Brevet FR2708775A1 — publié le 19950210

OBJET-TEST POUR LA CARDIOLOGIE EN IRM EN TEP OU EN TESP. La présente invention concerne un fantôme dynamique de coeur, ou objet-test pour la cardiologie, permettant de simuler: les différents états de la paroi musculaire cardiaque, selon que cet état est normal ou pathologique, en vue de son examen en LR.M. (Imagerie par Résonnance Magnétique), en TEP ( Tomographie par Emission Positron), en TESP (Fomographie par Ernission Simple Photon) et, après traitement de l'image, d'en effectucomparaison v avec un coeurhumain. Jusqu'àpresent, les objets tests d'organes étudiés pour l'étalonnage des caméras LR.M., TEP ou TESP étaient statiques étant donné que rimagerie médicale est en priorité réservée aux investigations sur les organes fixes ou peu mobiles. L'imagerie du coeur, organe n mouvement variable dimensionnellement et ayant une paroi musculaire de faible épaisseur, était jusqu'à présent impossible à visualiser de manière précise. Les caméras I.R.M. adaptées au corps humain ont une définition réelle de IOmm. Les meilleures caméras peuvent atteindre quelques millimètres mais elles sont dimensionnellement adaptées aux analyses de l'encéphale ou à un animal de taille moyenne. Le fantôme dynamique de coeur, objet de cette invention, permet l'étalonnage de la caméra I.R.M. par des manipulations informatiques logicielles afin de pouvoir faire des comparaisons quantitatives précises avec l'image d'un coeur humain normal ou pathologique. L'épaisseur d'une paroi ventriculaire gauche normale est en moyenne de , mm en diastole et de 12mut en systole L'épaisseur d'une paroi ventriculaire gauche pathologique est en moyenne de 6mm en diastole et de 9mm en systole. Ces épaisseurs étant inférieures à la résolution théorique d'une caméra I.R.M., l'image résultante est donc difficilement exploitable. Le dispositif selon l'invention permet la visualisation par simulation statique d'une paroi cardiaque humaine en: 1) systole et diastole normale. 2) systole et diastole pathologique. Le dispositif selon invention permet la visualisation par simulation dynamique d'une paroi cardiaque ventriculaire en conditions diastolo-systolique normale ou pathologique. Le dispositif selon l'invention permet également la visualisation par simulation d'une variation locale de Les dessins annexés illustrent l'invention: - La fiùre I représente, en coupe axiale, l'ensemble du dispositif en conditions de fonctionnement - La fiaure 2 représente, en coupe axiale, le fantôme de coeur dynamique selon l'invention. - La ficure 3 représente, en coupe axiale, une variante du dispositif selon l'invention. - La figure 4 représente le principe de fonctionnement du fantôme de coeur en situation systolique. - La ficure 5 représente le principe de fonctionnement du fantôme de coeur dynamique en situation diastolique. L'ensemble du fantôme dynamique fonctionnel se compose de trois éléments principaux : Figure 1. 1) Le fantasme dynamique de coeur objet de l'invention. (1) 2) Une pompevoIumetr1qu (2) 3) Un bac de verre à fond plat (3) 1) LE FANTOME DYNAMIQUE DE COEUR. Le fantôme dynamique de coeur a été conçu en respectant les dimensions d'un coeur humain normal. C'est-à-dire: figure 2 - En systole normale, 6cm de diamètre extérieur et 1,1 cm d'épaisseur de paroi et en diastole normale, 9cm de diamètre extérieur pour 0,9 cm d'épaisseur de paroi - En diastole pathologique, le diamètre extérieur du coeur augmente et l'épaisseur de la paroi musculaire peut diminuer jusqu'à 0,6cm. Le fantôme dynamique de coeur est constitué d'un manchon élastique à double enveloppes concentriques séparées de 1,1 cm réalisé en matière élastique transparente de 0,5mm d'épaisseur (1). Cette matière élastique résiste à différents produits en solution liquide: Pour l'utilisation en IRM: Le gadolinium DTPA rgadotérate de méglumine) Pour l'utilisation en TEP , solutions radioactives à base de: Fluor 18, Carbone 11, Oxygène 15, Azote 15, Gallium 68, Brome 76, Cuivre 64, Rubidium 82. Pour iLiltilisation en TESP solutions radioactives à base de: Technécium 99m, Thulium 201, Iode 123. -Ces deux enveloppes cylindriques simulant la paroi cardiaque, sont maintenues à leurs extrémités par deux plaques en matière plastique (2) et (3), de l0mm d'épaisseur, elles-mêmes entretoisées par un tube mince en matière plastique rigide (4) d'un diamètre correspondant à celui du cylindre élastique intérieur. Deux trous de communication (t) sont situés dans le plan médian de ce tube. -L'étanchéité entre les cylindres élastiques et les plaques d'extrémité est réalisée au montage avec des brides de serrage (5). -L'une des plaques d'extrémité (2) comporte une série d'orifices (o) permettant Zintcoduction d'éléments étrangers (f) dans la cavité torique extérieure V2 simulant la paroi cardiaque. -L'obturation et l'accès à ces orifices se fait par l'intermédiaire d'une plaque amovible (6) en PMMA assurant l'étanchéité par serrage mécanique (7). Cette plaque de fermeture est équipée de deux robinets (c) et (d) reliés au volume torique extérieur (V2). Ces robinets ont la fonction de: - remplissage du produit radioactif à l'aide drupe seringue graduée en cm3. - purge drain du volume V2. La plaque d'extrémité opposée (3) , est également équipée de deux robinets (a) et (o) reliés à la cavité cylindrique intérieure fiv1). Ces robinets ont la fonction de: - remplissage d'eau par l'intermédiaire d'une pompe volumétrique. - purge d'air du volume V1. Sur cette plaque, un dispositif(8) permet de réaliser des points de compression extérieurs devant simuler une diminution locale derépaisseur de la paroi ventriculaire Sur chacune des plaques d'extrémité est adapté un système de réglage enhauteur de l'axe de symétrie du coeur fantôme (9). 2) LA POMPE VOLUMETRIQUE Le fantôme dynamique selon l'invention est relié à une pompe volumétrique. Ce dispositif doit injecter et réaspirer une quantité prédéterminée d'eau dans la cavité intérieure V1 afin de simuler les mouvements diastolo-systoliques du coeur. La fréquence des cycles ainsi que le volume d'eau injecté sont réglables. La liaison entre le fantôme dynamique et la pompe est effectuée par un tuyau souple suffisamment long raccordé au robinet (a). La pompe volumétrique peut être: -1) Manuelle: à condition que l'opération de remplissage J vidage du fantôme soit le plus régulier possible, une seringue de forte capacité graduée en cm3 peut faire ofiice de pompe volumétrique. -2) Electromécani que : un système pousse-seringue à réglage de débit et à inversion de marche automatique peut être utilisé comme pompe volumétrique. -3) Electrique : une électrovanne 3/2 couplée avec un détecteur de débit réglable branché sur une canalisation d'eau de ville, peut faire office de pompe volumétrique. 3)LEBAC. Le coeur selon l'invention est déposé horizontalement dans un bac de verre ou de plastique à fond plat rempli d'eau destiné à simuler l'environnement thoracique d'un coeur humain Le dispositif de réglage en hauteur de l'axe du coeur permet de positionner le fantôme parfaitement dans l'axe de la caméra I.R.M. FONCTIONNEMENT DU FAIX'TOME DE COEUR Figures 4 et 5. Le principe de fonctionnement du coeur fantôme dynamique peut être explicité comme suit: - Le volume V2 contenant le produit radioactif simulant la paroi ventriculaire d'épaisseur e étant constant et étanche, l'injection d'un volume supplémentaire d'eau v dans la cavité V1, préalablement remplie d'eau, provoque une augmentation du diamètre intérieur du coeur et, par répartition du volume dans la paroi torique V2, une diminution de l'épaisseur e' de la zone simulant le muscle ventriculaire. En partant de ce principe, un dosage précis du volume d'eau v injecté par la pompe volumétrique dans la cavité V1, peut simuler tous les cas pathologiques concernant la paroi ventriculaire en faisant varier son épaisseur e de 12mm à 6mm. REVENDICATIONS 1 ) Dispositif objet-test dynamique destiné à la cardiologie en Imagene Médicale, IRM ou TEP ou TESP, afin de simuler la paroi ventriculaire cardiaque en mouvements "diastolo-systoliques", dispositif caractérisé par le fait qu'il est constitué par un élément horizontal cylindrique (4) rigide de volume intérieur V1, perçé dans son plan médian de lpusieurs trous de communication (t). Cet élément assure une liaison statique de deux plaques d'extrémité parallèles et ngides (?) et (3). Sur cet élément cylindrique est glissé un manchon (1) elastique à double parois étanches, annulaires et concentriques espacées de manière à faire un volume torique V2. Le manchon étant fixé sur les deux plaques d'extrémité par l'intermédiaire de brides vissées, l'étanchéité est de ce fait assurée entre la cavité cylindrique V1 et le volume annulaire V2. Sur la plaque d'extrémité (3) sont disposés les dispositifs de remplissage d'eau (a) et de purge d'air (b) de la cavité V1, le robinet de remplissage (a) étant relié à une pompe volumétrique. Sur la plaque d'extrémité (2), des orifices (o) sont situés dans le plan de la cavité annulaire V2 pour permettre l'introduction de corps étrangers (f) simulant une Lion de la paroi cardiaque. Ces orifices étant obturés par une plaque d'étanchéité (6) maintenue par serrage mécanique sur la face extérieure de la plaque d'extrémité (2). Sur cette plaque d'étanchéité (6) sont disposés les dispositifs de remplissage du produit radioactif(d) et de purge d'air (c) de la cavité annulaire V2. Sur la plaque d'extrémité (3) un dispositifpour provoquer des compressions locales sur la paroi extérieure du manchon élastique (1) est constitué par une ou plusieurs tiges de verre (8) réglables en positions. 2 ) Dispositif selon la revendication I caractérisé en ce que l'élément cylindrique rigide (4) est constitué par un tube mince ou par trois tiges équidistantes (lQ' parallèles à l'axe du manchon et extérieure à la plus grande dimension duditmanchon. 3 ) Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé par le fait que le manchon élastique (1) de diamètre intérieur 40mm est réalisé soit en Silicone, ou en PVC, ou en Latex ou en caoutchouc Para. 4) Dispositif selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisé par le fait que les éléments statiques (2) (3) (4) ou (10) espacés de 130mm, sont réalisés soit en matière plastique à base de résines polyamides, ou de résines cellulosiques, ou de résines fluorées ou n polystyTêne.