Brevet FR2792839A1 — publié le 20001103

DOMAINE DE L'INVENTION Cette invention concerne des pompes implantables pour injection de médicament. En particulier, cette invention concerne un système et un procédé pour limiter les dosages d'un médicament qui peut être administré par une pompe implantable à injection de médicament. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Les pompes implantées à injection administrent des substances thérapeutiques à un patient en fonction d'un programme informatique exécuté par un processeur qui est programmé avec des paramètres de dosage de médicament. Un microprocesseur commande une petite pompe à déplacement positif en fonction d'instructions de programmation envoyées au microprocesseur par l'intermédiaire d'une liaison de programmation à haute fréquence, de manière à permettre à la pompe implantable d'être programmée et exploitée à distance. Au cours de l'exécution de son programme, le processeur commande une pompe mécanique en fonction de paramètres programmés de dosage. Un problème avec les pompes à injection de médicament de l'art antérieur est qu'elle fonctionnent en boucle ouverte, c'est-à-dire qu'il n'existe pas de mécanisme de rétroaction commandant le dosage du médicament. De plus, quand elles sont utilisées pour traiter de nombreux troubles, les pompes implantables à injection ont besoin de permettre au patient de s'administrer lui-même une dose de médicament à sa demande. Par exemple, de nombreux diabétiques ont besoin de s'administrer une dose d'insuline soit juste avant, soit juste après un repas. Bien que les pompes implantables et programmables à injection de médicament de l'art antérieur permettent à un patient de s'administrer des doses supplémentaires de médicament à sa demande, ces dispositifs de l'art antérieur ne limitent pas la quantité de doses administrées par le patient, ce qui augmente la probabilité pour qu'un patient s'administre à lui-même des doses excessives ou insuffisantes, et influence défavorablement la thérapie prescrite au patient par le médecin. Un stimulateur de tissu, programmable à distance et implantable, est décrit dans le brevet U.S. no 5 443 486 (appelé ci-après brevet '486) délivré à Hrdicka et autres, intitulé "Method and Apparatus to Limit Control of Perimeters of Electrical Tissue Stimulators". Bien que le brevet '486 décrive un stimulateur de tissu programmable à distance et permette au patient de commander l'administration de signaux de stimulation au tissu, le dispositif décrit dans le brevet '486 ne fournit pas de thérapie programmable d'injection de médicament. Le brevet '486 ne fournit pas non plus de limites fixées par un programme à une perfusion de médicament. Une limite programmable d'injection dans une pompe implantable à injection pourrait diminuer la probabilité pour qu'un patient s'administre des doses excessives. Une limite définie par logiciel pourrait aussi diminuer la probabilité pour que certains traitements médicamenteux soient utilisés de manière incorrecte - même par des fournisseurs de soins de santé. De plus, en utilisant une limite de dosage de médicament définie par logiciel, les fabricants de pompes pourraient spécifier certains dosages maximaux pour certaines affections en programmant préalablement leurs propres pompes à injection avec les limitations de dosage de médicament. Une limite, programmée d'avance, de dosage de médicament pourrait diminuer la probabilité pour qu'un fournisseur de soins de santé administre par inadvertance une dose excessive au patient. Afin de diminuer ou d'empêcher des doses excessives de médicament administrées par inadvertance, les pompes implantées à injection de médicament nécessitent que des limites soient placées sur la quantité et/ou la fréquence de médicament à délivrer. Une limite interne de la quantité de médicament qu'un patient peut s'administrer lui-même serait une amélioration par rapport aux pompes implantables à injection de l'art antérieur. Des limites similaires pourraient empêcher que des fournisseurs de soins de santé administrent des traitements avec des doses excessives, ou au contraire insuffisantes. RESUME DE L'INVENTION Une pompe à injection de médicament entièrement implantable, qui comprend une liaison de programmation à haute fréquence, un réservoir implantable de médicament dans lequel une substance thérapeutique est stockée et une petite pompe à déplacement positif commandée par microprocesseur, est entièrement commandée par logiciel en utilisant un microprocesseur et une alimentation incorporés et implantables. Des instructions de programmation et des données fournies au microprocesseur par l'intermédiaire d'une liaison de programmation à haute fréquence sont utilisées pour limiter le dosage de médicament injecté. Les données de limite de dosage sont stockées dans une mémoire programmable incorporée au microprocesseur ou dans des dispositifs séparés de mémoire. Le microprocesseur commandant l'administration de médicament compare la quantité de médicament administré pendant une période en fonction des paramètres de données définissant les limites de dosage du régime de traitement. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, la & pompe programmable à injection permet aussi au patient de s'administrer lui-même des doses supplémentaires sur demande. Les limites de dosages supplémentaires administrés à la demande du patient sont spécifiées par le fournisseur de soins de santé et ces limites peuvent être programmées dans la pompe o10 implantable en utilisant la liaison de programmation à haute fréquence. Ensuite, un accès aux limites de dosage n'est pas autorisé au patient. Une programmation par liaison à haute fréquence, un cryptage des données ou d'autres logiciels de sécurité pourraient restreindre l'accès aux données de limite de dosage de médicament. Le dosage de médicament commandé par le patient est limitée par la valeur de limite spécifiée par le fournisseur de soins de santé. Dans un autre mode de réalisation, les fabricants de médicaments, ainsi que les fournisseurs de soins de santé, pourraient offrir des pompes implantables à injection pour une utilisation avec certains médicaments qui ont des prescriptions précises d'administration. Un dosage excessif ou insuffisant pourrait être évité au moyen de définitions de dosage programmées dans des emplacements protégés de stockage de25 données. Dans encore un autre mode de réalisation, un dosage insuffisant provoqué par le patient pourrait être évité si la pompe est programmée à un dosage minimal, ou si le patient est alerté. L'avertissement pourrait être une alarme sonore provenant de la pompe, à laquelle le patient pourrait répondre en augmentant le dosage. La même alarme de dosage insuffisant pourrait être mise en oeuvre pour prévenir le patient qu'il demande une dose excessive, alertant ainsi le patient quand une demande de dose35 entraînerait un dosage excessif non autorisé par la pompe. DESCRIPTION SOMMAIRE DES DESSINS La figure 1 est un diagramme synoptique simplifié d'une pompe implantable à injection, commandée par logiciel, fournissant des limites logicielles de dosage. La figure 2 représente la mise en oeuvre complète d'un système comprenant la pompe, un cathéter, deux dispositifs extérieurs de commande, l'un utilisable par le patient eto10 l'autre utilisable par le personnel médical. DESCRIPTION DETAILLEE DU MODE DE REALISATION PREFERE La figure 1 est un diagramme synoptique simplifié des éléments fonctionnels d'une pompe 100 à injection de médicament, implantable et programmable, ayant des limites reprogrammables de dosage (c'est-à-dire spécifiées par logiciel). Les éléments fonctionnels de la pompe 100 à injection représentée à la figure 1 sont petits, de sorte que la pompe peut facilement être implantée dans l'abdomen d'un patient afin de traiter des maladies chroniques telles que le diabète. Une pompe implantée à injection pourrait aussi être utilisée pour des régimes de traitement intensif, par exemple pour administrer des médicaments de chimiothérapie ou de la morphine afin de traiter respectivement le cancer ou la douleur.25 En se référant à la figure 1, un réservoir 102 contient un volume approprié de médicament à administrer au patient au moyen d'une pompe 104, de préférence une pompe de précision à déplacement positif aspirant la substance médicamenteuse dans le réservoir 102. Bien que la figure 1 représente seulement un30 réservoir unique et une pompe unique, l'invention décrite ici est conçue pour être utilisée facilement avec plusieurs réservoirs, pour administrer plusieurs médicaments différents ou pour augmenter le volume d'un médicament unique, qui pourraient être implantés chez le patient. Plusieurs pompes35 pourraient être utilisées aussi avec plusieurs réservoirs pour administrer des médicaments différents à des régimes et des moments différents. Plusieurs pompes pourraient aussi être utilisées avec un réservoir unique pour accroître la fiabilité. La pompe 104 est couplée fonctionnellement et répond à des signaux électriques qui lui sont envoyés depuis un module 106 de commande. Les signaux électriques provenant du module 106 de commande pourraient, par exemple, faire démarrer et arrêter la pompe 104 et modifier aussi son débit de manière à moduler la fourniture au patient de médicaments depuis le réservoir 102. Les circuits électroniques dans le module 106 de commande pourraient comprendre typiquement des circuits électroniques appropriés d'attaque dont la fonction principale est de coupler un processeur central 108 à la pompe 104 par i'intermédiaire de circuits appropriés d'interface, bien connus des personnes qualifiées en la matière. D'autres modes de réalisation de l'invention pourraient, bien entendu, comprendre une mise en oeuvre directe, dans le microprocesseur, de l'interface pompe- unité centrale de traitement, ou une sélection et/ou une conception de la pompe 104 de manière à éliminer le besoin d'une interface entre celle- ci et les circuits à faible puissance du microprocesseur. Beaucoup de microprocesseurs du commerce comprennent de nombreux circuits auxiliaires sur un substrat unique, comprenant des convertisseurs analogiques- numériques, des convertisseurs numériques-analogiques, des compteurs, des minuteries, des horloges, etc. L'unité centrale 108 de traitement commande la quantité de médicament administrée au patient en fonction d'instructions de programme stockées dans une mémoire 110 de programme. La mémoire de programme, qui pourrait être située sur le même substrat semi- conducteur que l'unité centrale de traitement, a besoin typiquement de pouvoir stocker temporairement et rechercher des données. Une mémoire 112 à accès direct (mémoire RAM), représentée à la figure 1 et bien connue des personnes qualifiées en la matière, est disponible pour être utilisée par le programme exécuté par l'unité centrale 108 de traitement. Les personnes qualifiées en la matière se rendront compte que bien que le programme exécuté par i'unité centrale 108 de traitement puisse être, de la manière la plus économique, mis en oeuvre dans une mémoire à lecture seule (mémoire ROM), une structure équivalente à la mémoire ROM pourrait comprendre une mémoire 114 à lecture seule progammable électriquement (mémoire 7 2792839 EPROM), ainsi qu'une mémoire 116 à lecture seule, effaçable et programmable électriquement (mémoire EEPROM). Ces deux autres structures sont capables de conserver des instructions exécutables dont a besoin l'unité centrale 108 de traitement pour exploiter et commander la pompe 100. La mémoire EPROM 114 et la mémoire EEPROM 116 sont des mémoires reprogrammables à semi-conducteur bien connues des personnes qualifiées en la matière. La mémoire EEPROM 116 est particulièrement utile dans l'invention, étant donné qu'elle se prête facilement à un stockage de caractéristiques de thérapie par médicament et est plus sûre qu'une mémoire RAM (mémoire à accès direct), étant donné qu'une mémoire RAM est volatile et sujette à des erreurs dues à une interruption de la source d'alimentation. La mémoire EEPROM conserve des données pendant de longues périodes et peut cependant être reprogrammée facilement par l'unité centrale de traitement. Beaucoup de microprocesseurs disponibles dans le commerce comprennent, sur le substrat contenant le processeur, une mémoire EEPROM adressable directement, ce qui simplifie encore la mise en oeuvre d'un dispositif implantable d'injection de médicament à dosage limité par logiciel. La figure 2 représente le mode de réalisation d'un système de pompe comprenant une pompe 200 à injection de médicament et un cathéter 204 d'injection de médicament conçu pour délivrer des médicaments à une extrémité distale dans le corps. Deux dispositifs extérieurs de commande sont représentés, l'un 210 destiné à être utilisé par le patient et l'autre 220 destiné à être utilisé par le personnel médical. La pompe 200 avec le cathéter 204 qui lui est relié sont implantés dans le corps 216 du patient sous la peau 214. En vue d'une programmation à distance, une énergie 212 à haute fréquence se propage de manière bidirectionnelle entre la pompe 200 et le dispositif extérieur 210 de commande devant être utilisé par le patient. De même, le fournisseur de soins de santé utilise un dispositif extérieur 220 de commande pour programmer indépendamment la pompe implantée aux paramètres souhaités d'injection, comme il est de pratique courante en la matière. Un transducteur piézo- électrique ou un autre dispositif acoustique 222 de signalisation, sur le corps de pompe ou couplé électriquement à la pompe de toute autre manière et à son dispositif interne de commande, pourrait être utilisé pour fournir au patient une alarme sonore dans le cas d'un dosage insuffisant ou excessif. Un fournisseur de soins de santé programme la pompe implantable 200 à injection en utilisant un dispositif 210 de programmation à distance tel que le dispositif de programmation décrit dans le brevet U.S. no 5 443 486 et le brevet U.S. no 4 678 248 intitulé "Circuits for Controlling a Receiver in an Implanted Device" de Berntson. Le programme exécuté par l'unité centrale 108 de traitement explore régulièrement la liaison à haute fréquence (réalisée sous la forme d'un dispositif 120 de programmation et d'un dispositif 122 de télémesure ascendante) pour rechercher des commandes. D'autres modes de réalisation, bien entendu, pourraient comprendre des circuits de communication à haute fréquence qui gèrent une ligne de commande d'interruption sur des processeurs équipés en conséquence. Au moins une commande identifiable par l'unité centrale 108 de traitement est une demande déclenchée par le patient pour que la pompe 100 administre une dose de médicament provenant du réservoir 102. Une telle demande serait envoyée à la pompe 100 par le patient qui serait muni d'un répondeur d'identification conçu spécialement pour émettre une demande de dose. Les fonctions du dispositif 210 manoeuvré par le patient sont limitées et insusceptibles de modifier des données fondamentales programmées par un fournisseur de soins de santé. A la fois les instructions données par le personnel de santé et les doses demandées par le patient sont envoyées à 9 2792839 l'unité centrale 108 de traitement par l'intermédiaire d'un port d'entrée sur l'unité centrale de traitement. Un tel port d'entrée de l'unité centrale 108 de traitement comprendrait un dispositif d'entrée- sortie à cartographie de mémoire ou un autre port parallèle ou un port série muni d'une mémoire tampon10 appropriée, qui tous se trouvent couramment dans beaucoup de microcalculateurs disponibles dans le commerce. Pendant l'opération de programmation de la pompe à injection, le professionnel de santé peut spécifier un paramètre caractéristique d'injection de dose à stocker dans un ou plusieurs emplacements 124, 126 et 128 du dispositif 109 de mémoire représenté à la figure 1. La caractéristique d'injection de dose stockée en mémoire peut consister en un ou plusieurs octets de données (reconnaissables par les instructions du programme) pour limiter la quantité, la fréquence ou toute autre caractéristique d'une dose du médicament à administrer au patient par la pompe 100. Les caractéristiques d'injection de dose pourraient prescrire aussi des quantités minimales de dosage. Par exemple, la caractéristique d'injection de dose stockée dans l'un des emplacements (124, 126, 128) de mémoire de la figure 1 pourrait être utilisée par le programme stocké dans la mémoire ROM 110 pour limiter le nombre de doses de médicament dont un patient peut déclencher la fourniture pendant une période de vingt-quatre heures. En variante, la caractéristique d'injection de dose pourrait limiter le volume de médicament à fournir à la demande du patient pendant une période donnée de temps. La fréquence des doses, la posologie des doses par période unitaire de temps, le volume de chaque dose ou d'autres informations sur les doses pourrait aussi être stockés. De même, une caractéristique d'injection de dose pourrait être programmée dans un des emplacements 124, 126 ou 128 de mémoire comme une limite à ne pas dépasser, afin 2792839 d'empêcher qu'une dose excessive soit administrée au patient par un professionnel de santé. Une telle limite supérieure d'une dose de médicament pourrait être utilisée par le programme dans la mémoire ROM 110 ou la mémoire EPROM 114, 116 comme limite de sécurité empêcher un professionnel de santé d'administrer accidentellement au patient une dose excessive quand le professionnel de santé programme la pompe à injection au moyen de la liaison de programmation à haute fréquence. Dans un autre mode de réalisation, l'unité centrale 108 de traitement pourrait balayer ou interroger des capteurs (non représentés) fournissant des données concernant l'efficacité du traitement. D'autres dosages pourraient être indiqués par un signal d'un ou plusieurs capteurs. Des limites de dose fourniraient toujours un moyen grâce auquel des traitements minimaux ou maximaux ne seraient pas dépassés. Les personnes qualifiées en la matière se rendront compte que le dispositif 108 de commande est de préférence un microcalculateur ou un microprocesseur. De tels dispositifs sont bien connus dans le domaine de l'électronique et beaucoup d'eux comprennent une mémoire à lecture seule, une mémoire à accès direct, une mémoire EPROM et une mémoire EEPROM incorporées au dispositif. Un tel dispositif est aussi muni classiquement de convertisseurs analogiques-numériques, de convertisseurs numériques-analogiques, de compteurs, de minuteries, et d'autres circuits utilisables pour des applications de commande en temps réel comprenant une pompe implantable à injection. DL'autres modes de réalisation pourraient comprendre un système à logique combinatoire ainsi que séquentielle, bien que les personnes qualifiées en la matière connaissent les avantages liés à l'utilisation d'un microprocesseur ou d'un microcalculateur. D'autres modes de réalisation pourraient encore envisager d'utiliser des dispositifs analogiques tels qu'un calculateur analogique pour commander la pompe 104 en 1l réponse à des conditions physiologiques. Des instructions de programme pour le dispositif 108 de commande sont stockées dans un dispositif approprié de mémoire. Des instructions de programme pourraient aussi être stockées dans les mémoires ROM, RAM, EPROM ou EEPROM comme décrit ci- dessus. Les limites d'injection ou les caractéristiques de dose sont stockées de préférence dans un emplacement d'une mémoire programmable telle qu'une mémoire EPROM ou EEPROM en raison de leur aptitude à conserver des données sur une longue période de temps, même si l'alimentation est coupée. Dans le cas d'une mémoire à accès direct (RAM), une alimentation devrait être fournie en permanence au dispositif de mémoire et, le cas échéant, à des circuits auxiliaires pour éviter une perte de données. En fonctionnement, un professionnel de santé pourrait de préférence télécharger des données de programmation et/ou autres dans le dispositif 109 de mémoire au moyen des circuits et 122 de liaison à haute fréquence. Comme représenté à la figure 1, ces instructions de programmation et/ou ces données ont traversé l'unité centrale 108 de traitement. La représentation de ce trajet de données à la figure 1 ne doit pas être considérée comme limitative. Une intelligence suffisante pourrait être incorporée aux circuits de liaison à haute fréquence pour charger directement la mémoire à accès direct ou d'autres dispositifs 109 de mémoire au moyen de la liaison de programmation. En utilisant l'invention décrite ici, la probabilité d'administrer une dose excessive de médicament à un patient à partir d'une pompe à injection implantée et donc inaccessible est réduite. Des limites basées sur un logiciel, programméees dans un microcalculateur, ont augmenté la souplesse d'utilisation de la pompe implantée pour une gamme plus étendue de thérapies en comparaison avec les dispositifs câblés de l'art antérieur. Les limites définies par un logiciel ajoutent 12 2792839 un niveau supplémentaire de sécurité qui ne se rencontrait pas dans les dispositifs implantables de pompe à injection de médicament de l'art antérieur. REVENDICATIONS 1. Système automatique de fourniture d'une thérapie médicamenteuse, capable d'être implanté chez un patient (système implantable) comprenant: a) au moins un réservoir implantable (102) contenant un médicament devant être administré audit patient; b) une pompe implantable (104), programmable à distance, couplé audit réservoir implantable (102), pour fournir à partir dudit réservoir implantable une quantité programmable de médicament à un patient, ladite pompe (140) comprenant:15 i) des premiers moyens de mémoire programmable (114, 116) pour stocker une caractéristique d'injection de dose; ii) un premier port d'entrée (122) recevant un premier signal d'entrée d'un patient de manière à amener ladite pompe (140) à administrer une dose de médicament, ladite dose étant limitée par ladite caractéristique d'injection de dose; c) une liaison programmable (122) couplée à ladite pompe programmable implantable (104) pour recevoir des instructions destinées à ladite pompe programmable implantable provenant de l'extérieur dudit corps du patient et pour programmer ladite25 caractéristique d'injection de dose; caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (210) d'autoadministration dudit médicament par un patient chez qui ledit système implantable de fourniture de thérapie médicamenteuse a été implanté et des moyens (220) pour fixer30 par quelqu'un d'autre que le patient la limite programmable d'injection de dose qui limite l'autoadministration. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens de mémoire programmable (114, 116) sont un dispositif de mémoire stockant des données commandant la35 fréquence de dosage des doses. 3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens de mémoire programmable (114, 116) sont un dispositif de mémoire stockant des données commandant la taille de dose par période unitaire de temps. 4. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens de mémoire programmable (114, 116) sont un dispositif de mémoire stockant des données relatives à lal0 taille de dose de médicament. 5. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens de mémoire programmable (114, 116) sont un dispositif de mémoire capable de recevoir des données provenant de ladite liaison programmable.15 6. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif acoustique de signalisation (222) couplé à ladite pompe (104). 7. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif acoustique de signalisation piézo- électrique (222) couplé à ladite pompe (104). 8. Système automatique de fourniture d'une thérapie médicamenteuse, capable d'être implanté chez un patient (système implantable) comprenant: a) un réservoir implantable (102) contenant un médicament devant être administré audit patient; b) une pompe implantable (104), programmable à distance, couplée audit réservoir implantable (102), pour fournir à partir dudit réservoir implantable une quantité programmable de30 médicament à un patient, ladite pompe comprenant: i) au moins un emplacement de mémoire programmable (114, 116), stockant une caractéristique d'injection de dose; ii) un premier port d'entrée recevant un premier signal d'entrée d'un patient de manière à administrer une dose de médicament, ladite dose étant limitée par ladite caractéristique d'injection de dose; c) une liaison programmable (120, 122) couplée à ladite pompe implantable programmable (104) pour recevoir des signaux destinés à ladite pompe implantable programmable et pour programmer ladite caractéristique d'injection de dose dans ledit emplacement de mémoire programmable (114, 116); caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (210) lo d'autoadministration dudit médicament par un patient chez qui ledit système implantable de fourniture de thérapie médicamenteuse a été implanté et des moyens (220) pour fixer la caractéristique programmable d'injection de dose qui limite l'autoadministration. 9. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite pompe (104) programmable à distance comprend un microcalculateur programmable (108). 10. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit microcalculateur programmable (108) comprend au moins un dispositif programmable de mémoire (114, 116). 11. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit microcalculateur programmable (108) comprend au moins une mémoire programmable (114, 116) à lecture seule effaçable électriquement. 12. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit au moins un emplacement de mémoire programmable (114, 116) est un dispositif de mémoire programmable stockant des données commandant la fréquence de dosage des doses. 13. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit au moins un emplacement de mémoire programmable (114, 116) est un dispositif de mémoire programmable stockant des données commandant la taille de dosage des doses par période unitaire de temps. 14. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit au moins un emplacement de mémoire programmable (114, 116) est un dispositif de mémoire programmable stockant des données concernant la taille de dosage des doses. 15. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de signalisation acoustique (222) couplé à ladite pompe (104). 16. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de signalisation acoustique piézo-électrique (222) couplé à ladite pompe (104).