Brevet FR2623317A1 — publié le 19890519

La présente invention concerne un dispositif simulant l'action du coeur destiné à diverses applications dans le cadre du diagnostic médical. Les mouvements et les variations de volume des cavités cardiaques sont traditionellement étudiés en cardiologie par les moyens de 1'Imagerie Hédicale (Hédecine Nucléaire, Padiologie conventionelle et numérique, Echographie etc.), soit pour juger directement de l'état de fonctionnement du coeur, soit pour déduire, par des calculs portant sur leurs amplitudes et variations, la valeur de certains indices numériques utiles au médecin. La mise en oeuvre de ces techniques .nécessite, généralement, 1' injection de moyens de contraste dans le système circulatoire sanguin du patient. Cela rend difficile le réglage et la vérification des dispositifs examen ainsi que la formation des personnels ayant à les utiliser, dans la mesure où, il n'est pas toujours souhaitable d'injecter de tels produits à un sujet sain à ces seules fins. Pour satisfaire à ces besoins on utilise des dispositifs dont le mouvement de certaines parties simule celui d'une ou plusieurs cavités du coeur. Les réalisations connues sont imparfaites : soit qu' elles n' effectuent pas une véritable modification du volume des cavités cardiaques simulées, soit qu'elles n'offrent pas la possibilité de simuler simultanément, dans leur relation temporelle et quantitative les mouvements des oreillettes et des ventricules, soit, notamment dans le cas des examens mettant en oeuvre les traceurs radioactifs, qu' elles ne permettent pas d'isoler les moyens de contraste des dispositifs destinés à actionner les mouvements du dispositif. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients. Il est constitué par un boitier étanche et rigide séparé en deux cavités principales au moyen d'une paroi rigide qui comporte, elle-même, une troisième cavité centrale et au moins partiellement élastique, recevant une quantité de solution de liquide de contraste proche de la contenance d'un ventricule cardiaque, disposée en sorte que son volume puisse, en tout ou partie, être déplaeéf vers l'intérieur de l'une ou l'autre des cavités principales grâce aux déformations qu' elle peut subir. Les deux cavités principales, remplies de liquide, communiquent avec des moyens de pompage, éventuellement par l'intermédiaire de tuyaux, en sorte que lton puisse, lors du fonctionnement, injecter dans 1' une d' entre-elles une quantité de liquide supplémentaire correspondant à la fraction du volume de la cavité centrale que l'on souhaite déplacer d'une cavité principale vers l'autre tout en aspirant simultanément le même volume de l'autre cavité principale. Un tel pompage, alternativement répété, imprime à la cavité centrale des déformations qui simulent de façon volumique et quantitative le remplissage et la vidange alternatifs des cavités cardiaques. Il est possible d'effectuer le pompage avec des amplitudes et à des débits tels qu'ils impriment à la cavité centrale des mouvements proches des mouvements des cavités cardiaques saines ou malades. Selon une forme de réalisation préférentielle, les tuyaux réunissant les cavités principales à l'extérieur sont fermés, eux-mêmes, par des volumes déformables, par exemple, en forme de soufflet. Dans ce dernier cas il est possible d'obtenir l'effet désiré en imposant à ces soufflets des variations de volume équivalentes. à la fraction de volume de liquide de contraste que l'on souhaite faire passer d'une cavité principale à l'autre. Une telle action peut être obtenue, par exemple par le jeu d'une bielle actionnée par un dispositif rotatif. Dans une autre réalisation, l'une des deux cavités principales est en communication avec un système cylindre-piston soumis à un mouvement alternatif, grâce à un dispositif de bielles actionné par un organe rotatif dont la vitesse de rotation peut être programmé par l'opérateur, alors que l'autre cavité principale est reliée à un volume déformable, par exemple, en forme de soufflet. Dans toutes les réalisations précédentes il est possible d'adjoindre au système des circuits électriques, connus de l'homme de l'art, qui délivrent des signaux électriques de commande pouvant être reçus par les instruments de diagnostic médical qui utilisent le dispositif objet de l'invention. Dans toutes les réalisations précédentes, la vitesse de rotation de l'organe moteur peut varier de façon continue pendant la durée de chaque révolution en sorte que le variation du volume de la cavité centrale transféré d'une cavité principale à l'autre soit similaire aux variations instantanées de débit rencontrées dans les cavités cardiaques. Dans une réalisation du dispositif selon l'invention, les variations de débit ci-dessus sont obtenues en utilisant comme organe moteur un moteur électrique pas-à-pas alimenté-par des impulsions dont la cadence varie pour obtenir 1' effet voulu. Dans une autre réalisation du dispositif selon l'invention les variations de cadence de pompage sont obtenues par 1' effet d'une camme dont la forme est telle que l'effet qu'elle produit soit à tout instant proportionnel au débit d'un ventricule cardiaque. Dans une autre réalisation du dispositif selon l'invention les parties élastiques de la cavité centrale comportent des non-uniformités de forme ou d'élasticité en sorte qu'elles puissent pendant, le fonctionnement du dispositif, simuler des disfonctions du mouvement des cavités cardiaques. La figure 1 représente en coupe le dispositif selon l'invention. La figure 2 représente en coupe une variante du dispositif selon l'invention La figure 3 représente en coupe une autre variante du dispositif selon l'invention Le dispositif représenté sur la figure 1 comporte un boitier étanche et rigide (1) séparé en deux cavités principales (2) et (3) par une paroi rigide (4) qui comporte la cavité partiellement élastique (5) destinée à recevoir une solution de liquide de contraste adaptée à l'appareil de diagnostic médical dont on veut vérifier les performances, ou à l'usage duquel on souhaite former du personnel. Les cavités (2) et (3) communiquent à l'extérieur par des tuyaux souples (6) et (7) terminés eux#mêmes par des volumes déformables en forme de soufflet (8) et (9); les cavités (2) et (3),les tuyaux (6) et (7) et les soufflets (8) et (9) sont remplis d'un liquide. Un système de bielles (~0) est relié par un excentrique (11) à un moteur électrique pas-à-pas (12) alimenté en impusions électriques de cadence variable et règlable par un système électrique (13). iG L'excentrique (11) comporte une protubérance (14) qui actionne un interrupteur (15) en relation avec un système électrique (16). La rotation du moteur (12) entraine l'excentrique (il) qui actionne le système de bielles (10). Celui-ci comprime alternativement l'un des soufflets (8) ou (9) chassant du liquide vers l'une des cavités (2) ou (3) à travers l'un des tuyaux (6) ou (7). Sous l'effet de la surpression ainsi créee dans l'une des cavités (2) ou (3), la cavité centrale, partiellement élastique (5) est déformée, déplaçant une partie du volume de la solution de liquide de contraste qu'elle contient vers l'autre des cavités (2) ou (3); l'excès de liquide contenu dans cette dernière cavité se trouve rejeté vers le soufflet (8) ou (9) à travers le tuyau (6) ou (7) correspondant, il vient dilater le soufflet (S) ou (9) qui n est pas soumis à la compression. Lors de la poursuite de la rotation de l'excentrique (11) sous l'effet du moteur (12) le phénomène s'inverse, puis se reproduit de façon cyclique, en sorte que la déformation de la cavité (5) reproduit des mouvements voisins de ceux des cavités (oreillette et ventricule) d'un coeur en fonctionnement. La vitesse angulaire du moteur pas-à-pas (12) est régie par la cadence des impulsions électriques délivrées par le système (13), elle est telle que le débit de liquide dans les tuyaux (6) et ;7) imprime aux mouvements de la cavité (5) une amplitude instantanée similaire à celle des mouvements des cavités cardiaques. A chaque cycle, l'excentrique (11) vient fermer brièvement l'interrupteur (12); sous l'effet de cette fermeture le système électrique (16) délivre des signaux de commande pouvant être reçus par les instruments de diagnostic médical qui utilisent le dispositif objet de l'invention. Dans la forme de réalisation selon la figure 2 , l'une des cavités (3) est en liaison à travers le tuyau (7) avec un système de cylindre (17) et de piston (18) soumis à un mouvement alternatif grâce à un levier (19) articulé sur un excentrique (11) mupar le moteur (12), alors que l'autre cavité (2) est reliée elle directement à un soufflet (9) destiné à absorber les variations de volume engendrées par le fonctionnement du dispositif. Dans la forme de réalisation selon la figure 3 le piston (18) est mû par l'intermédiaire d'une camme (20) dont la forme est telle que 1' effet qu'elle produit soit à tout instant proportionnel au débit d'un ventricule cardiaque. Un ressort (21) tend à appuyer en-permanence la tige (22) sur la camme (20). Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à contrôler le bon fonctionnement d'instruments de diagnostic des maladies et disfonctions cardiaques, et notamment les systèmes informatisés utilisés en Imagerie Médicale ( Hedecine Nucléaire, Angiographie biplanaire, Radiologie traditionelle et Numérique, Scannographie, Echographie, Résonance Magnétique Nucléaire etc.). Il est également destiné à la formation des personnels destinés å utiliser de tels instruments. REVENDICATIONS 1) Dispositif pour simuler les mouvements des cavités cardiaques caractérisé en ce qu' il est constitué par un boitier étanche et rigide (1) séparé en deux cavités principales (2) et (3) au moyen d'une paroi rigide (4) qui comporte, elle-même, une troisième cavité centrale et au moins partiellement élastique (5) recevant un quantité de solution de liquide de contraste proche de la contenance d'un ventricule cardiaque, disposée en sorte que son volume puisse, en tout ou partie, être déplacé vers l'intérieur de l'une ou l'autre des cavités principales (2) ou (3) grâce aux déformations qu'elle peut subir. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les deux cavités principales (2) et (3), remplies de liquide, communiquent avec des moyens de pompage, éventuellement par l'intermédiaire de tuyaux () et (7) en sorte que lton puisse, lors du fonctionnement, injecter dans l'une d'entre-elles une quantité de liquide supplémentaire correspondant à la fraction du volume de la cavité centrale (5) que l'on souhaite déplacer d'une cavité principale (2) ou (3) vers l'autre tout en aspirant simultanément le même volume de l'autre cavité principale (2) ou (3). 3) Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le pompage, alternativement répété, imprime à la cavité centrale (5) des déformations qui simulent de façon volumique et quantitative le remplissage et vidange alternatifs des cavités cardiaques, avec des amplitudes et à des débits tels qu'ils impriment à la cavité centrale des mouvements proches de ceux des cavités cardiaques saines ou malades. 4) Dispositif selon les revendications 1, 2 et 3 caractérisé en ce que les tuyaux (6) et (7) réunissant les cavités principales (2) et (3) à l'extérieur sont fermés eux-mêmes par des volumes déformables,(7) et (8), par exemple, en forme de soufflet, pour obtenir 1' effet désiré en imposant à ces soufflets (7) et (8) des variations de volume équivalentes à la fraction de volume de liquide de contraste que l'on souhaite faire passer d'une cavité principale (2) ou (3) à l'autre. 5) Dispositif selon toutes les revendications précédentes caractérisé en ce que les mouvements de la cavité centrale (5) sont obtenus en imposant aux soufflets (8) et (9) des variations de volume équivalentes à la fraction de volume de liquide de contraste que l'on souhaite faire passer d'une cavité principale (2) ou (3) à l'autre par le jeu d'une bielle (10) actionnée par un dispositif rotatif (11) dont la vitesse de rotation peut être programmé par l'opérateur grâce à un système électrique (~3). 6) Dispositif selon les revendications 1, 2 et 3 caractérisé en ce que 1' une des deux cavités cavités principales (2) ou (3) est en communication avec un système cylindre-piston (17) (18) soumis à un mouvement alternatif grâce à un dispositif de bielles (19) actionné par un organe rotatif (12) dont la vitesse de rotation peut être programmé par 1' opérateur grâce à un système électrique (13). 7) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que les variations de cadence de pompage sont obtenues par l'effet d'une camme (20) dont la forme est telle que l'effet qu'elle produit soit à tout instant proportionnel au débit d'un ventricule cardiaque. 8) Dispositif selon la revendication (3) caractérisé en ce que la vitesse de rotation de l'organe moteur (12) peut varier de façon continue pendant la durée de chaque révolution en sorte que le variation du volume de la cavité centrale (5) transféré d'une cavité principale (2) ou (3) à 1' autre soit similaire aux variations instantanées de débit rencontrées dans les cavités cardiaques. 9) Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que les variations de débit sont obtenues en utilisant comme organe moteur (12) un moteur électrique pas-à-pas alimenté par des impulsions dont la cadence varie pour obtenir l'effet voulu. 10) Dispositif selon les revendications 5, 6, 7 et 8 caractérisé en ce que l'on adjoint au système des circuits électriques (14), (15) et (16) connus de l'homme de l'art, qui délivrent des signaux électriques de commande pouvant être reçus par les instruments de diagnostic médical qui utilisent le dispositif objet de l'invention. 11) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les parties élastiques de la cavité centrale (5) comportent des non uniformités de forme ou d'élasticité en sorte qu'elles puissent pendant le fonctionnement du dispositif simuler des disfonctions du mouvement des cavités cardiaques.