Brevet FR3000660A1 — publié le 20140711

- DESCRIPTION La présente invention se rapporte au domaine des dispositifs de visualisation et plus particulièrement au domaine des dispositifs de visualisation peropératoire. Depuis de nombreuses années des sondes peropératoires nucléaires sont utilisées en chirurgie oncologique pour détecter des tissus cancéreux notamment des ganglions de drainage d'une tumeur qu'il est important d'exciser à titre thérapeutique ou pronostique. Les tissus doivent être préalablement marqués par l'injection au patient d'une substance radioactive. Ils deviennent une source de 10 rayonnement y ou (3 interne détectée par la sonde. Avant l'avènement de la médecine nucléaire, la détection des ganglions était effectuée par injection de molécules comme le Bleu Patent qui colorent sélectivement les ganglions que le chirurgien détecte directement par une observation visuelle. Cette méthode est encore 15 pratiquée en complément car l'utilisation de plusieurs marqueurs améliore la sensibilité de la détection. Plus récemment de nouveaux types de marqueurs ont été identifiés : il s'agit de marqueurs optiques, fluorescents naturels ou extrinsèques, absorbants et/ou diffusants et de marqueurs magnétiques mais 20 ces marqueurs ne sont pas spontanément émetteurs de signaux permettant de les détecter. Ils nécessitent pour être identifiés dans les tissus une excitation préalable : une excitation par une source de lumière externe de longueur d'onde appropriées pour les marqueurs optiques et une aimantation par une 25 induction magnétique externe pour les marqueurs para, super para, ou ferromagnétiques et des détecteurs appropriés pour chaque type de marqueurs. La détection d'un ganglion marqué au cours de l'exploration du champ opératoire est signalée par un affichage numérique et/ou un signal 30 sonore et les dispositifs de détection permettent alors un affichage des tissus marqués sur un appareil adapté. Cependant, un inconvénient de cette technique est qu'elle impose au chirurgien de regarder alternativement la surface opératoire où il - 2 - manipule ses outils et l'élément d'affichage du dispositif de détection de tissus particuliers. Le document EP 1 994 882 propose une solution pour s'affranchir de cette situation inconfortable grâce à une sonde positionnée 5 au dessus de la surface de travail du chirurgien. Cette sonde permet une superposition, d'une part, d'un signal optique provenant de la fluorescence d'un marqueur et, d'autre part, de signaux optiques provenant des tissus soumis à un éclairage approprié. Ainsi, le chirurgien est en mesure de visualiser au niveau d'un même affichage unique, d'une part, les outils qu'il 10 manipule au niveau de sa surface de travail et, d'autre part, les tissus marqués à considérer au cours de son travail opératoire. Toutefois, une telle sonde, pour être efficace, impose d'être disposée au dessus d'une surface opératoire suffisamment ouverte et ne permet pas une application pour un travail sur des tissus marqués et positionnés plus profondément dans le 15 corps d'un patient. La présente invention a notamment pour but de pallier cet inconvénient en proposant un dispositif autorisant pour un chirurgien la visualisation simultanée de tissus marqués et de tissus non-marqués en profondeur dans un corps opéré, en exploitant les informations fournies par 20 au moins deux types de rayonnements émis par les tissus quand ils sont éclairés par des lumières différentes. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de détection et de visualisation peropératoire d'au moins un composant au sein d'un tissus, caractérisé en ce que le dispositif comprend au moins : 25 - un appareil de prise de vue miniaturisé permettant une détection invasive associé à une unité de traitement d'image, - un objectif de focalisation d'un rayonnement provenant d'un moyen d'émission de lumière naturelle, la focalisation étant opérée dans le cadre de la prise de vue, 30 - un moyen de détection d'au moins une partie du faisceau issu du rayonnement émis par un tissu excité par le rayonnement provenant d'un moyen d'émission de lumière de longueurs d'onde appropriées, et, - un autre moyen de détection d'au moins un autre type de rayonnement, en particulier nucléaire et/ou d'un moyen de détection d'une 35 induction magnétique. Ainsi, l'invention permet de proposer de nouveaux dispositifs de détection sous forme de sondes peropératoires appropriées pour chaque - 3 - marqueur tels que des marqueurs optiques fluorescents ou absorbants et/ou diffusants par diffusion élastique ou inélastiques (Raman, Résonance Raman ou Raman SERS, acronyme de Surface Enhanced Raman Spectroscopy (Spectroscopie Raman améliorée de surface)) ou par réflexion diffuse, ou un marqueur magnétique, paramagnétique ou super paramagnétique ou ferromagnétique. En outre, l'invention peut associer avantageusement deux types de détecteurs à savoir opto-nucléaires et magnéto-nucléaire pour former une sonde peropératoire duale, voire même multimodale, pour la détection simultanée de plusieurs marqueurs afin d'améliorer la sensibilité de la détection. Enfin et en vue d'améliorer le confort et l'efficacité du chirurgien dans la recherche d'un ganglion marqué, la présente invention propose également d'associer au dispositif de détection peropératoire un dispositif permettant de visualiser sur un seul écran vidéo, l'image du champ opératoire profond, la sonde de détection manipulée par le chirurgien et le signal produit par le dispositif de mesure. A cet effet, l'invention porte également sur un système de visualisation peropératoire d'au moins un composant au sein d'un tissus, caractérisé en ce que le système comprend au moins un dispositif selon l'invention associé à une unité de traitement et d'affichage d'au moins deux signaux mesurés par le dispositif L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre 25 d'exemple non limitatif, et expliqué avec références aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d'un exemple de dispositif de visualisation selon l'invention, - la figure 2 est un exemple de réalisation de l'extrémité 30 invasive d'un dispositif de visualisation selon l'invention. La présente invention porte sur un dispositif 1 de détection et de visualisation peropératoire d'au moins un composant au sein d'un tissus, caractérisé en ce que le dispositif comprend au moins : - un appareil de prise de vue miniaturisé 2 permettant une 35 détection invasive associé à une unité de traitement d'image, -4- - un objectif de focalisation 3 d'un rayonnement provenant d'un moyen d'émission 3b, la focalisation étant superposée au cadre correspondant à la prise de vue, - un moyen de détection 4 d'au moins une partie du faisceau 5 issu du rayonnement émis par un tissu excité par le rayonnement provenant d'un moyen d'émission, et - un autre moyen de détection 5, 6 d'au moins un autre type de rayonnement. Cette construction permet, au niveau d'une même extrémité 10 invasive du dispositif 1, le positionnement de différents outils facilitant la détection et la visualisation de tissus marqués et/ou non-marqués, lorsque ces tissus sont situés en profondeur par rapport à la surface de travail des dispositifs habituels. Le dispositif 1 intègre un moyen d'émission 3b d'un 15 rayonnement avec, au niveau de l'extrémité invasive, un objectif de focalisation 3 permettant de centrer le rayonnement émis dans le cadre correspondant à l'appareil de prise de vue 2. Le moyen de détection 4 permet, au niveau de l'extrémité invasive 1, une reconnaissance de tissus particuliers en fonction du 20 rayonnement réémis (dans le cadre d'une détection par défaut) par ces tissus. L'appareil de prise de vue 2 permet une visualisation dans le spectre visible de la position de l'extrémité invasive du dispositif 1. Cette visualisation de l'image capté par l'appareil de prise de vue 2, via un écran 25 moniteur, facilite ainsi le positionnement optimal de cette extrémité invasive par rapport aux tissus à analyser et situés en profondeur. La visualisation des tissus en profondeur n'impose donc plus une ouverture importante et donc un retrait moins important des tissus superficiels pour permettre au dispositif de fonctionner et à l'utilisateur/chirurgien de 30 détecter des structures situés au niveau de couches inférieures du corps d'un patient. Selon une particularité de réalisation du dispositif 1 de l'invention, l'appareil de prise de vue 2 est une caméra, par exemple une caméra CCD. Toutefois, cet appareil 2 pourrait également être un appareil 35 photographique. Par ailleurs, il convient de noter que, selon un mode de construction particulier du dispositif, l'appareil de prise 2 de vue - 5 - miniaturisé peut être positionné directement au niveau de l'extrémité invasive du dispositif 1 de l'invention. Alternativement, selon un autre mode de construction particulier du dispositif 1, seul l'objectif de l'appareil de prise de vue 2 est positionné à l'extrémité invasive du dispositif, l'appareil de prise de vue 2 étant relié par fibre optique à son objectif Cette alternative de construction présente l'avantage d'augmenter la miniaturisation de l'extrémité invasive du dispositif 1. Selon un mode de réalisation préféré, mais non-limitatif du dispositif 1 de l'invention, au moins un rayonnement émis par l'objectif de focalisation 3 est un rayonnement d'excitation destiné à interagir avec un fluorophore extrinsèque ou intrinsèque ou un chromophore extrinsèque ou intrinsèque absorbant et/ou diffusant d'un tissus selon les principes déjà évoqués. La sélection d'au moins une longueur d'onde du rayonnement d'excitation peut être effectuée par le positionnement d'un filtre 3a entre le moyen d'émission 3b du rayonnement et l'objectif de focalisation 3. Ce fluorophore ou chromophore extrinsèque ou intrinsèque forme alors un marquage spécifique au tissu dont la détection et la visualisation est recherchée par le moyen de détection 4. La sélection d'au moins une longueur d'onde détectée peut être effectuée par le positionnement d'un filtre 4a entre l'orifice de détection du moyen de détection 4 et le moyen de détection 4 en tant que tel. Ce filtre 4a permet de sélectionner un rayonnement spécifique dont la détection est recherchée en fonction de sa longueur d'onde particulière, et ainsi éviter une détection de rayonnements parasites ne correspondant pas au fluorophore ou chromophore excité. Ce fluorophore ou chromophore peut être présent, d'une part, naturellement (intrinsèque) dans les tissus dont la détection et la visualisation sont recherchées et, d'autre part, artificiellement (extrinsèque) par son introduction et sa fixation de façon spécifique au niveau de ces différents tissus. Selon une alternative de construction, le dispositif 1 de détection et de visualisation de l'invention est également équipé d'au moins un moyen de détection d'un rayonnement nucléaire 5 associé à une unité de traitement 9 des informations détectées. La jonction entre le moyen de détection nucléaire 5 et l'unité de traitement 9 peut s'opérer par l'intermédiaire d'une unité 7 de transformation électronique/analogique du - 6 - signal reçu par le détecteur nucléaire 5 en un signal susceptible d'être traité par l'unité de traitement 9. Le dispositif 1 de détection et de visualisation de l'invention est également susceptible d'intégrer au moins un moyen de détection d'un 5 rayonnement magnétique 6 associé à une unité de traitement 9 des informations détectées. Ce moyen de détection d'un champ magnétique 6 peut également être couplé à un moyen de détection d'un rayonnement nucléaire 5. De même, la jonction entre le moyen de détection d'un champ magnétique 6 et l'unité de traitement 9 peut s'opérer par l'intermédiaire 10 d'une unité 7 de transformation électronique/analogique du signal reçu par le détecteur magnétique 6 en un signal susceptible d'être traité par l'unité de traitement 9. Selon une particularité de réalisation, non-limitative de l'invention, le dispositif 1 de détection et de visualisation comprend 15 également au moins un pointeur laser 8 ciblant au moins un point de la zone correspondant au cadre de l'appareil de prise de vue et/ou à la focalisation du rayonnement issu d'un moyen d'émission. Ce pointeur laser 8 permet à l'utilisateur, en déplaçant le dispositif 1 de visualisation, de cibler un élément ou une partie du tissu qui entre dans le cadre correspondant à la 20 prise de vue. Selon un mode de réalisation particulier non limitatif de l'invention, l'appareil de prise de vue 2 miniaturisé est disposé à l'extrémité invasive du dispositif 1. Selon un mode de réalisation particulier non limitatif de 25 l'invention, l'appareil de prise de vue 2 est relié par fibre optique à son objectif disposé à l'extrémité invasive du dispositif 1. Selon un mode de réalisation particulier, l'objectif de focalisation 3 et le moyen de détection 4 sont montés dans la structure de l'extrémité invasive de l'appareil de prise de vue 2. Selon ce mode de 30 réalisation, l'objectif de focalisation 3 et le moyen de détection 4 sont positionnés dans l'épaisseur de la structure périphérique de l'objectif de l'appareil de prise de vue 2. Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif 1 de l'invention est intégré à l'extrémité invasive d'un appareil endoscopique, tel 35 que, par exemple, une sonde endoscopique. L'invention porte également sur un système de visualisation peropératoire d'au moins un composant au sein d'un tissus, caractérisé en - 7 - ce que ce système comprend au moins un dispositif 1 tel que décrit précédemment, associé à une unité 9 de traitement et d'affichage d'au moins un des signaux mesurés par le dispositif 1. Cette unité de traitement et d'affichage 9 recevant au moins un des signaux provenant d'un ou de plusieurs des moyens de détection 4, 5 et 6. Un exemple de réalisation particulier va être décrit ci-après : Le dispositif 1 de détection et de visualisation aussi appelé sonde peropératoire est susceptible d'intégrer : - un dispositif monomodal optique ou magnétique, incluant le 10 moyen d'excitation optique ou d'aimantation, ou - un dispositif dual opto-nucléaire ou magnéto-nucléaire comprenant un dispositif monomodal et son moyen d'excitation correspondant associé à un détecteur nucléaire de la radioactivité y ou (3, ou - un dispositif multimodale opto-magnéto -nuclé aire 15 comprenant les deux dispositifs monomodaux associés au détecteur nucléaire, incluant en outre un appareil de prise de vue miniaturisé associé à une unité de traitement d'images pour la visualisation sur un écran vidéo du champ opératoire profond, du dispositif de détection (sonde manipulée par le chirurgien) et des signaux numérisés produit par le système de mesure. 20 Le dispositif 1 comprend un appareil de prise de vue miniaturisée 2 permettant une détection invasive associer une unité de traitement d'images, un objectif de focalisation 3 d'un rayonnement provenant d'un moyen d'émission 3b la focalisation étant superposée au cadre correspondant de la prise de la prise de vue, un moyen de détection 4 25 d'au moins une partie du faisceau issu des rayonnements réémis par fluorescence ou par diffusion élastique ou inélastique (Raman, Résonance Raman ou Raman SERS) par un tissu excité par le rayonnement provenant de la source de lumière excitatrice appropriée. L'appareil de prise de vue 2 permet la visualisation du champ 30 opératoire et de la position de l'extrémité invasive du moyen de détection 4. L'image du champ opératoire capté par l'appareil de prise de vue 2 et visualisée sur l'écran de moniteurs vidéo facilite la navigation de la sonde manipulée par le chirurgien et le positionnement optimal de son extrémité invasive par rapport aux tissus à explorer situés en profondeur. 35 Le chirurgien peut accéder avec la sonde 1 au niveau des couches tissulaires profondes, sans qu'il lui soit nécessaire d'effectuer une - 8 - incision des tissus superficiels importante, car l'appareil de prise de vue est miniaturisé. Selon une particularité de réalisation du dispositif de équipé d'un système d'arrêt sur image qui permet un enregistrement de l'image instantanée. Il convient de noter que selon un mode de construction particulier du dispositif, l'appareil de prise de vue 2 miniaturisé peut-être positionné directement au niveau de l'extrémité invasive du dispositif 1 de l'invention ou alternativement selon un autre mode de construction particulier du dispositif. Seul l'objectif de l'appareil de prise de vue 2 est positionné à l'extrémité invasive du dispositif, l'appareil de prise de vue 2 étant relié par une fibre optique à son objectif Cette alternative de construction présente l'avantage d'améliorer la miniaturisation de l'extrémité invasive du dispositif 1 et de réduire encore son diamètre. Le dispositif d'excitation 3b de la fluorescence d'un fluorophore extrinsèque ou intrinsèque ou de la diffusion de marqueurs absorbants par diffusion élastique ou inélastique (Raman, Résonance Raman ou Raman SERS) comprend une source de lumière laser ou LED ou une source de lumière conventionnelle (arc au xénon, lampes à vapeur de mercure) dont une composante de longueur d'onde appropriée est sélectionnée et conduite par une fibre optique à l'extrémité invasive du dispositif 1 est focalisée par un objectif 3 permettant de centrer le rayonnement d'excitation dans la surface du champ opératoire exploré par l'appareil de prise de vue 2. La sélection de la longueur d'onde du rayonnement d'excitation est effectuée par le positionnement d'un filtre 3a entre le moyen d'émission 3b et l'objectif de focalisation 3. Le moyen de détection 4 comprend une photodiode ou un photomultiplicateur associé à une fibre optique qui canalise la lumière de fluorescence ou d'auto fluorescence ou de diffusion élastique ou inélastique (Raman, Résonance Raman ou Raman SERS) émise par les marqueurs depuis l'extrémité invasive du dispositif 1 au détecteur. La sélection de la longueur d'onde spécifique de la lumière émise par les marqueurs peut être effectuée par l'interposition d'un filtre sélectif 4a entre l'entrée de la fibre de détection et le moyen de détection 4 en tant que tel. L'alternative duale opto-nucléaire consiste à intégrer au dispositif 1 un moyen de détection d'un rayonnement nucléaire 5 (cristal - 9 - scintillant ou semi-conducteurs Cd Te, Cd Zn Te) associé à une unité de traitement 9 des informations détectées ou des signaux détectés. La jonction entre le moyen de détection nucléaire 5 et l'unité de traitement 9 peut s'opérer par l'intermédiaire d'une unité 7 de conversion électronique analogique-digitale du signal reçu par le détecteur nucléaire 5 en un signal susceptible d'être traité par l'unité 9. L'alternative monomodale magnétique consiste à remplacer dans le dispositif 1 le système d'excitation et de détection de la lumière émise de fluorescence, auto fluorescence, ou de diffusion élastique ou 10 inélastique (Raman, Résonance Raman ou Raman SERS) par un système de détection des champs magnétiques produits par les marqueurs magnétiques. Le système de détection magnétique comprend un générateur d'induction magnétique destiné à aimanter les tissus et un système de détection des perturbations des champs magnétiques sous l'action des 15 marqueurs magnétiques aimantés alors que les perturbations provoquées par des champs magnétiques externes comme le champ magnétique terrestre ou parasite ont été annulées, et associé à unité de traitement des signaux 9. Le dispositif dual magnéto-nucléaire comprend un dispositif d'induction et détection magnétique dans lequel est intégré un système de 20 détection nucléaire selon les mêmes modalités définies décrites pour le dispositif opte au nucléaire. Enfin le dispositif multimodal intègre les trois types de dispositifs optiques magnétiques et nucléaires. Selon une particularité de la réalisation, non limitative de 25 l'invention, le dispositif 1 de visualisation comprend également au moins un pointeur laser 8 ciblant au moins un point de la zone correspondant à la prise de vue et/ou à la focalisation du rayonnement issu d'un moyen d'émission. Ce pointeur laser 8 permet à l'utilisateur, en déplaçant le dispositif 1 de visualisation, de cibler un élément une partie du tissu qui 30 entre dans le cadre correspondant à la prise de vue. Selon un mode de réalisation particulier, l'objectif de focalisation 3 et le moyen de détection 4 sont montés dans la structure de l'extrémité invasive de l'appareil de prise de vue 2. Selon ce mode de réalisation, l'objectif de focalisation 3 et le moyen de détection 4 sont 35 montés dans la structure de l'extrémité invasive de l'appareil de prise de vue 2. - 10 - Selon un mode de réalisation préférée, le dispositif 1 de l'invention est intégré à l'extrémité invasive d'un appareil endoscopique, telles que, par exemple, une sorte endoscopique chirurgicale. L'invention porte également sur un système de visualisation peropératoire d'au moins un composant au sein d'un tissu caractérisé en ce que ce système comprend au moins un dispositif 1 selon l'invention associée à unité 9 recevant au moins un des signaux provenant d'un ou plusieurs des moyens de détection 4, 5 et 6. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS1. Dispositif de détection et de visualisation peropératoire (1) d'au moins un composant au sein d'un tissus, caractérisé en ce que le dispositif comprend au moins : - un appareil de prise de vue miniaturisé (2) permettant une détection invasive associé à une unité de traitement d'image, - un objectif de focalisation (3) d'un rayonnement provenant d'un moyen d'émission (3b), la focalisation étant superposée au cadre de la prise de vue, - un moyen de détection (4) d'au moins une partie du faisceau 10 issu du rayonnement émis par un tissu excité par le rayonnement provenant d'un moyen d'émission (3b), et, - un autre moyen de détection (5, 6) d'au moins un autre type de rayonnement. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que 15 l'appareil de prise de vue (2) est une caméra. 3. Dispositif selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que au moins un rayonnement émis est un rayonnement d'excitation par fluorescence destiné à interagir avec un fluorophore d'un tissu. 4. Dispositif selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en 20 ce que le dispositif comprend également au moins un moyen de détection d'un rayonnement nucléaire (5) associé à une unité de traitement des informations détectées. 5. Dispositif selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif comprend également au moins un moyen de détection 25 d'un rayonnement magnétique (6) associé à une unité de traitement des informations détectées. 6. Dispositif selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif comprend au moins un pointeur laser (8) ciblant au moins un point de la zone correspondant au cadre de l'appareil de prise de 30 vue (2) et/ou à la focalisation du rayonnement issu d'un moyen d'émission (3b). 7. Dispositif selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'appareil de prise de vue (2) miniaturisé est disposé à l'extrémité invasive du dispositif (1).- 12 - 8. Dispositif selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'appareil de prise de vue (2) est relié par fibre optique à son objectif disposé à l'extrémité invasive du dispositif (1). 9. Dispositif selon une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'objectif de focalisation (3) et le moyen de détection (4) sont montés dans la structure de l'extrémité invasive de l'appareil de prise de vue (2). 10. Dispositif selon une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le dispositif est intégré à l'extrémité invasive d'un appareil endoscopique. 11. Système de détection et de visualisation peropératoire d'au moins un composant au sein d'un tissus, caractérisé en ce que le système comprend au moins un dispositif (1) selon une des revendications 1 à 10 associé à une unité de traitement et d'affichage (9) d'au moins deux des signaux mesurés par le dispositif