Brevet FR2584916A1 — publié le 19870123

La présente invention concerne un appareii de cure- tage ou d'exérèse de tissus biologiques par un instrument vibrant à des fréquences uitrasonores, associé h un ou h des fiuides irrigants mis en cavitation et absorbé(s) par un systàme d'aspiration coaxial. Des appareils utilisant les ultrasons pour le trai- tempnt des surfaces ont été proposés depuis longtemps. C'est ie cas dans l'industrie, comme dans le domaine médical, notamment en chirurgie dentaire. L'extrême rapidité des lq vibrations ultrasonores transmises à un instrument permet- tent de détacher et de réduire, en fines particules, des drpôts tels que ie tartre. Un tel appareil est d'autant plus efficace que l'on peut iji adjoindre une projection de fluide ou de poudre r5 dbrasive, venant éroder la partie à détacher qui peut être ensuite récupérée paf un système d'aspiration. Une telle combinaison de moyens h savoir projection de particuies ou de fluide(s), ultrasons appiiqués un outii et aspiration, est d'ailieurs décrite dans le brevet UJS-2 874 470. Ce brevet fait état de l'intérêt de cette combinaison, pour son efficacité ainsi que pour ses avanta- ges ergonomiques. La présente invention reprend ia combinaison de ces moyens, irriqation et aspiration, en adoptant pour chacune de ces fonctions une configuration coaxiaie teiie que i'on peut ia voir figurer dans le brevet US-2 7?9 859 qui décrit jn appareil dentaire, ou dans le brevet 3 089 790, qui dé- crit un appareii de nettoyage à ultrasons, avec irrigation et aspiration coaxiales. Ii existe bien, dans le domaine chirurgicai, des appireils reprenant de ia même manière ce type de configura- tion et utiiisant ia même combinaison de moyens. Toutefois, cas appareils connus sous ie nom d'aspirateurs chirurgicaux à utrasons présentent un certain nombre d'inconvénients. $ PD'une part, ia pibce à main n'intègre pas entière- ment ies circuits des fluides notamment le conduit d'aspira- tion et ie conduit d'irrigation avec pour conséquence une augmeniation exagérée du diamntre de cette pi'ce h main. S1446 Toutt opération ddiicate est rendue ainsi difficile et fati- nante pour l'opérateur. La maqnétostriction utilisée dans ies appareiis connus ne permet pas de remédier h ces incon- vénients. D'autre part, ia technique de l'aspiration chirurgi- caie) ultrasons connue a l'inconvénient d'arracher les tissus dans certains cas, en particulier dans le cas oui l'aspiration est mal r6glie. Inversement, dans d'autres cas, i'effet destructeur est insuffisant et ie procédé prôsentc In des risques pour les tissus adjacents dans le cas d'exérrsP de certaines tumeurs, k>stiques notamment. Dans un tel appareil connu, il n'y a pas d'autre solution, dans ies cas difficiies r4quérant une grande effi- cacité de l'appareil, que ie renforcement de l'aspiration ou dus ultrasons appliqués h i'instrument vibrant unique appeil encore "sonotrode" Dans ce dernier cas, la puissance peut être telle que l'échauffement soit important et que i'ampiitude obtenue à l'extrémité de la sonotrode soit dom- mageabie pour les tissus adjacents et les vaisseaux. 2n A cet effet cet appareii à ultrasons permettant le curetage ou l'exérèse des tissus biologiques par irrigation d'un liquide soumis à la cavitation et par aspiration du tissu désagrégé, comprenant une pièce à main contenant un transducteur lequei est accouplé mécaniquement à un instru- ment vibrant ou sonotrode, est caractérisé en ce que ia pièce h main est traversée de part en part, dans le sens longitudinal, par un conduit d'aspiration relié, d'une part, un raccord d'aspiration se trouvant à l'extrémité posté- rieure de la pièce h main, et, d'autre part, à ia partie 3a interne de la sonotrode d'aspiration. L'appareii suivant l'invention a pour avantages: -d'intégrer les circuits des fluides d'un bout i l'autre de ia pièce à main en offrant ia possibilité d'avoir un diamètre d'aspiration important; -d'aiièger au maximum cette pièce à main qui se pré- sente comme un tube; -d'avoir, grâce au haut rendement de la piézo-.iec- tricité, un échauffement minimal de l'ensembie. Grâce à une adaptation automatique del'ampiitude de ia vibration de ia pièce à main en fonction de la résistance du tissu rencon- tré, ii est possible d'agir efficacement sur toute sorte de tissu. Il est possibie d'utiliser soit des rondeiies en cdramiques piézo-électriques polarisées suivant i'épaisseur, soit un tube en céramique piézo-électrique polarisé radiaie- ment, ce. qui a pour avantage de libérer au maximum l'inté- rieur même du transducteur. Cet avantage permet de pouvoir combiner un ensemble de moyens, dont l'aspiration et i'irri- gation, dans un volume restreint, mais aussi il permet d'int4grer coaxialement d'autres moyens teis une visée en fibre optique et/ou un faisceau laser. L'utilisation de plusieurs sonotrodes fixées sur ie même transducteur permet de moduler l'effet de coupe et 29 d'éviter tout risque de déchirement tissulaire. L'effet de cavitation est important du fait de i'intégration du fluide d'irrigation dans une sonotrode. On décrira ci-aprbs,à titre d'exempies non limita- tifs, diverses formes d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequei: La figure 1 est une vue en coupe axiaie d'un appa- reil suivant l'invention. Les figures 2a, 2b,2c sont des vues en coupe axiaie partieiie de diverses formes d'exécution des parties extrê- 3n mes des sonotrodes. La figure 3 est une vue en coupe axiaie d'une va- riante d'exécution simplifiée d'une pièce à main. La figure 4 est une vue en coupe transversale faite suivant ia ligne IV-IV de la figure 3. La figure 5 est une vue en élévation d'une sonotrode *unique h écoulement longitudinal externe du fLuide d'irri- gation. La figure 6 est une vue en éi5vation schématique d'une variante d'exécution d'une sonotrode à écoulement externe hélicoldai du fiuide d'irrigation. La figure 7 est une vue en élévation schématique d'une autre variante d'exécution d'une sonotrode à écoule- ment longitudinal externe du fluide d'irrigation. La figure 8 est une vue en coupe axiale partielle d'une variante d'exécution de l'appareil. L'appareii suivant i'invention représent6 sur la ]n figure 1 comprend de la manière habituelle une pièce ' main 1 contenant un générateur de vibrations uitrasonores ou transducteur 5 prolongé, à son extrémité avant, par un instrument aliongé 2 soumis h des vibrations uitrasonores axiaies et constitué d'une ou piusieurs sonotrodes coaxia- les. A son extrémité arrière la pièce 5 main 1 porte des raccords à savoir un raccord 3 relid à une source de vide, afin de réaliser une aspiration, et un raccord 4 d'entrée d'un fluide d'irrigation. Le transducteur 5 comprend un tube en céramique piézo-électrique 6 qui est maintenu bloqué entre une partie avant 7, de diamètre relativement grand, et une entretoise 8 bloquée au moyen d'écrous de serrage 9, la pression de ser- rage étant assurée par deux rondelies de précontrainte 10. Le tube piézo-électrique 6 est relié à i'extérieur par des fiis électriques de connexion 11 qui sortent de l'extrémité arrière de ia pièce à main 1. Comme on peut le voir sur la figure 1, la partie centrale du transducteur 5 est creuse et elle permet le passage de part en part, à travers la pièce à main 1, d'un fluide d'irrigation et du courant d'as- 3Rn piration. Dans la forme d'exécution non limitative représen- tée sur la figure 1 le transducteur est traversé axiaiement de part en part par un tube axial d'irrigation 12 qui est reiié, à son extrémité arrière, au raccord 4 d'entrée du fiuide d'irrigation. Ce tube d'irrigation 12 est solidaire de la partie avant 7 du transducteur 5 de manière à être soumis aux vibrations ultrasonores, et ce par l'intermé- diaire d'une pièce de raccordement 13. Cette piece de rac- cordement: 13 est perçée de part en part d'un conduit central et Pile est reliée, à sa partie antérieure, i un tube axiai 14 s'4tendant sur toute la longueur de l'instrument vibrant 2. Ce tube 14 constitue ainsi une sonotrode d'irrigation de 1'appareil. Par aiiieurs le transducteur 5 est traversé de part en part, dans le sens axial, par au moins un conduit d'aspi- ration 15 qui est décalé vers l'extérieur par rapport au tube d'irrigation 12 et qui communique avec le raccord d'as- piration 3. Dans l'exemple illustré sur le dessin le conduit In d'aspiration 15 est constitué par le volume interne du transducteur 5 qui entoure le tube d'irrigationcentral 12. Ce conduit d'aspiration 15 communique, par l'intermédiaire d'au moins un trou 16 percé de part en part dans la pièce de raccordement 13, avec au moins un conduit d'aspiration s'étendant longitudinalement à l'intérieur de la paroi de l'instrument vibrant 2 qui forme la sonotrode d'aspiration. Le conduit interne de la sonotrode d'aspiration 17 est en fait constitué,dans cette forme d'exécution,par le volume en- tourant le conduit central de la sonotrode d'irrigation 14. 2n Dans la partie postérieure de la pièce à main 1 est iogé un bloc de raccordement 18 qui est relié à l'extrémité postérieure du transducteur 5, avec interposition d'un joint d'étanchéité torique 19 et qui est traversé axialement par ia partie postérieure du tube d'irrigation 12 s'étendant jusqu'au raccord d'irrigation 4. Un autre joint d'étanchéité torique 20 est disposé dans le bloc de raccordement 8 autour du tube d'irrigation 12 et ii est maintenu serré par un presse-6toupe 21 traversé par le tube d'irrigation 12 et vissé dans ia partie postérieure du bloc de raccordement 18. 3n Les deux sonotrodes d'irrigation 14 et d'aspiration 17 peuvent se terminer, à ieurs extrémités antérieures, soient dans un même plan transversal comme il est iilustré sur ia figure 2a, soit dans des pians transversaux diffé- rents. Dans le cas illustré sur la figure 2b ia sonotrode d'irrigation interne 14 est en saillie par rapport à la sonotrode d'aspiration externe 17 tandis que la figure 2c montre la disposition inverse dans iaquelie la sonotrode d'aspiration externe 17 s'4tend au-delà de ia sonotrode d'irrigation interne 14. Par aiiieurs on peut voir sur ies figures 2a,2b et 2c que ies parties extrêmes des sonotrodes se présentent sous forme biseautée, ia partie extrême bi- seautée de la sonotrode d'aspiration externe 17 convergeant en direction de l'axe tandis que la partie extrême biseautée de la sonotrode d'irrigation interne 14 a une forme diver- gente. Les positions différentes que peuvent occuper ies sonotrodes l'une par rapport à l'autre, ainsi que ieurs formes, ont des effets différents sur les tissus et ainsi sur l'efficacité de l'appareil. Dans le cas illustré sur ia figure 2a c'est-à-dire lorsque les extrémités des deux sonotrodes sont situées dans un même pian transversal, ii est possible d'obtenir un effet de fragmentation localisée et en surface. Dans le cas iiiustré sur la figure 2b, c'est-à-dire lorsque la sonotrode d'irrigation interne 14 dépasse de ia sonotrode d'aspiration externe 17, les vibrations des deux sonotrodes 14 et 17 sont déphasées entre elles du fait de ieurs diamètres différents ce qui a pour effet d'obtenir avec l'aspiration un phénomène de cisaillement des tissus. Dans le cas illustré sur la figure 2c, c'est-à-dire lorsque la sonotrode d'irrigation 14 est située à l'inté- rieur même de la sonotrode d'aspiration 17, on obtient une véritable lyse tissulaire qui n'altère en rien la coupe séliective de l'instrument vibrant 2 à son extrémité. Grâce à la configuration à deux sonotrodes 14 et 17 qui a été décrite cidessus, on obtient un effet conjugué de deux instruments à vibrations ultrasonores qui renforce la cavitation et évite, pour être très efficace d'avoir à aug- menter la puissance du transducteur ou de l'aspiration. Pour pouvoir libérer la vision du champ opératoire ii est possi- ble de faire en sorte que l'axe de l'instrument vibrant 2 ne soit plus aiigné avec i'axe de ia pièce à main 1, comme ii est représenté sur la figure 1, mais qu'au contraire ii forme avec ceiui-ci un angie pouvant aiier de 0 à 900 avec des pièces d'adaptation intermédiaire à raccorder. On peut égaiement avoir recours à une rallonge intermédiaire droite entre ia pièce à main 1 et l'instrument 2. Les figures 3 et 4 montrent une variante simpiifiée d'une pièce à main i obtenue grâce à l'utiiisation de la piézo-électricité. Dans ce cas le transducteur 5 utilise, h ia piace d'un tube piézo-électrique, un ensemble de pastii- ies 22 montées en série et serrées les unes contre les au- tres aux moyens d'un tirant axial 23 et d'écrous 23a. nu in fait que le transducteur 5 forme un ensemble compact et sans possibilité de passage à travers lui, le conduit d'irriga- tion 24 et le ou les conduits d'aspiration 25 sont prévus, toujours à l'intérieur de la pièce à main 11, mais il'exté- rieur du transducteur 5. Plus particulièrement, comme on peut mieux ie voir sur ia figure 4, les conduits d'aspira- tion 25 et d'irrigation 24 sont logés dans l'espace disponi- ble compris entre le transducteur 5 et la paroi cylindrique 26 de la pièce à main 1. Dans la variante d'exécution iliustrée sur ia figure 5 l'appareil suivant l'invention comprend une sonotrode unique 27 d'aspiration et d'irrigation, qui est accouplée mécaniquement, comme dans les cas précédents, au tranduc- teur iogé dans la pièce à main 1. Cette sonotrode unique 27 présente, sur sa surface latérale, une ou plusieurs rainures longitudinales qui permettent au liquide d'irrigation de cheminer, sous l'effet des ultrasons, jusqu'à l'extrémité de ia sonotrode. A cet endroit le liquide est aspiré à i'in- té-rieur de la sonotrode 27 avec les débris entraînés, et le courant d'aspiration s'écouie axialement à l'intérieur de la nr sonotrode 27 et à travers un conduit dans la pièce h main I jusqu'au raccord d'aspiration. L'aiimentation en iiquide d'irrigation s'effectue au moyen d'une pièce de raccorde- ment annulaire 28 qui est fixée sur ia partie extrême anté- rieure de la pince-: main 1 et qui entoure l'embase de la sonotrode 27, en laissant un passage iibre 29 entre la pièce de raccordement 28 et la base de la sonotrode 27. Ce passage permet au iiquide d'irrigation, qui est amené par un tube 30 d6houchnnt. i i'intérieur de ia pièce de raccordemenrt 2l, de s'écouler sur ies rainures iongitudinaies de ia sonotrode 27 en direction de l'extrémité de ceiie-ci. La figure 6 représente une variante d'exécution d'une sonotrode unique 31 d'aspiration et d'irrigation qui présente, sur sa surface latéraie, au moins un filet héli- coldai 32 canalisant l'écoulement du liquide d'irrigation qui, comme dans le cas précédent chemine, sous l'effet des ultrasons, en direction de l'extrémité de ia sonotrode i1. ln Dans la variante d'exécution iiiustrée sur la figu- re 7 la sonotrode unique d'aspiration et d'irrigation33 comprend une tige creuse, de forme légèrement conique, dont le conduit axial central est relié, è travers la pièce main, au raccord d'aspiration et qui porte, sur sa surface latérale, un ou plusieurs tubes iongitudinaux d'irrigation 34. Dans la variante d'exécution de l'invention repré- sentée sur la figure 8 l'appareii qui a été iiiust.r4 et décrit en référence à la figure 1, est pourvu d'une troi- sième sonotrode coaxiale 35 qui entoure ia sonotrode d'aspi- ration 17, elle-même contenant ia sonotrode d'irrigation 14. Cette troisième sonotrode 35 fait partie intégrante d'une embase 36 qui porte un tube 37 de raccordement à une source de fluide d'irrigation et qui est fixée, par tous moyens appropriés et avec interposition d'un joint d'étanchéité 38, sur la partie antérieure du transducteur 5. Un tel disposi- tif offre l'avantage de permettre i'acheminemant de piu- sieurs liquides de traitement sur une zone à traiter et ce principe est particulièrement intéressant iorsqu'ii est 3n nécessaire de mettre ces liquides en présence au dernier moment. Par aiiieurs i'appareii suivant i'invention permet de transmettre égaiement de part en part, travers ia piece h main 1 et l'instrument vibrant 2, un faisceau de lumière chaude pour obtenir, par exemple, une hémostase immédiate. qn peut utiliser une sonotrode bipolaire a effet diathermi- que ainsi qu'un faisceau laser, chacun de ces effets pou- vant être combin6. 2S84916 REVENDTCATInNS 1.- Appareil à ultrasons permettant le curetage ou i'ex4rse des tissus biologiques par irrigation d'un liquide soumis à la cavitation et par aspiration du tissu désagrégé, comprenant une pièce à main contenant un transducteur lequei est accoupié mécaniquement à un instrument vibrant ou sono- trode, caractérisé en ce que la pièce à main (1) est tra- versée de part en part, dans le sens longitudinal, par un 1il conduit d'aspiration (15,24) relié, d'une part, à un rac- cord d'aspiration (3) se trouvant à l'extrémité postérieure de la pièce à main (1), et, d'autre part, à la partie interne de la sonotrode d'aspiration (17). 2.- Appareil suivant la revendication i caractéri- se en ce que ie ou les conduits d'irrigation (12,25) s'éten- dent longitudinalement de part en part au travers de la pibce h main (1). 3.- Appareii suivant la revendication 2 caractérisé en ce que le conduit d'irrigation (12) s'étend axialement de part en part à l'intérieur du transducteur (5). 4.- Appareil suivant la revendication 2 caractéri- si! en ce que le ou les conduits d'irrigation (25) s'éten- dent longitudinalement dans un espace compris entre le transducteur (5) etla paroi (26) de la pièce à main (1). 5.- Appareii suivant ia revendication 1 caractéri- sé en ce que ie ou les conduits d'irrigation s'étendent sur ja surface d'une sonotrode unique d'aspiration et d'irrigation (27,31,33) et ils sont reiiés h l'intérieur d'une pièce de raccordement (28) qui est fixée sur la partie -P antérieure de ia pièce à main (1) et qui est reliée par un tube '3n) à une source de fluide d'irrigation, la pièce de raccordement (28) délimitant avec i'embase de ia sonotrode (27,31,33) un passage pour ie fiuide d'irrigation vers i'extrAmité antérieure de ia sonotrode. 6.- Appareil suivant ia revendication 5 caractérisé en ce que ia sonotrode (27) porte, sur sa surface latéra- ie, des rainures longitudinaies assurant ie cheminemant du fiuide l'irrigation. In 7.- Appareii suivant la revendication 5 caractérisé en ce que ia sonotrode (31) porte, sur sa surface latéraie, au moins un filet hélicoidai (32) guidant ie cheminement du liquide d'irrigation. 8.- Appareil suivant ia revendication 5 caractérisé en ce que ia sonotrode (33) porte, sur sa surface latéra- le, au moins un tube longitudinal (34) assurant l'écouiement du fluide du liquide d'irrigation. 9.- Appareil suivant i'une queiconque des revendi- cations précédentes caractérisé en ce qu'ii comprend au moins deux sonotrodes coaxiales à savoir une sonotrode d'as- piration externe (17) et une sonotrode d'irrigation interne (14). 10.Appareii suivant la revendication 9 caractérisé en ce qu'il comprend une troisième sonotrode d'irrigation externe (35) entourant la sonotrode d'aspiration (17), dont l'embase (36) est accouplée au transducteur (5) et porte un tube (37) d'alimentation en liquide d'irrigation. 11.- Appareil suivant l'une quelconque des revendi- cations 9 et 10 caractérisé en ce que les extrémités des sonotrodes coaxiales (14,17,35) sont situées dans un même plan transversal ou dans des plans transversaux différents. 12.- Appareil suivant l'une quelconque des revendi- cations précédentes caractérisé en ce que ia pièce à main (1) et l'instrument vibrant (2) sont traversés de part en part, iongitudinalement, par des moyens permettant ia trans- mission, à travers eux, d'un faisceau de lumière chaude et/ou d'éciairage et/ou d'un laser de coupe, de traitement ou d'hémostase. 3n 13.- Appareil suivant i'une queiconque des revendi- cations précédentes caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour poiariser la ou ies sonotrodes de manière à donner un effet d'hémostase.