Brevet FR2747909A1 — publié le 19971031

La présente invention est une sonde ultrasonore filiforme dont l'extrêmité distale est formée par une tête de sonde de forme bulbeuse, plus on moins sphérique, recouverte d'un revêtement diamanté. La présente invention apporte les avantages suivants: 1) Par rapport aux sondes ultrasonores filiformes classiques, dont la tête de sonde n'est pas reconverte d'un revêtement diamanté, elle présente une plus grande efficacité dans l'attaque des plaques d'athéromes calcifiées et dures, sans diminuer l'efficacité datifs 1' attaque des autres tissus biologiques 2) In taille des grains de diamants incrustés dans le revêtement diamatité permet de produire des débris de très petites tailles, ce qui permet leur élimination aisée par aspiration ou par les voies naturelles. 3) Par rapport aux systèmes d'angioplastie à fraises diamantées tournantes, elle présente moins de risques de léser la paroi artérielle En effet, ces dits systèmes à fraises diamantées tournant antour d'un guide métallique, ont de très grandes vitesses de rotation. Pour cette raison et due à leur inertie, au démarrage de leur mouvement, ces dites fraises diamantées entrainent le dit guide métallique dans des trajectoires, de rayons non nuls, autour de celui ci. avant de se stabiliser dans leur position normale de travail. pour attaquer la sténose. C'est pendant ces excursions que ces dites fraises diamantées présentent un danger de léser la paroi artérielle, en particulier dans le cas des artères de faibles diamètres. Par contre les sondes ultrasonores, du fait de leur fonctionnement se loti le mode de vibrations longitudinales par rapport au guide métallique, ne sont pas sujettes à cette tendance à prendre une trajectoire s'écartant du dit guide et s'approcher, de manière intempestive, de la paroi artérielle. Ces systèmes présentent une plus grande séurité pour la paroi artérielle. I) INTRODUCTION (Pour faciliter la compréhension des descriptions faites dans le texte, des figures, non à l'échelle, ont été annexées. Sur ces figures, des refr'reiices identiques désignent les mêmes éléments.) Les opérations d'aiigioplastie ont pour objectif la recanalisation des artères bouchées ou occluses par des caillots de sang et des plaques d'athéromes. Dans la pratique, cette recanalisation s'effectue de la manière suivante : Les chirurgiens et les radiologues interventionnels commencent par utiliser des systèmes d'angioplastie pour creuser un tunnel à travers la sténose. Ensuite, ils font passer à travers cette lumière un cathéter à ballonnet pour aplatir la plaque d'athérome contre la paroi artérielle, ce qui permet de rétablir la circulation sanguine. Un stetit peut être posé pour diminuer les risques de resténose. La difficulté dans ces opérations vient du fait, d'une part, que ce sont des opérations transluminales et d'autres part, de la composition de l'athérome qui est un milieu @homogène complexe, formé par une imbrication de milieux biologiques constitués de tissus, de lobules graisseuses el de plaques plus ou moins calcifiées. L'analyse, qui suit ci dessous, du fonctionnement du système d'angioplastie ultrasonore va permettre de comprendre les qualités de la présente invention datifs l'attaque des plaques d'athéromes calcifiées. a) Description d'un ensemble d'angioplastie ultrasonore et de son fonctionnement. La figure 1 présente un ensemble standard d'angioplastie ultrasonore comprenant: 1) Un générateur électrique (1) alimentant un transducteur électromécanique (2) qui est relié par un accouplement métallique (6) à une soude ultrasonoreflexible et filiforme (4) dont l'extrémité distale est uiie tête de soude (5), en forme de bulbe, plus ou mois sphérique. Cet ensemble complexe est conçu pour pouvoir,fi@ finalement, permettre de communiquer à la dite tête de sonde (5) un mouvement de déplacement de va et vient longitudinal, à la fréquence des ultrasons, autrement dit des vibrations ultrasonores longitudinales. Inflexibilité de la dite sonde filiforme ( 4 ) lui permet d'être introduite dans des artères humaiiies et de suivre leurs sinuositées afin d'amener la dite tête de sonde (5) au contact des sténoses des artères occluses. L'énergie ultrasonore, émise par cette dite tête de sonde (5) permet, alors, de pratiquer une lumière à travers ces dites sténoses pour permettre d'effectuer la recanalisation de ces artères occluses. Finalement, un ensemble d'angioplastie ultrasonore doit permettre, dans une opération d'angioplastie ultrasonore transhuminale, d'introduire dans des artères occlus et amener jusqu'au contact des sténoses, un émetteur d'ultrasons, la dite tête de soude (5). pour les déboucher grâce à l'énergie ultrasonore. b) Effets des ultrasons sur un athérome. Dans un milieu matériel complexe constitué par un athérome, le mouvement alternatif de va et vient longitudinal, à la fréquence des ultrasons, de la dite tête de sonde (5) produit 2 effets importants suivants: a) Effet marteau pique@r, sur un milieu solide: Lorsque la dite tête de sonde (5) est en contact avec un milien solide. comme par exemple la partie calcifiée d'une plaque d'athérome, le déplacement longitudinal de la dite tête de sonde (5) agit comme un marteau piqiielir sur la dite plaque d'athérome. C'est l'effet marteau piqueur, niais à la fréquence des ultrasons. Cet effet cesse lorsque la dite tête de sonde (5) n'est plus en contact avec la dite plaque calcifiée. Cet effet est d'antant plus efficace, concernant l'attaque des plaques d'athéromes solides et calcifiées, que Ici différence de dureté entre lez tète de soude (5) et Ici plaque calcifiée est plus grande, D'où l'intérêt de choisir une tête de sonde ( 5 ) de grande dureté. b) Lacavitation, dans un milien liquide on semi liquide . Dans un milieu liquide ou semi liquide, comme par exemple, le sang humain on autres tissus ou milieux biologiques fortement hydratés, les vibrations mécaniques longitudinales @ltrasonores, émises par la dite tête de sonde ( 5 ), peuvent donner naissance au phénomène de cavitation. En effet, ces vibrations mécaniques ultrasonores génèrent des ondes de pressioii dans ce dit milieu liquide. Ces dites ondes de pression y créent des ventres de pression, correspondant à des zônes très fortement comprimées, et des noeuds de pression, correspondant à des zônes où règnent de très faibles pressions. La propagation de ces dites ondes de pression a comme résultat que chaque point du dit milieu va subir,successivement, de très fortes compressions suivies de très fortes dépressions puis, de nouveau, de très fortes compressions, ainsi de suite, et ceci à la fréquence des ultrasons. Ce milie@ liquide devient donc très agité. Lorsque l'intensité des ondes ultrasonores dépasse un certain seuil, ce qui arrive, par exemple, lorsque la dite sonde ultrasonore filiforme ( 4 ) entre en résonance, on observe, alors. l'apparition du phénomène de la cavitatioii qui provoque, en particulier dans les tissus biologiques, l'éclatement des parois des cellules, des lobules, etc... Ainsi, lorsque une tête de sonde ultrasonore ( 5 ) excitée est au contact avec une sténose, on peut prévoir les effets suivants: I) Si, devant la dite tête de soude ( 5 ), se trouvewlt des tissus biologiques, ne comprenant pas de plaques calcifiées. alors la dite tête de sonde (5) Itay creuser un tunnel, par le phénomène de cavitation qui fait éclater les parois des diverses cellules. I.es débris créés sont alors éjectés et projetés dans tous les sens par les turbulences, créées par les vibrations ultrasonores qui agitent ce milieu liquide 2) Lorsque la dite tête de solide (5) rencontre une plaque solide @e et calcifiée d'athérome leur interaction est régie par l'effet marteau piqueur. Cet effet va permettre de pulvériser la matière solide formant la plaque. Dans la réalité, comme tout ceci se passe dans un milieu liquide el que le coiitact entre la dite tête de sonde (5) et la dite plaque n'est pas permantente, on comprend, aisément, que la cavitation intervient aussitôt dans ce coiitact cesse mais est s'arrête aussitôt que le dit contact est établi, de nonveau. En particulier, la cavitation provoque l'éjection des débris minéraux et biologiques arrachés par l'effet marteau piqueur, ce qui est observé . De plus, on peut signaler un antre résultat favorable remarquable, provenant du fait que les dits débris solides sorll alors soumis à un milieu liquide, très fortement agité par les ondes ultrasonores et vont participer, comme projectiles, au creusement du tunnel à travers l'occlusion. Tels sont les mécanismes physiques qui interviennent lors du recanalisation d'une artère occluse dans la technique d'angloplastie ultrasonore. Habituellement, du fait du fonctionnement à la résonance des sondes ultrasonores dans les interventions, les auteurs ne men@onnent que la cavitation et ignorent, très souvent, l'effet marteau piqueur. Pourtant, en présence des plaques d'athéromes calcifiées et Jures s la cavitation lie peut pas amener leur destruction car elles sont insensibles aux variations de pressions dans le milieu liquide qui les entoure. In présente invention découle de l'analyse faite ci dessus. En effet, la technique d'angioplastie ultrasonore permet de contribuer à la recanalisation des artères athéromateuses. L 'expérience montre que, en particulier, ce sont les plaques d'athérome calcifiées et dures qui posent des problèmes aux différentes techniques d'angioplastie transluminales, Or notre atialyse montre qu'il suffit d'utiliser des têtes de sondes ultrasonores de très grande dureté pour augmenter l'efficacité du système d'atigioplastie ultrasonore dans ces cas. satis détériorer, naturellement, les autres propriétés des dites sondes ultrasonores La présente invention montre que le but recherché peut, aisément être obtenu en recouvrant les tètes de sondes ultrasonores ( 5 ) d'un revétement diamanté. En effet, la dureté des revêtements diamwités est adaptée à l'attaque des matériaux durs puisque ces revêtements sont utilisés aussi bien dans les têtes de forage des puits de pétrole que pour les fraises de dentistes, etc.... D'autre part, ces revêtements déposés en couches minces siir ces dites têtes de sondes (5) perturbent, peu ou pas du tout, leur réponse aux ultrasons. De plus, la taille des grains de diamants incrustés permet d'obtenir, comme résultats de l'attaque des plaques d'athéromes solides calcifiées. des débris solides de très faibles diamètres, ce qui permet leur élimination aisée par aspiration ou par les voies naturelles. En résumé, les sondes ultrasonores (4), pour l'angioplastie ultrasonore, pouvues d'une tête de sonde (5), recouverte d'un revêtement diamanté, décrites par la présente invention permettent .Une efficacité accrue dans l'attaque des parties calcifiées des plaques d'athéromes, sans perdre leur efficacité daus l'attaque des parties non calcifiées des plaques d'athéromes. .d'obtenir des débris solides de très faibles diamètres, ce qui facilitent leur élimipiation par aspiration ou par les voies naturelles. une meilleure sécurité pour la paroi artérielle, du fait de leur fonctionnement selon le mode de vibrations longitudinales par rapport au guide métallique. Elles n'ont pas soumises à la tendance de venir léser la dite paroi artérielle comme c'est le cas des fraises diamantées tournantes. II DESCRIPTION DE t 'INVENTION l)aus une forme de réalisation de l'ensemble d'a'igioplastie ultrasonore présenté dans la figure 1, le transducteur électromécanique (2) est une sonotrode cylindrique,faite dans un métal bon conducteur d'ultrasons tandis la figure 2 présente une forme de réalisation de la sonde ultrasonoreflexible et filiforme (4)@ composée d'un guide d'ondes ultrasonores filiforme (7) couplé. du côté distal. à une tête de sonde (5) deforme bulbeuse. plus ou moins sphérique, recouverte d'une couche mince (10) d'un revêtement diamanté. Ce dit guide d'ondes ultrasonores ( 7) est unfil métallique, élastique ou super élastique, de diamètre uniforme compris entre O,6mm et 0,9mm et de longueur totale de l m à 1,5 m. La dite tête de sonde ( 5). recouverte d'une couche mince (10) d'un revêtement diamanté, est mi cylindre métallique dont l'extrémité distale peut etre cylindrique, sphérique ou conique arrondie, et a une longueur de 2mm à Smm et un diamètre inférieur à 5mm. Elle est percée d' un premier trou longituditial (9) dont le diamètre est de 0,4 mm à 0,6 mm pour permettre le passage du guide métallique ( 12 ) ou du liquide opacifiant aux RX et, d'un 2è trou longitudinal (8) dont le diamètre intérieur doit permettre l'assemblage avec le dit guide d'ondes ultrasonore (7), par brasage, collage ou sertissage, selon la nature des matériaux formant la dite tête de sonde (5) et le dit guide d'ondes ultrasonores (7). Les grains de diamants (14) de la dite couche mince (JO) de revêtement diamanté ont un diamètre compris entre 10 microns et 100 microns La dite sonotrode (2) et le dit guide d'ondes ultrasonores filiforme (7) sont dimensionnés de telle manière que le système formé par la dite sonotrode (2) et la dite sonde ultrasonore filiforme (4) forme un système résonant. Dans une forme preférée de réalisation, le dit guide d'ondes ultrasonores (7) et la dite tête de sonde (5) sont en acier inoxydable brasable, de qualité médicale et sont assemblés par brasage, utilisant une brasure du type brasure d'Argent, basses températures. Lors de l'assemblage par brasage. la température atteinte par ces 2 pièces, ne doit pas les fragiliser. Dans une autre forme de réalisation, la dite tête de sonde (5) peut être réalisée soit en céramique dure ou chargée de poudre de diamants. soit en céramique dure. à base d'alumine ou de composés d'alumine. Dans une autre forme de réalisation, encore, le dit guide d'ondes ultrasonores (7) est utifil de Titane ou d'alliage de Titane, super élastiques. Dans ce cas, I'assemblage entre le dit guide d'ondes ultrasonores (7) et la dite tête de sonde (5) se fait par sertissage ou par collage. REVENDICATIONS. 1-Un dispositif pour l'Angioplastie Ultrasonore, caractérisé en ce qu'il comprend : .une sonotrode cylindrique ( 2 ) . Une sonde ultrasonore filiforme ( 4 ) formant un système résonant avec la sonotrode (2) et composée d' un guide d'ondes ultrasonores ( 7 ) couplé, du côté proximal, à un système mécanique de liaison (6 ) et du côté distal, à une tête de sonde (5), recouverte d'une couche mince ( 10 ) d'un revêtement diamanté. 2- Dispositif selon la revendication I, caractérisé en ce que la dite sonotrode (2) est un cylindre fait dans un métal bon condnctenr d'ultrasons et dimensionné pour former un système résonant avec la dite sonde ultrasonore filiforme (4). 3-Dispositif selon la revendication 1 et 2, caractérisé en ce que le dit guide d'ondes ultrasonores ( 7 ) est un fil métallique, élastique ou super élaslique, ayant une extrémité proximale et une extrémité distale Le dit fil a un diamètre externe uniforme, compris entre 0, 6mm et 0,9mm. La longueur totale du dit fil va de IOOmm à 1.500mm et est dimensionnée pour former uti guide d'ondes ultrasonores, compatible avec la fréquence de résonance du système résonant, formé par la dite sonotrode ( 2 ) et la dite sonde ultrasonore filiforme ( 4 ). 4-Dispositif selon la revendication 1 et 3, caractérisé en ce que la dite tête de sonde (5) est constituée par un cylindre métallique dotit l'extrêmité distale peut être cylindrique, sphérique ou conique arrondie. La dite tête de sonde ( 5 ) est recouverte d'une couche mince ( 10 ) d'un revêtement diamanté et a pour dimensions: 3mm à 5mm de longueur et moins de 5mm de diamètre extérieur. La dite tête de sonde (5) est percée de 2 trous (8) et ( 9). Le diamètre intérieur du dit trou (8) doit permettre l'assemblage avec le guide d'ondes ultrasonores (7), par sertissage, brasage ou collage se loti la nature des matériaux formant la dite tête de sonde (5) et le dit guide d'ondes ultrasonores (7). Le diamètre du dit trou (9) est de 0,4 mm, environ, pour permettre le passage du dit guide métallique (12) OU du liquide opacifiant aux R.X. 5-Dispositif selon la revendication 1, 3, et 4, caractérisé en ce que le dit guide d'ondes ultrasonores ( 7) et la dite tète de sonde (5) recouverte d'un revêtement diamanté ( 10 ) sont en acier inoxydable brasable, de qualité médicale. L'assemblage entre ces 2 éléments se fait par brasage utilisant une brasure lu type brasure d'Argent, basses températures. La température atteinte par ces 2 pièces à braser ne doit pas les fragiliser. 6- Dispositif selon la revendication 1, 3, et 4 caractérisé en ce que la dite tête de sonde (5) est réalisée en céramique dur ou chargée de poudre de diamants et a comme dimensions: 3mm à 5mm de longueur et moisis de Smm de diamètre extérieur. La dite tête de sonde (5) comporte I trou (9) de 0,4 mm de diamètre pour permettre le passage du dit guide métallique (12) ou du liquide opacifiant aux R.X 7- Dispositif selon la revendication 1, 3 et 4 caractérisé en ce que la dite tête de sonde (5) est réalisée dans une céramique dure, â base d'alumine ou de composés d'alumine. 8- Dispositif selon la revendication 1, 3 et 4 caractérisé en ce que le dit guide d'ondes ultrasonores ( 7) est unfil de Titane ou alliage de Titane super élastiques. L'assemblage entre ce dit guide d'onde ultrasonore et la dite tête de sonde (5) se fait par, sertissage ou par collage.