Brevet FR2716612A1 — publié le 19950901

ENDOSCOPE D'ECHOGRAPHIE ULTRASONORE La présente invention concerne les endoscopes et notamment ceux destinés à des usages médicaux, comportant une sonde ultrasonore à balayage, au lieu d'un système optique ou en addition à ce système. Elle trouve une application particulièrement importante dans les endoscopes à échographie, tels que ceux utilisés pour la coelioscopie et la gastroscopie. Il est souhaitable que de tels endoscopes aient des propriétés qu'il est difficile de concilier. On a déjà cherché à leur donner une constitution matérielle telle qu'ils puissent être insérés et retirés sans difficulté et qu'ils permettent d'orienter la sonde terminale qu'ils comportent de façon à l'amener à un emplacement à explorer, à l'appliquer contre un organe et/ou à modifier l'orienta- tion du plan dans lequel s'effectue le balayage. Pour cela, on a déjà proposé un endoscope comprenant: - une sonde d'échographie ultrasonore ayant une barrette de transducteurs ultrasonores portée par une embase délimi- tant une cavité de réception de conducteurs d'amenée de signaux d'excitation aux transducteurs et de retour de si- gnaux d'échos, destinée à effectuer un balayage ultrasonore linéaire, sectoriel ou même panoramique, par voie électroni- que, - un boîtier de commande manuelle portant des organes de réglage reliés par des câbles de réglage à l'embase, - un tube (rigide ou souple suivant l'application envisagée) fixé au boîtier et traversé par les câbles de réglage et les conducteurs, - et un coupleur mécanique reliant le tube à l'embase de la sonde, commandable à l'aide des organes de réglage pour donner à l'embase une position angulaire ajustable, au moins dans un plan d'orientation, ayant plusieurs maillons montés en série, capables de basculer les uns par rapport aux autres dans le plan d'orientation sous l'action des câbles de réglage. Un endoscope de ce type est décrit dans le document WO 92/18054. La possibilité de basculer les uns par rapport aux autres est donnée aux maillons par des charnières qui les relient. Cette possibilité est en conséquence obtenue aux dépens de la sécurité. Le grippage ou la rupture d'une charnière risque de provoquer le blocage du coupleur dans un état interdisant son extraction. L'invention vise notamment à réduire ce risque dans une large mesure. Pour cela, elle propose notamment un endoscope du type ci-dessus défini dans lequel lesdits maillons: - sont maintenus en appui mutuel uniquement par des câbles supplémentaires mis en tension élastique depuis le boîtier, - présentent une même forme, telle que chaque maillon puisse basculer dans au moins un sens à partir d'une position o le coupleur est sensiblement rectiligne. Les maillons sont avantageusement constitués par des anneaux, de façon à délimiter un passage central pour les conducteurs d'amenée de signaux (impulsions à tension élevée d'excitation des transducteurs de la barrette et signaux d'écho de faible niveau restitués par les transducteurs). Cette constitution protège les conducteurs. Les câbles comporteront généralement deux couples croisés de câbles diamétralement opposés, les câbles d'un couple constituant des câbles d'axe lorsque les câbles de l'autre couple constituent des câbles de réglage d'orientation. Les trous de passage du câble dans les anneaux présentent avantageu- sement des chanfreins coniques facilitant le glissement des câbles lors des commandes d'orientation. En général, l'angle au sommet du cône sera d'environ 600. Dans un endoscope constituant un premier mode de réalisation de l'invention, permettant d'orienter la sonde dans un seul plan, les maillons présentent chacun une face plate et une autre face en deux segments parallèles à la première face et reliés par un épaulement parallèle à l'axe, le segment correspondant à l'épaisseur la plus forte occupant plus de la moitié de la seconde face. Dans ce cas, deux maillons successifs sont montés tête-bêche. Le rayon de courbure minimum que peut prendre le coupleur dépend de la hauteur de l'épaulement. Un endoscope selon un second mode de réalisation, autorisant un basculement dans tous les plans passant par l'axe du coupleur lorsque celui-ci est rectiligne comporte des maillons dont chacun constitue un disque annulaire ayant sur une face un couple de deux saillies diamétralement opposées, et sur l'autre face un second couple de deux saillies diamétralement opposées, à 90 du premier couple, l'orientation des maillons changeant à intervalle de deux maillons. D'autres caractéristiques encore, avantageusement utilisables en liaison avec les précédentes, mais pouvant l'être indépendamment, apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit de modes particuliers de réalisation, donnés à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère au dessin qui l'accompagne, dans lequel: - la figure 1 est une vue d'ensemble, en élévation, d'un endoscope pouvant être constitué conformément à l'inven- tion; - les figures 2, 3 et 4 sont des vues partielles, à grande échelle et en coupe suivant un plan passant par l'axe de l'endoscope, des parties indiquées par II, III et IV sur la figure 1, conformément à un premier mode de réalisation; - les figures 5 et 6 montrent, respectivement en vue de face et en coupe suivant le plan VI de la figure 5, un des maillons montrés dans la figure 4. - les figures 7 et 8 montrent, en coupe suivant un plan passant par l'axe, la disposition relative des maillons du coupleur montrée en figure 2, respectivement lorsqu'il est rectiligne et lorsqu'il présente sa courbure maximale; - la figure 9, similaire à la figure 8, montre les maillons d'un dispositif suivant un autre mode de réalisa- tion, permettant de cintrer le coupleur dans divers plans; - la figure 10 est un schéma de principe, en coupe suivant un plan passant par l'axe de la sonde, montrant un mécanisme permettant d'orienter celle-ci autour de son axe. L'endoscope montré en figure 1 est destiné à l'échogra- phie médicale, et il est notamment utilisable en coeliosco- pie bien qu'il soit également propre à d'autres applica- tions, telles que l'exploration du système digestif, du fait du diamètre sous lequel il est réalisable. Les constituants mécaniques de l'endoscope sont également adaptés à l'endos- copie optique. Il permet d'orienter une sonde terminale dans un seul plan. L'endoscope montré en figure 1 peut être regardé comme comportant: - un boîtier de commande 12 destiné à rester hors des organes à explorer, muni d'un embout distal 14 traversé par des conducteurs (non représentés) de liaison avec une électronique associée au dispositif et d'un embout proximal 16; - un ensemble tubulaire étanche 18; - un coupleur d'orientation 20; - une sonde 22 orientable à l'aide du coupleur 20. La sonde peut avoir n'importe laquelle de nombreuses constitutions bien connues. Elle peut par exemple être une sonde échographique courbe, à balayage et focalisation électronique, du genre décrit dans le document US-A-4 605 009, associée ou non à un endoscope optique décrit dans ce même document, auquel on pourra se reporter. Lorsque l'endoscope est destiné à des applications médicales, il est constitué en des matériaux pouvant être stérilisés. Si, en particulier, on prévoit une stérilisation à la chaleur, on utilisera des matériaux pouvant supporter sans déformation une température d'environ 400 C, tels que l'acier inoxydable pour les câbles, les résines synthétiques pour les isolants, et les élastomères à tenue en température pour les parties souples. Le boîtier de commande 12, montré en figures 2 et 3, comporte un corps 24 muni de deux prolongements sur lesquels sont emboîtés et collés les embouts 14 et 16. Un alésage borgne 26 ménagé dans le corps contient des bagues 28 dans lesquelles tourne une pièce 30 appartenant à un équipage rotatif 28 ayant également un bouton de manoeuvre 32. Des verrous élastiques à bille 34 coopèrent avec des empreintes 36 ménagées dans le pièce rotative 30 pour retenir celle-ci dans la position o elle est amenée manuellement à l'aide du bouton 32. Un verrou à bille supplémentaire 38 coopère avec une empreinte unique 40 placée de façon que ce verrou soit engagé lorsque le coupleur 20 est rectiligne. Le verrou élastique 38 maintient la sonde dans l'état rectiligne de la figure 1 de façon suffisamment énergique pour éviter le risque de cintrage sous l'action des contraintes de flexion lors de l'insertion ou du retrait. La pièce rotative 30 présente deux gorges circonféren- tielles 40 destinées à l'enroulement de câbles de commande 42 qui seront davantage décrits plus loin. Ces câbles traversent des guides 44 qui, dans le mode de réalisation illustré, sont placés d'un même côté d'une cloison 46. Des moyens élastiques de mise en tension des câbles, qui seront décrits plus loin, peuvent être placés dans le volume libre situé de l'autre côté de la cloison. Dans le mode de réalisation des figures 2 et 3 le boîtier est en plusieurs pièces assemblées par des vis, ou par emboîtement et collage: d'autres constructions seraient possibles. L'ensemble tubulaire étanche 18 est solidaire de l'embout proximal 14 du boîtier 12. Dans le mode de réalisa- tion représenté en figures 3 et 4, il est fixé rigidement à un anneau 48 solidaire de l'extrémité de la cloison 46, engagé à frottement doux dans l'embout proximal 16. L'en- semble 18 comporte un tube interne de structure 50 qui, suivant l'application envisagée, est un tube rigide, par exemple en acier inoxydable, ou un tube en matériau synthé- tique présentant une légère flexibilité, mais non orienta- ble. Sur le tube interne 50 est enfilé un manchon d'étan- chéité 52 capable de glisser sur le tube, sauf à ses extrémités. L'extrémité de ce manchon proche du boîtier est serrée sur le tube interne 50, par une virole 54 dans le cas illustré. Le manchon est en élastomère souple et extensible, par exemple en néoprène et généralement prévu de façon à rester étanche sous une pression différentielle de plusieurs bars. Des joints toriques d'étanchéité évitent les fuites depuis l'intérieur du boîtier et l'intérieur du manchon vers l'extérieur. Les fixations terminales du manchon 52 peuvent être prévues pour le maintenir sous une légère tension lorsque l'endoscope est rectiligne. Ainsi le manchon ne risque pas de présenter des plis dans les coudes internes, lorsque la sonde est orientée. Le coupleur 20 (figure 4) relie l'ensemble tubulaire étanche à une embase 56 appartenant à la sonde. Il comporte un empilement de maillons 58 en appui les uns sur les autres et en appui sur deux maillons terminaux 60 et 62 qui encadrent l'empilement. Le maillon distal 60 est fixé, par une douille 64 sur laquelle passe le manchon 52, au tube interne 50. Le maillon proximal 62 présente un prolongement emmanché et collé dans l'embase 56. Le manchon 52 recouvre l'empilement, sur lequel il peut glisser, et son extrémité est fixée sur l'embase 56 de façon étanche. Dans le cas o l'endoscope est prévu pour ne permettre l'orientation que dans un seul plan, les maillons peuvent avoir la constitution montrée sur les figures 5 à 8. Chaque anneau courant 58 présente une face plate 66 et une autre face en deux segments parallèles à la première face et raccordés par un épaulement 68 parallèle à l'axe (figure 6). Le segment qui correspond à l'épaisseur la plus forte occupe plus de la moitié de la seconde face, souvent 55% à 70%. Deux maillons successifs sont montés tête-bêche. Les maillons 60 et 62 peuvent ou non présenter une face étagée en face de l'empilement. Les maillons sont en forme d'an- neaux, de façon à délimiter un espace tubulaire de passage des conducteurs vers la sonde. Les maillons sont constitués en un matériau de nature couramment utilisée pour constituer des paliers lisses, par exemple en bronze. Suivant que l'on cherche ou non à donner au coupleur, lorsqu'il est cintré, une courbure constante ou non, les maillons ont ou non une épaisseur constante. Les maillons sont maintenus pressés les uns contre les autres par des câbles métalliques de faible diamètre mis en tension élastique depuis le boîtier. Ces câbles constituent deux couples qui sont placés dans des plans orthogonaux dans le coupleur. Dans le mode de réalisation des figures 2 à 8, les câbles 82 de l'un des couples traversent des trous 70, présentant des chanfreins coniques terminaux, situés dans un plan parallèle à l'épaulement 68 et constituent des câbles d'axe. Les câbles 42 de l'autre couple, situés dans un plan orthogonal à celui des câbles du premier couple, traversent également des trous 74 des maillons, munis de chanfreins terminaux. Les câbles, comportant plusieurs brins de façon à être souples, peuvent avoir la disposition montrée sur les figures 3 et 4. Les câbles de commande 42 peuvent par exemple avoir une extrémité retenue dans une gorge du maillon proximal 62 par une brasure 76, passer chacun dans une gaine 78 plaquée contre la face interne du tube 50, entrer dans l'embout 16 à travers l'anneau 48, passer dans des guides 80, permettant éventuellement le réglage de la tension, et enfin s'enrouler dans les empreintes 40. Les câbles d'axe 82 peuvent être solidaires l'un de l'autre. Ils peuvent eux aussi être contenus dans des gaines à l'intérieur du tube 50. Leur extrémité est emprisonnée dans une pince 84 accrochée à un ressort de traction 86, lui-même ancré sur une vis 87 fixée sur l'embout 16. Dans un antre mode de réalisation, l'endoscope est prévu pour autoriser un basculement de la sonde dans tous les plans passant par l'axe général de l'endoscope. Dans ce cas les maillons du coupleur peuvent avoir la constitution montrée sur la figure 9. Dans ce cas, chaque maillon 58a est constitué par un disque annulaire ayant sur une face un couple de deux saillies diamétralement opposées 90 et sur l'autre face un second couple de deux saillies 92, également diamétralement opposées suivant une direction à 90 de la direction d'alignement des saillies du premier couple. L'orientation des maillons est alors changée à intervalle de deux maillons. Ainsi on trouve successivement, dans l'empi- lement, un appui entre deux couples de saillies 92, puis un appui entre deux couples de saillies 90, et ainsi de suite. Dans ce cas deux équipages rotatifs doivent être prévus dans le boîtier. L'un permet de commander les câbles passant dans les trous 74, l'autre les câbles passant dans les trous 70. Lorsqu'un seul des équipages est commandé, il permet de cintrer le coupleur dans un plan passant par l'axe d'un des jeux de trous (jeu de trous 74 dans le cas illustré sur la figure 9). Les câbles passant dans ces trous 74 constituent alors des câbles de commande, les autres constituant des câbles d'axe. Une action simultanée sur les deux équipages rotatifs permet de cintrer le coupleur dans n'importe quel plan. Dans ce mode de réalisation, la longueur du parcours de chaque couple est susceptible de se modifier, de sorte que des moyens élastiques de mise en tension sont nécessaires pour les deux couples de câbles. A titre d'exemple, on peut indiquer qu'un endoscope présentant un diamètre externe inférieur à 10 mm a été réalisé, autorisant un angle d'orientation de la sonde de 113 avec quatorze maillons courants 58. Les câbles de commande et d'axe peuvent être des câbles à sept brins, de 0,7 mm de diamètre. Les liaisons électriques entre la sonde et l'extérieur peuvent être effectuées par des câbles coaxiaux élémentaires comportant, de l'intérieur vers l'extérieur, un conducteur à plusieurs brins, un diélectri- que, un blindage hélicoidal et une gaine externe dont le diamètre ne dépasse pas 0,35 mm. Pour limiter le nombre d'éléments transitant le long de l'endoscope, plusieurs câbles coaxiaux peuvent être regroupés sous forme d'un faisceau de quelques millimètres de diamètre, ayant jusqu'à soixante quatre câbles coaxiaux élémentaires, dans une gaine blindée. Comme le montre les figures 2, 3 et 4, le boîtier, l'ensemble tubulaire étanche et le coupleur laissent un espace libre important de passage des coaxiaux. L'endoscope peut encore être prévu de façon à permettre non seulement d'orienter la sonde dans un plan passant par l'axe général de l'endoscope, mais aussi de la faire tourner autour de cet axe. Dans ce cas, la sonde 22 est reliée à son embase 56 par l'intermédiaire d'un palier 96 (palier à billes ou palier lisse par exemple). Des moyens d'entraî- nement en rotation de la sonde par rapport à l'embase sont prévus pour être commandés mécaniquement depuis le boîtier. Dans le cas représenté en figure 10 ils comportent deux clavettes 98 et 99 que des câbles respectifs 100 et 101 permettent de tirer vers le boîtier. Chacune de ces clavet- tes s'engage à la fois dans une rainure rectiligne longitu- dinale 102 de l'embase et dans une rainure oblique 104 d'un prolongement tubulaire de la sonde. Les rainures 104 sont de sens d'enroulement contraires. Ainsi, lorsqu'on tire sur l'un des câbles, on fait tourner la sonde dans un sens, la clavette fixée à l'autre câble étant alors libre pour pouvoir se déplacer vers l'avant. Une traction sur l'autre câble provoque un déplacement angulaire en sens inverse de la sonde. REVENDICATIONS 1. Endoscope comprenant: - une sonde d'échographie ultrasonore (22) ayant une barrette de transducteurs ultrasonores portée par une embase délimitant une cavité de réception des conducteurs d'amenée de signaux d'excitation aux transducteurs et de retour des signaux d'échos, destinée à effectuer un balayage ultraso- nore linéaire, sectoriel ou panoramique par voie électro- nique, - un boîtier de commande manuelle (12) portant des organes de réglage reliés par des câbles de réglage (42) à l'embase, - un tube (50) fixé au boîtier et traversé par les câbles de réglage et les conducteurs, - un coupleur mécanique (20) reliant le tube à l'embase de la sonde (22), commandable à l'aide des organes de réglage pour donner à l'embase une position angulaire ajustable, au moins dans un plan d'orientation, ayant plusieurs maillons (58) montés en série, capables de basculer les uns par rapport aux autres dans le plan d'orientation sous l'action des câbles de réglage, caractérisé en ce que lesdits maillons (58): - sont maintenus en appui mutuel uniquement par des câbles mis en tension élastique depuis le boîtier, et - présentent une même forme telle que chaque maillon puisse basculer dans au moins un sens à partir d'une position o le coupleur est sensiblement rectiligne. 2. Endoscope selon la revendication 1, caractérisé en ce que les maillons (58) sont constitués par des anneaux qui délimitent un espace tubulaire de passage des conducteurs. 3. Endoscope selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les anneaux sont percés de trous de passage de deux couples croisés de chacun deux câbles diamétralement opposés (42,82), les câbles d'un couple constituant des câbles d'axe pour les câbles de l'autre couple. 4. Endoscope selon la revendication 3, caractérisé en ce que les trous (70) de passage de câble dans les anneaux présentent des chanfreins coniques facili- tant le glissement des câbles. 5. Endoscope selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte un manchon tubulaire (52)en matériau souple et imperméable aux liquides, fixé à l'une de ses extrémités à la sonde et à l'autre extrémité au boîtier (12), entourant le tube et le coupleur et pouvant glisser par rapport à eux. 6. Endoscope selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les maillons (58) présentent chacun une face plate et une autre face en deux segments parallèles à la première face et reliés par un épaulement (68) parallèle à l'axe, le segment correspondant à l'épais- seur la plus forte occupant plus de la moitié de la seconde face, deux maillons successifs étant montés tête-bêche. 7. Endoscope selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque maillon constitue un disque annulaire ayant sur une face un couple de deux saillies diamétralement opposées et sur l'autre face un second couple de deux saillies diamétralement opposées, à 90 du premier couple, l'avant des saillies changeant à l'intérieur de deux maillons. 8. Endoscope selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'extrémité de chaque câble d'axe (82) est maintenu en tension par un ressort placé dans le boîtier et l'autre extrémité est fixe ou enroulée sur une pièce rotative de commande.