Brevet FR2623389A1 — publié le 19890526

Description OAPPAREIL DE DESTRUCTION DE CONCRETIONS DANS UN MILIEU OU UN ORGANISME% La présente invention concerne un appareil de des- truction de concrétions dans un milieu ou un organisme, com- prenant un dispositif d'émission d'ondes à l'extérieur dudit milieu ou organisme et de focalisation de ces ondes à l'empla- cemnent desdites concrétions, ledit emplacement étant repéré à l'aide d'un dispositif de localisation. Un tel appareil, encore appelé lithotriteur, per- met notamment la destruction de calculs, ou lithiases, à l'in- térieur du corps humain. Les lithiases sont, on le rappelle, le résultat de la formation de divers types de concrétions dans différents organes ou dans leurs voies excrétrices, et les plus fréquentes sont celles des voies urinaires et des voies biliaires. Dans les lithotriteurs dits extracorporels, des ondes de choc sont engendrées à l'extérieur du patient puis concentrées sur la lithiase au moyen d'un dispositif de foca- lisation. L'objectif poursuivi est d'obtenir, mais seulement à l'endroit de la cible pour éviter d'endommager les tissus voi- sins, des pression suffisantes pour provoquer la fragmentation ou l'érosion de cette concrétion. Il est donc impératif de disposer, dans l'appareil, d'un système de localisation pré- cise des concrétions. Il est d'ailleurs non seulement indis- pensable de connaître avec précision l'emplacement des concré- tions à détruire, mais aussi très utile de pouvoir suivre leurs éventuels déplacements provoqués soit par les chocs subis au cours du traitement soit par les mouvements des or- ganes, par exemple au cours de la respiration ou de contrac- tions musculaires du patient. Le brevet français FR-A-2556582 décrit un appareil à impulsions ultrasonores pour la destruction de calculs (ou lithiases), dans lequel, tout en engendrant des ondes de choc au moyen d'un générateur d'impulsions ultrasonores à transduc- teur sphérique, on prévoit également un générateur auxiliaire d'ultrasons permettant d'effectuer facilement la localisation du calcul. Un appareil de ce type présente cependant une réso- lution spatiale limitée à quelques millimètres, en raison du principe mis en jeu (longueur d'onde des ultrasons dans la gamme des applications médicales). Il peut en outre être dif- ficile de repérer les échos correspondant au calcul lui-même parmi ceux qui sont dûs aux structures biologiques voisines de celui-ci, et relativement long de devoir effectuer une analyse successive de coupes voisines pour découvrir le ou les plans contenant ce calcul. Le but de l'invention est de proposer un appareil de destruction de concrétions qui, tout en restant d'un coût relativement modéré, bénéficie d'une qualité d'image et d'une résolution spatiale supérieures à celles de la réalisation citée. A cet effet, l'appareil selon l'invention est ca- ractérisé en ce que le dispositif de localisation comprend un ensemble fluoroscopique de détermination d'un axe S1L1 de si- tuation de la concrétion à détruire et un ensemble de détec- tion des photons diffusés transversalement audit axe de situa- 2S tion pour la localisation précise de la concrétion sur cet axe, ledit ensemble fluoroscopique comprenant lui-même d'une part une source de rayons X et un diaphragme placé devant le tube à rayons X de ladite source pour passer d'un fonctionne- ment classique à pleine ouverture de ce diaphragme à une irra- diation à ouverture réduite de la tranche de milieu ou orga- nisme contenant la concrétion, ou réciproquement, et d'autre part un système de traitement de signaux et de calcul de coor- données en vue prévu pour permettre un affichage sur un moni- teur et/ou des calculs et mémorisations dans un calculateur, et ledit ensemble de détection des photons diffusés comprenant lui-même un détecteur de photons et un circuit électronique de comptage et éventuellement de spectrométrie des scintillations détectées. La structure du dispositif de localisation ainsi proposé remédie aux inconvénients mentionnés plus haut. En effet, la combinaison de l'action de l'ensemble fluorosco- pique, pour la localisation de l'axe o se trouve la concré- tion, et de l'action du détecteur de position transversal per- met d'obtenir une résolution spatiale très satisfaisante. Cette résolution, de l'ordre du millimètre ou même inférieure, permet de repérer même les fragments résiduels obtenus pendant ou après la destruction de la concrétion. Il existe, certes, des lithotriteurs munis d'un système de localisation à rayons X grâce auquel, à partir de deux images prises simultanément sous deux-incidences diffé- rentes au moyen de deux ensembles fluoroscopiques, on peut connaître la position de lithiases, à l'intersection de deux droites correspondant à ces deux incidences, et focaliser en conséquence les ondes destructrices. Un exemple d'un tel appa- reil est décrit par exemple dans la demande de brevet WO 85/03631. - Ces lithotriteurs présentent cependant des incon- vénients majeurs. En effet, si le premier ensemble fluorosco- pique peut ê'tre considéré comme un équipement de base, permet- tant en outre aux urologues de pratiquer des examens et inter- ventions par voie endoscopique, l'utilisation d'un deuxième ensemble similaire d'une part alourdit le coût de l'appareil et d'autre part conduit le patient à absorber un rayonnement important, du fait de l'irradiation par deux tubes radiogènes durant tout ou partie du traitement. L'utilisation d'un seul ensemble fluoroscopique sous deux incidences successives se- rait certes possible, mais elle ne permet pas de travailler en temps réel. Par ailleurs, la technique utilisée, à un ou deux ensembles fluoroscopiques, conduit ici à de faibles contrastes pour l'image du calcul, en raison d'une part de la superposi- tion des images des tissus et organes environnants et d'autre part de la présence de nombreux photons diffusés. La structure selon l'invention évite ces inconvénients. Les particularités et avantages de cette invention apparaîtront maintenant de façon plus précise dans la descrip- tion qui suit et sur la figure 1, donnée à titre d'exemple non limitatif de réalisation du dispositif de localisation équi- pant l'appareil selon l'invention. Le dispositif de localisation représenté sur la figure 1 comprend tout d'abord un ensemble fluoroscopique 100 et d'autre part un ensemble 200 de détection de photons.L'en- semble 100 comprend lui-même une source 101 de rayons X, com- posée essentiellement d'un générateur de haute tension et d'un tube à rayons X à collimateur, et un sytème 102 de traitement de signaux et de calcul de coordonnées. Ce système 102, situé par rapport à la source 101 de l'autre côté du milieu 10 à examiner, comprend successive- ment un tube intensificateur d'image 103, une caméra de télé- vision 104, des circuits électroniques de traitement 105, un moniteur d'affichage d'images vidéo 106, et un calculateur 107. Au tube à rayons X est associé un diaphragme 111 pouvant être disposé de façon à n'irradier que la tranche du milieu 10 contenant la concrétion, après repérage préalable de celle-ci par formation d'une image classique obtenue à pleine ouverture du diaphragme. L'ensemble de détection de photons 200 comprend un jeu 201 de sondes de détection à scintillateur, étroitement collimaté pour ne détecter que les photons X diffusés dans une mince tranche du milieu 10. Ce jeu de sondes 201 est automati- quement orienté, à l'aide d'un mécanisme d'asservissement li- néaire ou circulaire 202, sur la tranche de milieu contenant la droite sur laquelle est située la concrétion à détruire (cette droite S1L1 est représentée sur la figure 1). Un module de commande 203 placé en sortie du calculateur 107 fournit au mécanisme 202 les informations relatives à la position de la droite SiL1, déterminée par le calculateur 107 à partir de l'image vidéo et de la position de l'origine 51 du faisceau de rayons X. La concrétion, plus opaque aux rayons X que les tissus qui l'environnent, est le siège d'un rayonnement dif- fusé. La localisation précise de ce rayonnement est effectuée par l'une des sondes du jeu 201, celle à laquelle correspond un maximum de photons détectés. Chacune de ces sondes est par exemple constituée d'un scintillateur et d'un photomultiplica- teur associé à un circuit électronique 204 de comptage et éventuellement de spectrométrie des scintillations détectées (l'utilisation de la spectrométrie revenant ici à effectuer un filtrage en énergie), et la position de la concrétion sur la droite SiLl est donnée par la sonde qui fournit le taux de comptage le plus élevé. Le calculateur 107, qui reçoit d'une part la sortie du moniteur 106 et d'autre part celle du cir- cuit électronique 204, délivre alors les coordonnées tridi- mensionnelles de la concrétion à détruire, à partir desquelles est commandé l'asservissement de la position du générateur d'ondes destructrices 300 équipant l'appareil (ce générateur n'est pas représenté, car il ne concerne pas l'invention elle- même). Bien entendu, la présente invention n'est pas li- mitée au mode de réalisation préférentiel ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel des variantes peuvent être pro- posées sans pour cela sortir du cadre de l'invention. De telles variantes concernent essentiellement la réalisation de l'ensemble 200 de détection de photons. En effet, au lieu d'utiliser le jeu de sondes 201, on peut ne prévoir qu'une seule sonde de détection étroitement collimatée et associée à un dispositif de balayage mécanique le long de la droite S1L prédéterminée. On peut aussi utiliser, comme dispositif de détection, un seul cristal scintillateur en barreau, associé à un arrangement linéaire de tubes photomul- tiplicateurs. Dans ce cas, la localisation des scintillations implique un calcul barycentrique (le dispositif de détection est alors équivalent à une caméra de gammagraphie de type Anger à une seule dimension). Par ailleurs, au lieu de sondes à scintillateur et tube photomultiplicateur, on peut utiliser des sondes de dé- tection à semiconducteur, tel le tellure de cadmium CdTe. Le détecteur de photons diffusés peut encore être réalisé à par- tir d'un détecteur linéaire de scintillations à chambre à fils. Un tel détecteur convient bien pour la gamme d'énergie concernée par les photons diffusés et présente l'avantage d'une résolution spatiale élevée. On notera enfin que le collimateur du détecteur peut être à trous parallèles ou à trous préformés pour obtenir un effet de focalisation dans un plan ou de collimation foca- lisée en un point (avec, alors, association à un système de balayage mécanique). En contrepartie d'une moindre rapidité de localisation, on accroit ainsi la sensibilité de détection. Revendications 1. Appareil de destruction de concrétions dans un mi- lieu ou un organisme, comprenant un dispositif d'émission d'ondes à l'extérieur dudit milieu ou organisme et de focali- sation de ces ondes à l'emplacement desdites concrétions, le- dit emplacement étant repéré à l'aide d'un dispositif de loca- lisation, caractérisé en ce que le dispositif de localisation comprend un ensemble fluoroscopique de détermination d'un axe S1L1 de situation de la concrétion à détruire et un ensemble de détection des photons diffusés transversalement audit axe de situation pour la localisation précise de la concrétion sur cet axe, ledit ensemble fluoroscopique comprenant lui- même d'une part une source de rayons X et un diaphragme placé devant le tube à rayons X de ladite source pour passer d'un fonctionnement classique à pleine ouverture de ce diaphragme à une irradiation à ouverture réduite de la tranche de milieu ou organisme contenant la concrétion, ou réciproquement, et d'autre part un système de traitement de signaux et de calcul de coordonnées prévu pour permettre un affichage sur un moni- teur et/ou des calculs et mémorisations dans un calculateur, et ledit ensemble de détection des photons diffusés comprenant lui-même un détecteur de photons et un circuit électronique de comptage et éventuellement de spectrométrie des scintillations détectées.- 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur de photons comprend un jeu de sondes de détection à scintillateur, équipé d'un collimateur limitant la zone de détection à une mince tranche dudit milieu ou orga- nisme et associé à un dispositif de balayage mécanique com- mandé par le système de traitement et de calcul. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le collimateur est un collimateur focalisé. 4. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en en ce que le détecteur de photons comprend une seule sonde de détection à scintillateur, cette sonde étant équipée d'un collimateur limitant la zone de détection à un seul axe de détection et étant associée à un dispositif de balayage mécanique commandé par le système de traitement et de calcul. 5. Appareil selon l'une des revendications 1 à 4, ca- ractérisé en ce que la ou les sondes à scintillateur et tube photomultiplicateur sont remplacées par une ou des sondes de détection à semiconducteur. 6. Appareil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le détecteur de photons comprend un seul scintillateur en barreau, associé à un arrangement linéaire de tubes photomultiplicateurs et à un calculateur de localisation des scintillations de type barycentrique. 7. Appareil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le détecteur de photons est un détecteur de scintillations à chambre à fils.