Brevet FR2796295A1 — publié le 20010119

PHOTOCOAGULATEUR LASER A ADAPTATION DE FLUENCE L'invention concerne les appareils et procédés de photocoagulation de tissus, renforcée par administration d'un chromophore; ce chromophore est généralement 'du vert d'indocyanine, dit ICG, qui présente un pic d'absorption dans le sang à 800 nm variant entre 760 et 840 nm en fonction de la dose. Cette longueur d'onde est celle de l'émission de lasers à diode actuellement disponibles. On a déjà proposé de tels procédés pour la destruction de néovaisseaux sous-rétiniens (article de David R. Guyer et al "Indocyanine Green Angiography and Dye-Enhanced Diode Laser Photocoagulation", Seminars in Ophtalmology, vol. 7, n 3, 1992) et, en dermatologie, pour la photocoagulation d'angiodysplasies cutanées situées en profondeur et peu accessibles au traitement par les lasers émettant dans le spectre d'absorption de l'hémoglobine. L'utilisation de l'ICG se heurte cependant à de nombreuses difficultés dont la principale est sa courte durée de vie plasmatique, qui s'ajoute à sa diffusion progressive à partir des néovaisseaux dans laquelle elle a été injectée. L'utilisation d'une injection continue pour compenser la faible durée de vie réduit la sélectivité du fait de cette diffusion. L'invention vise à réduire les conséquences de la courte vie en utilisant la constatation que la cinétique d'élimination de l'ICG peut être modélisée avec une approximation suffisante pendant une dizaine de minutes après administration sous forme d'une mono-exponentielle décroissante avec une constante de temps qui varie pratiquement entre 3 mn et 5 mn. L'invention propose en conséquence un photocoagulateur laser comprenant: un laser émettant à une longueur d'onde comprise dans le spectre d'absorption de l'ICG et muni de moyens de focalisation; - un module d'alimentation du laser, programmé ou commandé de façon que la fluence moyenne F au foyer à partir d'un instant initial varie suivant une fonction croissante dans le temps ne s'écartant à aucun moment de plus de 10 % d'une mono-exponentielle croissante de la forme F = Fo(1-e-t/) o Fo est la fluence initiale et T est une constante de temps comprise entre 3 et 5 mn, correspondant à la constante de temps ci-dessus. Le temps t est compté à partir de l'administration de l'ICG et non pas du début du traitement laser. On choisit pour Fo une valeur aussi élevée que possible dans la limite fixée par la sélectivité d'action sur les vaisseaux qui ont reçu l'ICG. La présente initiale Fo sera choisie en fonction de la dose d'ICG injectée et de l'intervalle de temps qui s'écoule entre l'injection et le premier tir laser sur les vaisseaux. Dans la pratique, la dose d'ICG injectée ne dépassera pas environ 15 mg/kg de tissu. La fluence initiale correspondante est une fonction sensiblement linéaire décroissante de la dose, à partir d'une valeur initiale, pour une dose nulle, de l'ordre de 300 J/cm2 pour une dose nulle. L'évolution de la fluence dans le temps permet de provoquer un dommage thermique reproductible d'une opération à l'autre et de conserver une photocoagulation sélective des vaisseaux qui ont reçu de l'ICG, à condition de ne pas dépasser une dizaine de minutes à partir de l'injection. La puissance administrée, et donc la fluence, est ajustée par action sur un paramètre disponible sur le laser utilisé. Dans le cas habituel d'un laser à impulsions, le module est programmé ou commandé pour faire varier la fluence par modification de la puissance unitaire et/ou de la durée. La fréquence de tirs successifs d'une séquence peut également être ajustable. A titre d'exemple, on peut indiquer qu'un laser à diode émettant à 810 nm, ayant une puissance de 0,8 W et une durée de tir allant jusqu'à 10 secondes, permettant de faire varier la fluence de 60 à 360 J/cm2 donne de bons résultats pour la destruction de vaisseaux du derme. Les photocoagulateurs laser courants comportent généralement une prise externe permettant de commander la durée, I'espacement et la puissance des impulsions à partir d'un module de commande externe. Un tel module peut notamment comporter un processeur muni d'une mémoire dans lequel on charge le programme fixant l'évolution dans le temps de la puissance de sortie du photocoagulateur laser. L'invention a également pour objet un tel module de commande programmé de façon à provoquer une variation de la fluence suivant la fonction définie ci-dessus et un programme qui, lorsqu'il est chargé dans un module de commande, provoque l'exécution de cette fonction. Les caractéristiques ci-dessus ainsi que d'autres apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels: - la figure 1 est un schéma montrant les différents constituants d'un photocoagulateur permettant de mettre en oeuvre l'invention; - la figure 2 est un exemple de loi de variation de la fluence en fonction du délai après injection d'lCG, dans le cas d'une cinétique d'élimination modélisée par une mono-exponentielle décroissante avec une constante de temps X de 4,8 mn; - la figure 3 est un organigramme de commande d'un photocoagulateur conforme à un mode particulier de réalisation. Le photocoagulateur dont la constitution générale est montré à titre d'exemple sur la figure 1 comprend un ensemble 10 regroupant un laser à diode et son module d'alimentation, dans un bottier dont le panneau avant est muni de boutons de commande et de voyants permettant de régler la puissance émise, la durée de chaque tir et l'intervalle entre les tirs. L'ensemble représenté est muni d'un connecteur 12 destiné à recevoir une fibre optique 14 de transmission de la puissance lumineuse à un applicateur 16. De plus, le boîtier de l'ensemble 10 est muni d'un connecteur 18 destiné à une liaison avec un module externe de commande comprenant un processeur hôte 22 et un interface 20. En général, on utilisera une liaison série RS232. Cette liaison permet au processeur 22 de commander la puissance de l'impulsion ou de chaque impulsion et sa durée. Le tir ou chaque tir peut être déclenché par un opérateur, par exemple à l'aide d'une commande au pied. Dans le cas fréquent o la puissance des impulsions est déterminée par une commande en tension, la tension de commande pourra être générée par l'interface 20. On peut notamment utiliser comme laser l'appareil vendu sous la référence OPC-HO05-FCTS, qui permet un réglage de la puissance de sortie optique de 0 à 5 W, par échelon de 0,1 W, un réglage de largeur d'impulsion de ps à 100 s et un réglage de la séparation entre impulsions entre 200 ps et s, avec une longueur d'onde de sortie de 808 nm. Le programme d'évolution de la puissance de sortie et de la durée de l'impulsion en fonction du temps écoulé sera chargé dans le processeur 22. Ce programme peut utiliser une table faisant correspondre une durée et une puissance d'impulsion, au temps écoulé depuis un instant d'initialisation correspondant à l'injection d'ICG. Le programme peut également être prévu pour effectuer le calcul d'une fonction polynomiale dont les coefficients sont initialement chargés, le calcul de la durée de la puissance s'effectuant alors en temps réel à chaque déclenchement d'une impulsion. La figure 2 montre, à titre d'exemple, la variation théorique à donner à la fluence en fonction du délai écoulé après injection, dans le cas d'une constante de temps t de 4,8 mn, après injection d'une dose de 15 mg/kg d'ICG et pour une fluence maximale en fin de photocoagulation de 300 J/cm2. Une augmentation de la dose d'ICG permet d'augmenter la durée pendant laquelle une photocoagulation renforcée peut être obtenue. On peut notamment choisir, comme loi de variation du terme y = 2-Ut, celle qui est donnée ci-après Temps y=exp(-x/4.8) (min) ou y=exp(- 0,2083x) O 1,000 0,33 0,934 0,5 0,901 0,66 0,872 1 0,812 1,5 0,732 2 0,659 2,5 0,594 3 0,535 4 0,435 0,353 6 0,287 7 0,233 8 0,189 9 0,153 0,125 Comme on l'a indiqué plus haut, I'exponentielle peut être simulée par une formule polynomiale. Le tableau ci-après donne un polynôme du premier degré et un polynôme du second degré. On constate que le polynôme simple du premier degré suffit pour réduire l'erreur par rapport à l'exponentielle à moins de 10 %, dès 0,33 mn et au-delà de 9 mn. Une exponentielle du second degré permet de réduire l'erreur à moins de 2 % dans le même domaine. Une erreur encore moindre pourrait être obtenue avec une formule du troisième degré. Tempsy=- erreur en % y = 0,0086x2 - erreur en % par (min) 0,0886x+0,8857 par rapport à 0,1693x + 0,9789 rapport à exponentielle _ exponentielle 0 0,886 11,4 0,979 2,1 0,33 0,856 7,7 0,924 1,0 f0,5 0È841 6,0 0,896 0,5 0,66 0,827 4,4 0,871 0,1 1 0,797 1,5 0,818 0,6 1,5 0,753 2,1 0,744 1,3 2 0,709 4,9 0,675 1,5 2,5 0,664 7,0 0,609 1,5 o0 3 0,620 8,5 0,548 1,3 4 0,531 9,7 0,439 0,5 0,443 9,0 0,347 0,5 1 6 0,354 6,8 0,273 1,4 7 0,266 3,3 0,215 1,7 8 0,177 1,2 0,175 1,4 9 0,088 6,5 0,152 0,2 10 0,000 12,5 0,146 2,1 En général, les traitements seront effectués en utilisant une seule impulsion, de durée et de puissance sélectionnées pour que la fluence totale reçue par les tissus soit celle découlant de Fo pour les tissus concernés et du délai écoulé depuis l'injection. Dans la pratique, on sera souvent amené à choisir la durée de l'impulsion à une valeur correspondant à 3 à 5 fois le temps de relaxation pour les vaisseaux à traiter, de façon à permettre la diffusion de la chaleur du sang vers la paroi. La puissance à fournir en sera déduite en tenant compte de la dimension de la tache et du temps écoulé depuis l'administration de l'ICG. Le procédé de mise en oeuvre peut comporter une étape préliminaire de détermination de l'emplacement exact des vaisseaux à attaquer, en illuminant sous faible puissance les tissus, après administration de l'ICG. La fluorescence de celle-ci permet de déterminer l'emplacement des néovaisseaux et peut définir exactement l'emplacement à donner à la tache du laser pour la coagulation. La figure 3 est un organigramme résumant un mode possible de mise en ceuvre du dispositif, dans le cas d'un tir unique. Cet organigramme est prévu de façon à interdire le tir lorsque le retard par rapport à l'injection dépasse la durée complète de la séance de traitement, y compris la durée de l'impulsion laser. REVENDICATIONS 1. Photocoagulateur laser comprenant: - un laser émettant à une longueur d'onde comprise dans le spectre d'absorption de'l'lCG et muni de moyens de focalisation; - un module d'alimentation du laser programmé ou commandé de façon que la fluence moyenne F au foyer à partir d'un instant initial varie suivant une fonction croissante dans le temps ne s'écartant à aucun moment de plus de 10 % d'une mono-exponentielle croissante de la forme F = Fo(1-e-tI) o F est la fluence initiale et T est une constante de temps comprise entre 3 et 5 mn. 2. Photocoagulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module d'alimentation est programmé ou commandé pour faire varier la fluence par modification de la puissance unitaire et/ou de la durée ou du tir. 3. Photocoagulateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le module est commandé par un module externe programmé. 4. Photocoagulateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la fonction croissante est une fonction linéaire ou quadratique. 5. Photocoagulateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le laser a une émission dans la plage allant de 700 à 900 nm.