Brevet FR2656066A1 — publié le 19910621

"Dispositif d'irradiation isotrope de cavités de forme analogue à une sphère" L'invention concerne un dispositif d'irra- diation isotrope de cavités de forme analogue à une sphère, constitué par un cathéter avec une fibre conductrice de lumière mobile dans le canal du cathéter et une gaine déformable placée de manière hermétique sur le cathéter, qui peut être remplie par un canal séparé. De tels dispositifs sont utilisés pour l'émission de lumière sur la paroi de cavités, telles que des organes creux par exemple Il est important que la lumière soit régulièrement répartie sur toute la paroi de la cavité. Cette homogénéité est nécessaire par exemple pour la thérapie photodynamique intégrale de tumeurs photosensibilisées avec une lumière laser Une dose de lumière trop faible localement ne détruit pas entièrement la tumeur et conduit à des récidives Une dose de lumière trop élevée endommage aussi des régions saines de la paroi La marge de tolérance est donc étroite pour la dose de lumière. La DE-OS 33 23 365 Al propose un dispositif sur lequel une fibre de verre s'achevant en position centrale est utilisée pour le transport de lumière dans des organes creux en forme de sphère, tels qu'une vessie Un milieu de dispersion liquide, dont l'organe est rempli, assure l'homogénéisation Un dispositif analogue est décrit par D Jocham et Collègues dans "Porphyrin Localisation and Treatment of Tumors" New York: Alan R Liss, Juin 1984, pages 249 à 256. W.M Star et Collègues utilisent dans Photochemistry and Photobiology 46, No 5, pages 619 à 624, un émetteur de rayons en position centrale aura une caractéristique de rayonnement sensiblement en forme de sphère. Dans le premier cas une grande précision de centrage de l'émetteur central ou axial est néces- saire Toutefois un positionnement précis est souvent très difficile à obtenir, notamment dans des situa- tions exigeant l'introduction de l'appareil d'irradia- tion dans l'organe creux par un cathéter étroit Dans le deuxième cas, des dégradés dus au cathéter entraînent une irradiation incomplète des régions de la paroi proches de l'axe du cathéter. L'invention se fixe pour objet de créer un dispositif d'irradiation de cavités, avec lequel soit garanti une caractéristique de rayonnement autant que possible en forme de sphère, particulièrement en ce qui concerne l'hémisphère arrière et qui puisse être facilement introduit dans des organes creux par étroites ouvertures d'accès. Ce but est atteint d'après l'invention en ce que l'extrémité distale des fibres conductrices de lumière est constituée en forme de cône et en ce qu'elle est entourée par un milieu de dispersion. Suivant une autre caractéristique de l'invention l'angle du cône est compris entre 750 et 950. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention le milieu de dispersion est un liquide contenu dans la gaine. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention le milieu de dispersion est la gaine elle- même. Les avantages que peut procurer l'invention résident essentiellement en ce que le corps de dispersion central présente un diamètre très supérieur à celui du cathéter et garantit ainsi une irradiation suffisante des régions de parois proches de l'axe du cathéter. De plus, il est possible d'intervenir sur la caractéristique de rayonnement au moyen de l'état de remplissage du ballon central On peut ainsi régler l'isotropie de même qu'une anisotropie intentionnelle de la caractéristique de rayonnement Cette dernière peut être absolument désirée pour une forme déterminée de la cavité. Par ailleurs la quote part de lumière qui est renvoyée par le tissu dans la cavité peut contribuer sans obstacles à l'homogénéisation de la répartition totale de la lumière. Un exemple d'exécution sera être décrit en détail ci-après à l'aide des dessins dans lesquels: la figure 1 montre une représentation du dispositif, la figure 2 est un parcours de rayons à la pointe du conducteur de lumière, les figures 3 et 4 montrent le ballon avec une forme autre que celle de la sphère. La figure 1 montre un dispositif constitué par un cathéter 1 transparent courant Une fibre de verre 2 est introduite dans ce cathéter, de telle sorte que la pointe de la fibre se trouve au centre de l'organe creux On peut utiliser pour le contrôle de position une marque sur la fibre et le cathéter ou bien une butée mécanique. Le cathéter peut être balayé avec un liquide clair On trouve sur la face extérieure du cathéter une gaine 3 déformable, qui peut être remplie au moyen d'un conduit et dont le centre se trouve à l'endroit de la pointe de la fibre. La figure 2 montre la pointe de la fibre avec un parcours de rayons à l'aide duquel est calculé l'angle de cône optimal. La lumière qui quitte la pointe de la fibre sort, de préférence, suivant un angle de 90 avec l'axe de la fibre Dans ce but la pointe de la fibre présente une forme de cône L'angle d'ouverture du cône qui est nécessaire résulte de la considération qui suit. La lumière est d'abord totalement réfléchie sur un côté du cône, puis réfractée sur le côté opposé On obtient en premier lieu avec les désignations de la figure 2: - a= 90 O et = 1800 20 Il en résulte: a 2 = 30 900. Pour un angle de déviation de 90 , on doit exiger pour 8: j 8 = 0 On obtient, en l'introduisant dans la loi de répartition sin -B sin = n. sin " 2 cos 30 On obtient d'après cette condition le der- nier angle d'ouverture du cône 0 Pour un indice de répartition N: 1,5 on a 0 = 38,10. La lumière, sortant de la pointe de la fibre, pénètre, à travers la paroi transparente du cathéter ( 1) dans un corps de dispersion La jonction consiste dans la répartition homogène de la lumière sur la paroi de la cavité Le corps de dispersion comporte une gaine ( 3) (par exemple ballon du cathéter) qui est fixée sur le cathéter et est positionnée par celuici au centre de la cavité Le cathéter est introduit, la gaine étant vide et la gaine est remplie au moyen d'un canal de balayage ( 4). La dispersion de la lumière peut être essentiellement provoquée par une gaine à forte rétrodispersion (remplissage clair) ou par un remplis- sage à forte dispersion (gaine transparente) La perte par absorption dans la gaine et dans le remplissage sont à minimiser dans tous les cas Dans le cas d'un remplissage clair le pouvoir de rétrodispersion de la gaine doit être grand par rapport à la transmission. Dans le cas d'un remplissage dispersant, on peut utiliser l'Intralipid (Fresenius AG), par exemple, comme milieu de dispersion. Dans le cas d'un remplissage dispersant dans un ballon transparent, on peut intervenir sur la caractéristique de rayonnement au moyen des dimensions et de la forme du ballon Un ballon qui n'est que rempli (forme de cigare, voir figure 3) a un rayonnement qui est davantage radial, et un ballon très rempli (forme de tore, voir figure 4) a un rayon- nement qui est davantage axial La longueur des flèches représentées est proportionnelle à l'intensité de la lumière émise On peut ainsi éclairer de manière homogène des organes ceux qui ressemblent à des sphères légèrement déformées en forme de lentilles ou de cigares Pour cela, il y a lieu de déterminer avant l'introduction le volume de remplissage nécessaire et de procéder au remplissage sur place au moyen d'un dispositif de dosage approprié Le volume résiduel de la cavité doit être rempli avec un produit visuel- lement clair, la cas échéant au moyen d'un 2 ème canal de balayage. Afin de garantir un bon éclairage des régions de parois proches du cathéter, le diamètre du corps de dispersion doit être nettement supérieur à celui du cathéter (environ 3 fois) Par ailleurs, il doit être nettement inférieur à celui de la cavité (environ 3 fois) afin que la grande part de lumière, qui est rétrodispersée par le tissu dans la cavité, puisse se répartir dans une grande mesure sans obstacles dans la cavité Cela procure un effet d'homogénéisation de la répartition globale de la lumière et il en résulte une plus grande tolérance de positionnement pour la source de lumière centrale. Dans le cas d'irradiation d'une vessie on obtient 6 mm pour le diamètre du cathéter, 20 mm pour celui de la gaine et 80 mm pour celui de la vessie. Afin de garantir un centrage aussi précis que possible du corps de dispersion, on peut fixer sur le cathéter un ballon de positionnement transparent, comprenant la gaine 4, qui peut remplir entièrement la cavité et qui est rempli d'un produit visuellement clair par un canal de balayage indépendant après l'introduction du cathéter. Liste des signes de référence 1) Cathéter 2) Fibre conductrice de lumière 3) Gaine déformable 4) Canal R E V E N D I C A T I O N S le) Dispositif d'irradiation isotrope de cavités de forme analogue à une sphère, constitué par un cathéter ( 1) avec une fibre conductrice de lumière ( 2) mobile dans le canal du cathéter et une gaine ( 3) déformable placée de manière hermétique sur le cathéter, qui peut être remplie par un canal séparé ( 4), caractérisé en ce que l'extrémité distale des fibres conductrices de lumière ( 2) est constituée en forme de cône et en ce qu'elle est entourée par un milieu de dispersion. ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle du cône est compris entre 750 et 950. 30) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le milieu de dispersion est un liquide contenu dans la gaine ( 3). ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le milieu de dispersion est la gaine ( 3) elle-même.