du corps 2 de la cryosonde est augmentée par la présence de disques de grillage 25, réalisant l'autre partie de#l'échangeur 24b, soudés sur le corps de la sonde au nouveau de la tête froide 22 et en contact avec celle-ci La calibration du débit du fluide peut être obtenue par simple pincement du tube capillaire 12 de la ligne de transfert lOb. Sur la figure 3 est représentée une cryosonde selon un troisième mode de réalisation. Dans ce mode de réalisation, comme celui qui est représenté sur la figure 1, le tube capillaire 12 de la ligne de transfert 10c est situé à l'intérieur de l'échangeur de chaleur à contre-courant référencé 24c, situé dans le corps 2 de la cryosonde. Cet échangeur 24c réalisé en un seul morceau est constitué par un empilement de disques de grillage 25, conducteurs de la chaleur, ces disques de grillage 25 étant soudés sur le corps 2 de la cryosonde et en contact avec la tête froide 22. Dans ce mode de réali- sation, la cryosonde comprend une calibration du débit du fluide obtenu au moyen d'une petite barre 30, introduite dans le tube capillaire interne 12 de la ligne de transfert 10c, au niveau de la tête 22 de la cryosonde et réalisée, par exemple, en cuivre.Un espace annulaire de détente 32 est laissé tout autour de la barre 30, pour permettre le passage du fluide réfrigérant chaud à haute pression. La ligne de transfert 10c représentée sur la figure 3 est munie d'un échangeur de chaleur à contrecourant 34, entourant tout ou partie du tube capillaire 12 de la ligne de transfert 10c, situé dans l'espace annulaire 20 présent entre le. tube capillaire interne 12 et le tube externe 16 de la ligne de transfert 10c. Bien entendu, cet échangeur 34,.réalisé par exemple, comme l'échangeur 24c situé dans le corps 2 de la cryosonde peut être monté dans les cryosondes représentées sur les figures 1, 2 et 4. Cet échangeur de chaleur 34 permet d'obtenir plus facilement une température de la ligne de transfert lOc voisine de la température ambiante. Sur la figure 4, est représentée une cryosonde selon un quatrième mode de réalisation. Cette cryosonde comprend un dispositif d'autorégulation 35 du débit du fluide. Cette autorégulation est obtenue au moyen de deux pièces emboitées l'une dans l'autre, une première pièce 36 et une deuxième pièce 38 réalisées en matériaux différents et possédant des coefficients de contraction très différents. Ces deux pièces sont emboitées de façon à laisser une chicane 40 dans laquelle peut circuler et se détendre le fluide chaud, le tube capillaire 12 étant interrompu entre la première pièce 36 et la deuxième pièce 38. La première pièce 36 est réalisée, de préférence en invar, tandis que la deuxième pièce 38 peut être réalisée en matériau plastique, en laiton ou en aluminium.Le jeu de la chicane 40 est important à chaud, c'est-à-dire à la température ambiante, ce qui se traduit par une faible perte de charge de la part du fluide. Dès que la température s'abaisse, le matériau plastique, le laiton ou l'aluminium se contractant davantage que l'invar, le jeu de la chicane 40 entre les deux pièces 36 et 38 diminue, ce qui se traduit par une augmentation de la perte de charge. De cette façon, on obtient un débit plus important a chaud qu' froid, ce qui permet d'avoir une mise en froid rapide.Pour éviter que le fluide chaud ne court-circuite l'échangeur de chaleur 24d du fait de l'interruption du tube capillaire 12 de la ligne de transfert 10d, cette cryosonde comprend une troisième pièce 42 permettant de maintenir la partie du tube capillaire 12 aboutissant a la tête froide 22 et sur laquelle est fixée une paroi 44 solidaire dé la première pièce 36. L'écoulement du fluide se fait comme indiqué sur le schéma. Dans ce mode de réalisation, l'échangeur de chaleur 24d est réalisé comme celui qui est représenté sur la figure 3. L'espace annulaire 20 est garni d'un changeur 34. De plus, il est à noter que la calibration ou l'autorégulation du débit du fluide peut être envisagée dans le premier mode de réalisation de la cryosonde (figure 1) et que la calibration du débit dans les trois premiers modes peut être obtenue soit par pincement du tube capillaire 12, soit au moyen de labarre 30. Dans le mode de réalisation représenté par les figures 1, 2 et 3, les échangeurs de chaleur à contrecourant 24 et 34 qui n'existaient pas dans l'art antérieur, permettent d'obtenir un bon échange thermique entre le fluide chaud, entrant à haute pression, véhiculé par le tube capillaire 12 et le fluide froid sortant à basse pression, véhiculé par le tube externe 16. Dans le mode de realisation représenté figure 4, l'échangeur de chaleur 24d permet d'obtenir un bon échange thermique entre le fluide réfrigérant et la tête froide 22 de la cryosonde. Ces dispositions améliorent les performances frigorifiques de la détente du fluide réfrigérant, ce qui n'était pas le cas dans l'art antérieur. De plus, la présence de ces échangeurs et d'une calibration ou autorégulation du débit du fluide permettent une mise en froid rapide de la cryosonde, cette mise en froid pouvant mettre un temps inférieur à 15 secondes, pour obtenir une tempérautre de -400C à une distance voisine de 5 mm de la tête froide (température nécessaire pour obtenir une bonne destruction des cellules, par congélation de celles-ci), cette mise en froid rapide étant aussi liée au fait qu'une partie de l'échangeur 24, situé dans le corps de la cryosonde, est en contact avec la tete froide de celle-ci. Dans le mode particulier de réalisation de la cryosonde représenté figure 4, le dispositif d'autorégulation 35 du débit du fluide permet d'obtenir un débit constant égal à 600 l/h à température et pression normales, ce qui permet de doubler, voire meme tripler l'autonomie de fonctionnement de la bouteille de stockage du protoxyde d'azote. Cette cryosonde adaptable aux techniques endoscopiques et permettant la destruction de cellules malades internes présente des dimensions extrêmement faibles. En effet, la ligne de transfert souple pouvant mesurer jusqu'à deux mètres de long, possède un diamètre maximum de quatre millimètres (le tube capillaire interne mesurant environ 0,8 mmde diamètre), tandis que la partie rigide de la cryosonde (tête plus corps) mesure environ vingt millimètres de long et possède un diamètre maximum de six millimètres. De plus, l'existence d'une ligne de transfert souple, capable d'être utilisée à des pressions élevées de l'ordre de 45 bars et munie d'un échangeur de chaleur à contrecourant 34 permet de véhiculer le fluide à une température voisine de la température ambiante, de façon à ne pas trop gêner le patient. REVENDICATIONS 1. Cryosonde chirurgicale permettant la destruction de cellules malades, par congélation, du type de-celles qui comprennent - un corps rigide (2) muni d'un espace annulaire d'isolement (4) situé entre deux tubes concentriques (6 et 8) ; - une ligne de transfert (10) comprenant deux tubes concentriques, un tube capillaire interne (12) et un tube externe (16) présentant ainsi un espace annulaire (20) situé entre ces deux tubes et dans lesquels peut circuler un fluide réfrigérant, aboutissant à l'une des extrémités du corps (2) de la cryosonde ou il est détendu ;; - une tête froide (22) située à ladite extrémité du corps de la cryosonde, fournissant la puissance nécessaire à la congélation des cellules, caractérisée en ce que - le corps (2) de la cryosonde est muni d'un échangeur de chaleur (24) à contact indirect entre le fluide pouvant circuler à haute pression dans le tube capillaire interne (12) et le fluide pouvant circuler a basse pression dans le tube externe (16). et le corps (2) de la cryosonde. - la ligne de transfert (10) est une ligne de transfert souple dont le tube capillaire interne (12) et le tube externe (16), dans lesquels peut circuler le fluide à une température voisine de la température ambiante, sont capables de résister a des pressions élevées. 2. Cryosonde selon la revendication i, caractérisée en ce que 11 échangeur de chaleur (24) situé al'intérieur du corps (2) de la cryosonde est un échangeur, à contrecourant, dont une partie est en contact avec la tête froide (22). 3. Cryosonde selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le fluide réfrigérant est du protoxyde d'azote (N20) 4. Cryosonde selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la ligne de transfert (10) est munie d'un échangeur de cha#leur (34) à contrecourant entourant tout ou partie du tube capillaire (12) de la ligne de transfert (10 > , situé dans l'espace annulaire (20) correspondant. Cryosonde selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les échangeurs de chaleur (24 et 34) sont constitués par un empilement de disques de grillage (25) conducteur de chaleur. 6. Cryosonde selon l'une quelconque des revendicaitons 1 à 4, caractérisée en ce que l'échangeur de chaleur (24) du corps (2) de la cryosonde est réalisé par un empilement de couches (26 et 28) constituées par une poudre de deux matériaux différents, l'un conducteur, l'autre isolant de la chaleur et placés en alternance. 7. Cryosonde selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la cryosonde comprend une calibration du débit du fluide. 8. Cryosonde selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée entre que la cryosonde comprend une autorégulation du débit du fluide. 9. Cryosonde selon l'une quelconque des revendications I à 8, caractérisée en ce que le tube capillaire interne (12) est réalisé en alliage métallique. 10. Cryosonde- selon la revendication;9, caractérisée en ce que le tube capillaire interne (12) est réalisé en cupronickel. 11. Cryosonde selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le tube externe (16) est réalisé en matière plastique choisie dans le groupe des polyamides et des polytétrafluoroéthylènes. 12. Cryosonde selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que le tube capillaire (12) de la ligne de transfert (10) est situé à l'intérieur de l'échangeur de chaleur (24) situé dans le corps (2) de la cryosonde. 13. Cryosonde selon l'une quelconque des revendications 1 à 5-et des revendications 7 à 11, caractérisée en ce que le tube capillaire (12) de la ligne de transfert (lOb3 est spiralé sur une partie de l'échangeur de chaleur (24) situé à l'intérieur du corps (2) de la cryosonde, 14. Cryosonde selon la revendication 6, caractérisée en ce que les matériaux constituant les couches (26 et 28) sont du cuivre et de l'acier inoxydable, la première couche, en contact avec la tête (22) de la cryosonde étant réalisée en cuivre. 15. Cryosonde selon la revendication 7, caractérisée en ce que la calibration du débit du fluide est obtenue au moyen d'une barre (30) introduite dans le#tube capillaire interne (12) de la ligne de transfert (10) au niveau de la tête (22) de la cryosonde. 16. Cryosonde selon la revendicaiton 7, caractérisée en ce que la calibration du débit du fluide est obtenue par pincement du tube capillaire interne (12) de la ligne de transfert. 17. Cryosonde selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'autorégulation du débit du fluide est obtenue au moyen de deux pièces emboîtées l'une dans l'autre, une première pièce (36) et une deuxième pièce (38) réalisées en matériaux différents et possédant des coefficients de contractions très différents, ces deux pièces (36 et 38) étant emboîtées de façon à laisser une chicane (40) dans laquelle peut circuler le fluide 18. Cryosonde selon la revendication 17, caractérisée en ce que la première pièce (36) est réalisée en invar. 19. Cryosonde selon l'une quelconque des revendications 17 et 18, caractérisée en ce que la deuxième pièce (38) est réalisée en matière plastique. 20. Cryosonde selon l'une quelconque des revendications 17 et 18, caractérisée en ce que la deuxième pièce (38) est réalisée en aluminium. 21. Cryosonde selon l'une quelconque des revendications 17 et 18, caractérisée en ce que la deuxième pièce (38) est réalisée en laiton.