Brevet FR2511876A1 — publié le 19830304

La présente invention concerne les générateurs micro- ondes, et, plus particulièrement, un applicateur micro-onde por- table pour hyper thermie localisée On sait que les micro-ondes, notamment de fréquences basses, ont des effets très marqués sur la structure des cellul E animales ou végétales, ce qui a conduit à une utilisation clini- que de ces micro-ondes, notamment pour le traitement de tumeurs par effet d'hyperthermie Les dispositifs générateurs micro-onde conventionnels sont généralement sophistiqués et encombrants et d'utilisation délicate Par ailleurs, des résonateurs diélectri. ques de permittivités diverses ont été récemment développés pour la réalisation d'oscillateurs micro-ondes stables. La présente invention a pour objet de proposer un ap- plicateur micro-onde à usage clinique, de dimensions réduites et de faible coût, d'utilisation particulièrement aisée et effi cace, garantissant une très bonne concentration localisée de l'énergie micro- onde dans le tissu biologique à chaufferet n'offrant que de faibles fuites par rayonnement rétrodiffusé. La présente invention a pour autre objet de proposer un applicateur microonde pour hyperthermie localisée de ce type, offrant la possibilité de travailler à des fréquences basses, 25118 ? 6 nonobstant des dimensions globales restreintes de l'applicateur, et assurant ainsi une meilleure pénétration de l'énergie micro- onde dans les tissus biologiques. Pour ce faire, selon une caractéristiquede la pré- sente invention, l'applicateur micro-onde comprend un bottier de blindage métallique cylindrique creux définissant une cham- bre interne débouchant par une extrémité de travail ouverte, un résonateur diélectrique cylindrique, disposé coaxialement dans la chambre interne et ayant une première extrémité axiale s'étendant au voisinage de cette extrémité ouverte du bottier, parallèlement à celle-ci, et des moyens commandables d'excita- tion du résonateur, comprenant un élément détendant dans la chambre au voisinage du résonateur. Selon une autre caractéristique de la présente inven- tion, le résonateur est réalisé en un matériau à forte permit- tivité et est mis en oeuvre de préférence dans les modes TE O jp et E Hlîp D'autres caractéristiques et avantages de la présen- te invention ressortiront de la description suivante d'un mode de réalisation, donné à titre illustratif mais nullement limi- tatif, faite en relation avec les dessins annexés, sur lesquels La figure 1 est une vue schématique en coupe longi- tudinale d'un applicateur micro-onde selon l'invention; et Les figures 2 et 3 représentent les allures de l'amplitude du champ électrique rapporté aux dimensions trans- versales du résonateur fonctionnant dans les modes TE Olp et EH 11 p, respectivement. Comme représenté, sur la figure 1, l'applicateur micro-onde selon l'invention comprend un bottier métallique de blindage 1, par exemple en aluminium, de faibles dimensions et aisément manoeuvrable manuellement, définissant une chambre interne également cylindrique 2 communiquant avec l'extérieur par une extrémité ouverte 3 du bottier et fermée à son autre extré- mité par un élément de couvercle 4 dont le réglage permet l'a- daptation d'impédance de l'applicateur Dans la chambre inté- rieure 2 est disposé, coaxialement à celle-ci, un résonateur diélectrique cylindrique 5, de plus petites dimensions et à forte permittivité, par exemple en céramique Sn, Zr T (x= 0,5/0,34) développé par la société dite Thomson CSF. Le résonateur 5 est supporté dans le bottier 1, par l'inter- médiaire d'une bague annulaire 6 en poly-tétrafluoréthylène (PTFE) au voisinage d'une de ses extrémités axiales de façon à avoir la face frontale 7 de cette extrémité axiale s'éten- dant au voisinage du plan de l'ouverture 3 de la chambre 2, parallèlement à ce dernier. sans la chambre 2 est également disposé un piston coulissant de courtcircuit 8, relié à la bague support 6 par des entretoises longitudinales 9 s'étendant à distance de la périphérie du résonateur 5 Le piston 8 est relié à une vis de manoeuvre et de réglage 10 accessible de l'extérieur, du côté de la face arrière de l'applicateur, pour régler la posi- tion, dans le bottier 1, de l'équipage du piston et du résona- teur Une sonde d'excitation 11, reliée à un dispositif oscil- lateur micro-ondes (non représenté >,est disposée dans l'espace annulaire entre la périphérie du résonateur cylindrique 5 et la paroi latérale adjacente du bottier 1. Selon une caractéristique de la présente invention, le couplage de mise en oeuvre du résonateur diélectrique est déterminé pour que celui-ci soit excité dans l'un ou l'autre des modes TE et EH, dont l'allure de l'amplitude du champ électrique E est donnée sur les figures 2 et 3 en référence par rapport à la surface d'application active S de l'applica- teur Comme on le voit, le mode TE 01 p permet de chauffer pré- férentiellement le pourtour d'une tumeur sur laquelle est centré l'applicateur, tandis que le mode EH concentre la llp chaleur sur la partie centrale de la tumeur On notera, à ce propos, qu'en imprimant un mouvement de balayage à l'applica- teur excité sur le mode TE Olpo il est également possible de chauffer la partie centrale d'une tumeur. Comme également représenté sur la figure 1, l'ex- trémité ouverte 3 du boîtier 1 est entourée par une collerette annulaire 12, avantageusement formée d'une seule pièce avec le corps du boîtier 1 et de diamètre extérieur choisi pour éliminer les fuites micro-ondes. La fréquence de travail de l'applicateur dépend de ses dimensions, de la permittivité du résonateur diélectrique ainsi que du mode de fonctionnement choisi Conformément àla présente invention, l'utilisation d'une forte permittivité pour le matériau électrique du résonateur permet une très bonne concentration de l'énergie micro-onde dans le tissu biologique à chauffer et de faibles fuites par rayonnement rétrodiffusé De plus, avec cet agencement, il est possible de travailler à des fréquences bas- ses (inférieures à 1 G Hz) en conservant des dimensions d'applica- teurs compatibles avec la taille des tumeurs à traiter La possi- bilité de travailler à des fréquences basses permet en outre une meilleure pénétration de l'énergie micro-onde dans les tissus biologiques. On soulignera par ailleurs, ici, la possibilité de créer-, dans des tissus biologiques, des zones de champs formés par l'interférence du rayonnement de deux applicateurs du type de celui représenté sur la figure 1. Quoique la présente invention ait été décrite en relation avec un mode de réalisation particulier, elle ne s'en trouve pas limitée, mais est au contraire susceptible de modifi- cations et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 App cateur micro-onde pour hyperthermie loca- lisée, caractérisé en ce qu'il comprend un bottier de blin- dage métallique cylindrique creux ( 1) définissant une chambre interne ( 2) débouchant axialement par une extrémité ouverte ( 3) du bottier, un résonateur diélectrique cylindrique ( 5) disposé coaxialement dans la chambre intérieure ( 2) et ayant une première extrémité axiale ( 7) s'étendant au voisinage de l'extrémité ouverte ( 3) du bottier ( 1), parallèlement à celle- ci, et des moyens commandables d'excitation du résonateur ( 5) comprenant un élément ( 11) s'étendant dans la chambre interne ( 2) au voisinage du résonateur ( 5). 2 Applicateur selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le résonateur ( 5) est supporté, au niveau de sa première extrémité ( 7), dans la chambre interne ( 2) au moyen d'une bague ( 6) en matériau plastique. 3 Applicateur selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un piston de court-circuit ( 8) monté à coulissement commandable dans la chambre interne ( 2), à distance axiale de la seconde extrémité axiale du résonateur ( 5). 4 Appl*cateur selon la revendication 3, caractéri- sé en ce que le piston ( 8) est relié ( 9) à la bague support ( 6). Applicateur selon la revendication 3 ou la reven- dication 4, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen d'action- nement ( 10) accessible de l'extérieur du bottier pour déplacer sélectivement le piston ( 8). 6 Applicateur selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la bague support ( 6) est en polytétrafluo- réthylène. 7 Applicateur selon l'une des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que le résonateur est excité dans le mode TE Olp. 8 Applicateur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le résonateur ( 5) est excité dans le mode E Hli 9 Applicateur selon l'une des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que le bottier ( 1) comprend une collerette annulaire ( 12) s'étendant autour de son extrémité ouverte ( 3). Applicateur selon l'une des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que le résonateur ( 5) est en cérami- que à forte permittivité.