Brevet FR2590154A1 — publié le 19870522

La présente invention concerne les instruments chirurgicaux, et plus spécialement les bistouris ultra- soniques cryogéniques. L'invention peut être mise en oeuvre pour l'exécution d'opérations chirurgicales sur des tissus mous et des organes parenchymateux, tels le foie, le pancréas, les reins, les poumons, la rate, ainsi qu'en neurochirurgie. On connaît des instruments chirurgicaux ultra- soniques cryogéniques, notamment des sondes, qui comportent un mécanisme de raccordement de la partie active et d'une source d'oscillations ultrasoniques, une enveloppe qui laisse passer un agent frigorigène et qui est disposée entre l'embase de l'instrument et la source d'oscillations ultra- soniques, et un gicleur monté à l'entrée de l'agent frigo- rigène dans l'instrument (cf, Certificat d'auteur d'U.R.S.S. n 460 869, Cl. Int. A61D 7/00, 1975, Bulletin n 7, A. Pissarevski et al. ). Cet instrument n'est pas utilisable pour l'exécution des opérations chirurgicales, car il n'assure pas l'incision des tissus. On connaît un bistouri ultra-sonique cryogénique qui comporte: un boîtier renfermant une source d'oscillations ultra-sonique; une lame raccordée à la source d'oscillations ultra-soniques par l'intermédiaire d'un transmetteur ou transformateur; et un échangeur de chaleur tubulaire pour l'admission à la lame d'un agent frigorigène et son évacua- tion. L'échangeur de chaleur est réalisé sous forme d'un tube en U, monté de façon à assurer un contact thermique avec la surface latérale de la lame et raccordé aux tubulures d'amenée et d'évacuation de l'agent frigorigène par l'inter- médiaire de soufflets situés dans une zone d'onde station- naire prenant naissance lors du raccordement de la lame à la source d'oscillations ultra-soniques, les tubes de l'échangeur de chaleur étant exécutés convergents dans le sens du tranchant du bistouri (cf. Certificat d'auteur d'U.R.S.S. n 825 056, Cl. Int. A61F 17/36, 1981, Bulletin n 16, L. Paramonova et al.). Les inconvénients du bistouri ultra-sonique cryogé- nique en question résident dans son faible effet hémostatique et sa faible vitesse de dissection du tissu lors des opéra- rations sur des tissus mous et des organes parenchymateux - le foie, le pancréas -, en raison de la puissance frigorifique insuffisante de l'échangeur de chaleur tubulaire en U. Ces inconvénients sont dus au fait que la lame est en contact thermique direct avec le transmetteur ou transformateur à l'endroit de leur raccordement. Une partie considérable de la chaleur dégagée par le transformateur et la source d'oscillations ultra-soniques est alors transmise à la lame par suite des grandes pertes de transformation de l'énergie électrique en énergie mécanique ultra-sonique, d'o l'élévation de la température de la lame. La conséquence en est que la puissance frigorifique de l'échangeur de chaleur en U, qui est en contact thermique non seulement avec la lame mais encore avec l'organe opéré, par exemple le foie, abondamment alimenté en sang, se révèle insuffisante, surtout en cas d'opérations prolongées, ce qui provoque l'adhésion du tissu à la lame, un abaissement de la vitesse de dissection du tissu et un affaiblissement de l'effet hémostatique. En outre, la forme en U de l'échangeur de chaleur, avec ses tubulaures d'amenée et d'évacuation de l'agent frigorifique séparées l'une de l'autre, rend l'instrument encombrant et, par conséquent, difficilement maniable. L'invention propose un bistouri ultra-sonique cryogénique, avec lequel, en modifiant l'échange de chaleur et le rapport entre l'intensité de l'échange de chaleur et celle des oscillations ultra-soniques, on évite l'adhésion des tissus disséqués à la lame du bistouri, tout en mainte- nant la vitesse de dissection du tissu. Un bistouri ultra-sonique cryogénique selon l'inven- tion comporte un boîtier dans lequel est montée une source d'oscillations ultra-soniques, une lame raccordée à la source d'oscillations ultra-soniques par l'intermédiaire d'un trans- metteur ou d'un transformateur, et un échangeur de chaleur tubulaire pour l'admission à la lame d'un agent frigorigène et son évacuation, l'échangeur de chaleur tubulaire étant réalisé sous forme d'au moins deux tubes coaxiaux communi- quant entre eux, et le transformateur étant raccordé au tube extérieur de l'échangeur de chaleur tubulaire afin d'imprimer à ce tube des oscillations ultra-soniques. Selon une variante, le transformateur est réalisé sous forme d'un corps creux de révolution ayant un conduit débouchant dans lequel est disposé coaxialement le tube extérieur de l'échangeur de chaleur tubulaire, le transfor- mateur revêtant, par exemple, l'aspect d'un tronc de cône creux, dont la grande base est raccordée à la source d'oscil- lations ultra-soniques et la petite base est rendue solidaire du tube extérieur de l'échangeur de chaleur tubulaire afin d'imprimer à la lame des oscillations ultra-soniques. Selon une autre variante, dans le tube extérieur de l'échangeur de chaleur tubulaire on pratique une fente longitudinale dans les lèvres de laquelle on encastre de façon hermétique la lame, la surface de celle-ci, tournée vers l'intérieur du tube extérieur, étant réalisée sous forme d'un peigne ayant au moins une rangée de dents. Selon encore une autre variante, les trous du tube intérieur de l'échangeur de chaleur tubulaire sont orientés du côté du peigne de la lame. Selon une dernière variante, on branche sur la source d'oscillations ultra-soniques un capteur d'oscilla- tions ultra-soniques, disposé à l'intérieur du boîtier et assurant la régulation de la fréquence des oscillations ultra-soniques, et on positionne ce capteur d'oscillations ultra-soniques dans la zone internodale (zone d'élongation non nulle) de l'onde ultra-sonique produite par la source d'oscillations ultra-soniques. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs variantes de réalisation et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 représente la vue d'ensemble d'un bistouri ultra-sonique cryogénique selon l'invention, en coupe longitudinale; - la figure 2 est la coupe suivant la ligne II-II de la figure 1. Le bistouri ultra-sonique cryogénique de l'invention comporte un boîtier 1, une source 2 d'oscillations ultra- soniques, disposée dans le boîtier 1, équipée d'une bobine 3 d'excitation entourant un élément 4 magnétostrictif tubulaire. A la source 2 est connecté un transmetteur ou trans- formateur 5 réalisé sous forme d'un corps creux de révolution. Selon une variante préférée, le transformateur a la forme d'un tronc de cône creux dont la grande base 6 est raccordée à la source 2. A l'intérieur du boîtier 1, dans une ouverture débouchant du transformateur 5, est disposé un échangeur 7 de chaleur, tubulaire, pour l'admission et l'évacuation d'un agent frigorigène. Il est formé d'au moins deux tubes 8, 9 coaxiaux,communiquant entre eux, le tube extérieur 8 étant raccordé à la petite base 10 du transmetteur 5 en vue d'imprimer à ce tube 8 les oscillations ultra-soniques fournies par la source 2. Le nombre de tubes constituant l'échangeur de chaleur 7 peut être supérieur à deux, selon les exigences auxquelles doit répondre la puissance frigorifique de l'échangeur de chaleur 7. Les dessins annexés représentent une variante de réalisation de l'échangeur de chaleur 7 avec deux tubes 8, 9 mais on peut aussi utiliser efficacement ces tubes au nombre de trois, quatre ou davantage, qui ne sont plus forcé- ment coaxiaux mais d'axes parallèles. Dans le tube extérieur 8 de l'échangeur de chaleur 7, sur la portion dépassant hors du boîtier 1, est pratiquée une fente longitudinale, dans les lèvres de laquelle est encastrée de façon hermétique une lame 11 (fig. 2). La surface de la lame 11 (fig. 2), orientée vers l'intérieur du tube 8, est formée d'un peigne 12 ayant au moins une rangée de dents alignées parallèlement à l'axe du tube 9, en vue d'augmenter la surface de contact entre la lame 11 et l'agent frigorigène. A titre d'exemple, le peigne 12 est réalisé avec trois rangées de dents, comme on le voit sur la figure 2. Dans le tube intérieur 9 de l'échangeur de chaleur 7, au niveau du peigne 12 et en face de lui, sont pratiqués des trous 13 de passage de l'agent frigorifique, par exemple régulièrement répartis sur une génératrice parallèle à l'axe du tube 9. Le tube intérieur 9 (fig. 1) et le tube extérieur 8 de l'échangeur de chaleur 7 sont raccordés à des tubulures 14 et 15 d'admission et d'échappement du liquide frigorigène par l'intermédiaire de soufflets respectivement 16 et 17. Sur la source 2 (fig. 1) est branché un capteur 18 d'oscillations ultrasoniques, disposé à l'intérieur du boîtier 1 et assurant la régulation de la fréquence des oscillations ultra-soniques. On a évidemment intérêt à positionner le capteur 18 dans une zone internodale (zone d'élongation non nulle ou "ventre" de vibration) de l'onde ultra-sonique issue de la source 2. Le boîtier 1 est rendu hermétique au moyen d'un couvercle 19, muni de garnitures 20, disposé entre la paroi interne du boîtier et la paroi externe du tube 15 et coiffant le tube 4. Dans la variante représentée au dessin, la lame 11 est fixée de façon que le tranchant 21 soit externe. Le bistouri ultra-sonique cryogénique est préparé au service de la manière suivante. L'agent cryogénique (liquide) est admis dans l'échangeur de chaleur 7 par la tubulure d'admission 14 à travers le soufflet 16 selon la direction de la flèche 22. Il suit le tube 9 intérieur de l'échangeur et arrive par les trous 13, sur les dents du peigne 12 de la lame 11. Le mélange vapeur-liquide réchauffé est évacué de l'échangeur de chaleur 7 par son tube extérieur 8 à travers le soufflet 17 et la tubulure 15 selon la direction des flèches 23. Le temps indispensable pour qoe le bistouri ultra- sonique cryogénique, atteigne la température de service, si on utilise de l'azote liquide ayant une température de 80 K, est de 3 à 5 mm, la pression effective dans le réservoir d'alimentation étant de 0,2-10 à 0,5-105 Pa. Au cours du refroidissement, la lame 11 se couvre d'abord de givre, et, dès que la température de 80 X est atteinte, il se produit sur elle une liquéfaction de gaz atmosphérique, ce qui entraine la formation d'un mince film d'air liquide sur le tube extérieur 8 de l'échangeur de chaleur 7 dépassant hors du boîtier 1 et sur la lame 11 encastrée de façon hermétique dans les lèvres de la fente longitudinale prévue sur ce tube 8. Dès que la température de service est établie, on met en route la source 2 d'oscillations ultra-soniques. La fréquence de cette source 2 est réglée de façon automa- tique pour correspondre au niveau de résonance à l'aide du capteur 18 d'oscillations ultra-soniques, ce qui permet d'obtenir une amplitude maximale des vibrations de la lame 11, de supprimer l'adhésion des tissus à la lame 11, d'améliorer l'effet hémostatique. On procède ensuite à l'intervention chirurgicale. Lors des opérations sur des tissus mous et des organes parenchymateux, la température de régime de la lame 11 n'est pas supérieure à 120 K, car l'afflux, à la lame 11, du froid provenant de l'échangeur de chaleur 7 est plus intense que l'afflux de chaleur provenant de l'organe opéré sur cette lame 11. Un effet hémostatique prononcé est observé même en cas d'introduction complète de la lame 11 dans l'organe à opérer. Alors, le tissu qui est en contact avec la portion du tube 8 extérieur de l'échangeur de chaleur 7, qui dépasse hors du boîtier 1 et porte la lame 11 encastrée, se refroidit le plus rapidement. La vitesse de dissection est réglée en faisant varier le débit (par la pression) de l'agent frigorifique, en supprimant ainsi l'adhésion du tissu de l'organe opéré à la lame 11, ce qui permet d'exécuter la dissection des tissus par le bistouri ultra-sonique cryogénique de l'invention à une vitesse de dissection assurée par un bistouri ordinaire, même en cas d'opérations de longue durée sur des organes tels que le foie et le pancréas. Grâce au fait que la lame 11 est encastrée de façon hermétique dans les lèvres de la fente longitudinale du tube extérieur 8 de l'échangeur de chaleur 7 dépassant hors du boîtier i et que son côté orienté vers l'intérieur du tube 8 de l'échangeur de chaleur est réalisé sous forme d'un peigne 12 à plusieurs rangées de dents orientées du côté du tube intérieur 9 de l'échangeur de chaleur 7, percé de trous 13 tout au long de la portion correspondant à la longueur du peigne 12, il se produit un refroidissement plus efficace de la lame 11 du bistouri ultra-sonique cryogénique par suite de l'accroissement de la surface d'échange de chaleur entre l'agent frigorigène et la lame 11. En outre, le capteur 18 monté sur la source 2 d'oscillations ultra- soniques dans une zone internodale de l'onde ultra-sonique émise par cette source assure la possibilité d'une régula- tion automatique de la fréquence de la source 2 d'oscillations ultrasoniques au cours de son fonctionnement et, entraîne, par suite de la réduction des pertes de transformation de l'énergie électrique en énergie mécanique ultra-sonique, une réduction des 2/3 aux 4/5 du dégagement de chaleur par le transformateur 5, c'est-à-dire une diminution de l'afflux de chaleur vers la lame 11. Le tissu de l'organe opéré n'adhère alors pas à la lame 11, la vitesse de dissection du tissu augmente, l'effet hémostatique est amélioré. La réalisation de l'échangeur de chaleur 7 sous forme de tubes 8 et 9 coaxiaux, l'un extérieur et l'autre intérieur, disposés dans le conduit débouchant du transformateur 5, réduit l'encombrement du bistouri, ce qui le rend plus maniable et permet d'éviter la lésion'des tissus de l'organe parenchymateux lors de l'intervention chirurgicale. On supprime en plus l'adhésion des tissus à la lame 11, accroit la vitesse de dissection, pare au danger de complications postopératoires. Le bistouri ultra- sonique cryogénique a été étudié dans des expériences sur douze chiens auxquels on a fait des résections du foie de différentes importances. On a établi dans ces expériences que le bistouri en question, dès que la température de régime est atteinte, permet de disséquer les tissus à une vitesse qui pst celle d'un bistouri ordinaire, en supprimant l'adhésion des tissus à la lame 11 et en arrêtant l'hémorragie des vaisseaux d'un diamètre allant jusqu'à 2 mm. On a effectué en clinique humaine, à l'aide du bistouri ultra-sonique cryogénique, sept résections du foie (ablation de portions et de moitiés de l'organe) et des opérations rendues nécessaires par des maladies parasitaires (alvéococcose, échinococcose), des tumeurs et des abcès. Les résultats de ces opérations ont confirmé les données expé- rimentales relatives aux performances du bistouri. Les malades ont aisément supporté les interventions chirurgicales et se sont rétablis sans complications. On a constaté au cours des opérations un effet hémostatique prononcé (arrêt de l'hémorragie parenchymateuse). La durée de l'hospitalisa- tion a été réduite. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. - REVENDICATIONS - 1. Bistouri ultra-sonique cryogénique comportant un boîtier (1) dans lequel est montée une source (2) d'oscil- lations ultra-soniques, une lame (11) raccordée à la source (2) d'oscillations ultra-soniques par l'intermédiaire d'un transmetteur (5), et un échangeur de chaleur (7),tubulaire, pour l'admission à la lame d'un agent frigorifique et son évacuation, ledit bistouri étant caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur (7) tubulaire est réalisé sous forme d'au moins deux tubes (8, 9) coaxiaux communiquant entre eux et que le transmetteur (5) est raccordé au tube extérieur (8) de l'échangeur (7) de chaleur tubulaire en vue de lui imprimer les oscillations ultra-soniques issues de la source (2). 2. Bistouri ultra-sonique cryogénique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le transmetteur (5) est réalisé sous forme d'un corps de révolution évidé dans l'ouverture débouchante duquel est disposé coaxialement le tube extérieur (8) de l'échangeur de chaleur (7) tubulaire. 3. Bistouri ultra-sonique cryogénique selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le transmetteur (5) est réalisé sous forme d'un tronc de cône dont la grande base (6) est raccordée à la source (2) d'oscillations ultra-coniques, alors que la petite base (10) est rendue solidaire du tube extérieur (8) de l'échangeur (7) de chaleur tubulaire. 4. Bistouri ultra-sonique cryogénique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que dans le tube extérieur (8) de l'échangeur (7) de chaleur tubulaire est pratiquée une fente longitudinale dans les lèvres de laquelle est encastrée de façon hermétique la lame (11). 5. Bistouri ultra-sonicue cryogénique selon la revendication 4, caractérisé en ce que la surface de la lame (11) orientée vers l'intérieur du tube extérieur (8) de l'écnangeur (7) de chaleur tubulaire est formée d'un peigne (12) ayant au moins une rangée de dents. 6. Bistouri ultra-sonique cryogénique selon la revendication 5, caractérisé en ce que des trous (13) sont pratiqués dans le tube intérieur (9) de l'échangeur de chaleur (7) tubulaire et orientés du côté du peigne (12) de la lame (11). 7. Bistouri ultra-sonique cryogénique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'à la source (2) d'oscillations ultra-soniques est connecté un capteur (18) d'oscillations ultra-soniques disposé à l'intérieur du bottier (1) et assurant la régulation de la fréquence des oscillations ultra-soniques. 8. Bistouri ultra-sonique cryogénique selon la revendication 7, caractérisé en ce que le capteur (18) d'oscillations ultra-soniques est positionné dans une zone internodale de l'onde ultra-sonique issue de la source (2) d'oscillations ultra-soniques.