Brevet FR3123194A1 — publié le 20221202

Dispositif laser à multi-émetteurs d’énergie laser (1) pour traiter une région cible d’un tissu biologique, comprenant : - au moins une gaine (150) comprenant ; - au moins deux fibres optiques (123, 124, 125, 126, 127) s’étendant dans la gaine pour guider un faisceau laser de traitement thermique vers la région cible et de déposer une énergie laser dans la région cible; - un système de sources laser (19) configuré pour générer au moins deux faisceaux laser ayant des longueurs d’onde différentes ou identiques avec une puissance lumineuse ajustable ; - une unité de contrôle de faisceaux laser (31) configurée pour contrôler le système de sources laser de manière à sélectionner la longueur d’onde, la puissance lumineuse, la durée du dépôt d’énergie laser et le moment d’émission de chacun des faisceaux laser guidés et émis par les fibres optiques en direction de la région cible. Figure de l’abrégé : Figure 1 Dispositif à multi-émetteurs d’énergie laser et ensemble de traitement thermique associé La présente invention concerne le domaine de traitement d’un tissu biologique à l’aide d’une variation localisée de la température sous guidage par imagerie peropératoire. Plus précisément, l’invention concerne un dispositif à multi-émetteurs d’énergie laser capable d’émettre une pluralité de faisceaux lasers pour induire dans un tissu biologique une variation de température en 3D correspondant à une région cible prédéfinie de forme quelconque et potentiellement asymétrique. L’invention concerne également un ensemble de traitement thermique comprenant un tel dispositif à multi-émetteurs d’énergie laser couplé à un dispositif d’imagerie IRM. Il est connu de traiter localement des tissus biologiques pathologiques par administration ciblée d’une augmentation de la température (hyperthermie) ou d’une diminution de la température (hypothermie) au moyen d’une source d’énergie. L’énergie peut être apportée par exemple par un laser, des micro-ondes, des ondes radiofréquences, des ultrasons focalisés ou par cryothérapie. Parmi ces techniques, on distingue une première catégorie de traitement thermique qui consiste à déposer une dose d’énergie dans une région cible d’un tissu biologique via des moyens générateurs d’énergie positionnés à distance (ultrasons focalisés ou radiofréquences par induction) et une seconde catégorie de traitement thermique qui consiste à déposer une dose d’énergie dans la zone cible par voie percutanée ou vasculaire (radiofréquences, laser, micro-ondes, cryothérapie). Le système de traitement thermique de la présente invention appartient à la seconde catégorie. Préalablement au traitement thermique, une phase dite « phase de planification préopératoire » vise à évaluer l’extension en 3D de la région cible grâce à des techniques d’imagerie adaptées, par exemple par tomodensitométrie (qui peut être désigné par « TDM ») ou par Imagerie par Résonance Magnétique (qui peut être désigné par « IRM »), aptes à déterminer la taille, le nombre, la localisation et la forme de la ou de(s) région(s) cible(s). Pendant cette phase de planification préopératoire, on définit généralement des indicateurs sommaires des dimensions de la région cible, de leur nombre et de leur localisation relative par rapport à des repères anatomiques identifiables. La phase de planification vise également à préparer le traitement qui consiste à définir les consignes de traitement, à savoir la dose d’énergie thermique à délivrer dans un volume en fonction des caractéristiques fonctionnelles du tissu biologique à traiter, de la taille de la région cible et de la gravité du tissu pathologique. Pour qu’un traitement soit efficace, on définit une région cible qui comprend le tissu pathologique visible en imagerie et éventuellement une marge de sécurité minimale à respecter, définie par le praticien autour du tissu pathologique. Cette région cible doit subir une variation de température adaptée afin de traiter le tissu pathologique. La région cible est généralement entourée par une région dont le tissu est sain et ne doit idéalement pas subir une variation thermique délétère pendant le traitement thermique. Dans cette région qui entoure la région cible, on peut distinguer une ou plusieurs régions critiques à préserver (organes et/ou structures vitales). Dans la région où le tissu est sain et n’inclut pas de régions critiques, les tissus ne doivent idéalement pas subir une variation de température pendant le traitement thermique. Toutefois une éventuelle variation de température n’est pas considérée comme critique pour le patient. Bien que la technique de traitement thermique soit beaucoup moins invasive que la chirurgie, elle comprend certains inconvénients. L’une des principales limitations de l’efficacité de cette technique est due à la forme quelconque de la région cible à traiter. En effet, dans les dispositifs de traitement hyperthermique connus, l’énergie déposée a généralement pour objectif de chauffer un volume sphérique ou ellipsoïdal autour du point d’application. Cependant, les dispositifs proposés ne permettent pas d’ajuster la forme de la lésion générée par l’applicateur à la forme de la région cible à traiter. D’autre part, la répartition de la chaleur dans les tissus dépend de leurs caractéristiques thermiques intrinsèques (absorption, diffusivité thermique, perfusion) et conduit souvent à une modification de la distribution spatiale de la température par rapport à la distribution thermique planifiée par le praticien. Par conséquent, l’énergie déposée ne permet pas de garantir un traitement complet de toutes les régions cibles. Le manque d’adaptabilité entre la forme de la distribution effective de la température et la forme de la région cible peut entraîner une insuffisance de dépôt d’énergie dans certaines zones de la région cible et/ou un éventuel dépôt d’énergie non désiré dans une région critique à préserver. Une des conséquences de ce manque d’adaptabilité de la forme de la lésion est l’augmentation du nombre de traitements incomplets et des risques associés de récidive locale. De même, les risques d’altérer des tissus biologiques sains sont accentués, augmentant les risques d’effets secondaires potentiellement graves. Il est connu d’utiliser une fibre optique ou un ensemble de fibres optiques pour déposer une dose d’énergie laser au contact de la région cible. En effet, l’utilisation de fibres optiques permet d’amener son extrémité distale au contact direct de la région cible et d’y déposer l’énergie thermique requise par absorption d’énergie lumineuse émise à l’aide d’une source laser. Un exemple de réalisation connu est un dispositif qui comporte une gaine principale intégrant une fibre optique ou un ensemble de fibres optiques. L’extrémité distale de la gaine comprend une ouverture à travers laquelle l’extrémité de la fibre optique ou de l’ensemble de fibres optiques émet une énergie lumineuse d’irradiation destiné à traiter localement la zone cible. Cette solution permet d’amener la fibre optique au plus près de la zone cible. Néanmoins, elle ne permet pas de répondre à toutes les contraintes techniques indiquées ci-dessus. Un des buts de la présente invention est donc de fournir un dispositif d’émission possédant une pluralité de fibres optiques dont la direction d’émission peut être différente pour chaque fibre et ajustable, afin de pouvoir créer un traitement conforme à l’objectif thérapeutique. Un autre but de la présente invention est de pouvoir proposer un dispositif qui est capable de contrôler et moduler la puissance lumineuse et la longueur d’onde de chaque fibre laser émis de manière indépendante. L’ajustement de la longueur d’onde permet de moduler la profondeur de l’échauffement induit, puisque les tissus biologiques absorbent différemment la lumière en fonction de leurs longueurs d’ondes. Un autre but de la présente invention est de fournir un dispositif permettant de mesurer en temps réel la température à l’extrémité distale du dispositif, fournissant ainsi un moyen de mesure de température complémentaire au système d’imagerie thermométrique. D’autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante qui n’est cependant donnée qu’à titre indicatif et qui n’a pas pour but de la limiter. Il est proposé un dispositif laser à multi-émetteurs d’énergie laser pour traiter une région cible d’un tissu biologique, comprenant : - au moins une gaine présentant un axe longitudinal (AA’) et comprenant une extrémité proximale et une extrémité distale destinée à être mise en regard de la région cible ; - au moins deux fibres optiques s’étendant dans la gaine entre l’extrémité proximale et l’extrémité distale, chacune des fibres optiques étant adaptée pour guider un faisceau laser de traitement thermique vers la région cible et de déposer une énergie laser dans la région cible; - les extrémités distales d’au moins deux fibres optiques étant configurées pour émettre chacune un faisceau laser selon une direction d’émission différente par rapport à l’axe longitudinal de la gaine ; - un système de sources laser configuré pour générer au moins deux faisceaux laser, lesdits au moins deux faisceaux laser ayant des longueurs d’onde différentes ou identiques avec une puissance lumineuse ajustable ; - une unité de contrôle de faisceaux laser configurée pour contrôler le système de sources laser de manière à sélectionner la longueur d’onde, la puissance lumineuse, la durée du dépôt d’énergie laser et le moment d’émission de chacun des faisceaux laser guidés et émis par les fibres optiques en direction de la région cible. Les caractéristiques exposées dans les paragraphes suivants peuvent, optionnellement, être mises en œuvre. Elles peuvent être mises en œuvre indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : L’extrémité distale d’au moins deux fibres optiques est positionnée à une distance différente par rapport à une surface de l’extrémité distale de la gaine. L’extrémité distale des fibres optiques est configurée pour émettre un faisceau laser selon une direction d’émission orientée d’un angle α compris entre 0 et 180° par rapport à l’axe longitudinal de la gaine. Le système de sources laser comprend une pluralité de sources lasers monochromatiques. Le système de sources laser est adapté pour générer au moins deux faisceaux laser de longueurs d’onde différente laser par fibre optique. Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif comprend en outre une pluralité de fibres optiques de transmission aptes à transmettre les faisceaux laser générés par le système de source laser vers les fibres optiques de la gaine. De préférence, le dispositif comprend en outre un capteur de température. Selon un exemple de réalisation, le capteur de température est une fibre optique de détection apte à détecter une variation de température dans la région cible. Selon un exemple de réalisation, ladite pluralité de fibres optiques de traitement thermique est répartie selon une symétrie radiale autour de la fibre optique de détection. De manière avantageuse, le dispositif comprend en outre des moyens de connexion aptes à mettre en connexion les fibres optiques de la gaine avec les fibres optiques de transmission du système de sources laser. Selon un exemple de réalisation particulièrement avantageux, la gaine comprend au moins une lumière adaptée pour l’injection d’une substance thérapeutique sous pression destinée à être éjectée en direction de la région cible. Selon un autre exemple de réalisation, la gaine comprend un circuit de refroidissement fermé adapté pour le transport d’un liquide de refroidissement destiné à refroidir une partie de l’extrémité distale de la gaine. Selon une variante, le circuit de refroidissement fermé est formé par au moins deux lumières prévues dans la gaine. De préférence, le circuit de refroidissement est formé par une gaine de refroidissement entourant la gaine comprenant les fibres optiques et une lumière prévue dans la gaine. Selon un autre aspect, il est proposé un ensemble de traitement thermique d’une région cible d’un tissu biologique comprenant : - un dispositif laser à multi-émetteurs d’énergie laser tel que défini ci-dessus pour traiter la région cible ; - un système d’imagerie par résonance magnétique configuré pour générer des images anatomiques et des images thermométriques de la région cible. D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : Fig. 1 La montre un dispositif laser à multi-émetteurs d’énergie laser selon un mode de réalisation de l’invention ; Fig. 2 La montre un dispositif laser à multi-émetteurs d’énergie laser selon un autre mode de réalisation ; Fig. 3 La montre de manière schématique une vue en perspective d’une gaine comprenant un ensemble de fibres optiques ; Fig. 4 La montre de manière schématique une vue de côté et en coupe d’un ensemble de trois fibres optiques de traitement dans une gaine selon un exemple de réalisation ; Fig. 5 La montre de manière schématique une vue en perspective d’un exemple de réalisation dans lequel le dispositif comprend trois gaines, chacune des gaines comprend un ensemble de cinq fibres optiques ; Fig. 6A La montre une vue de section transversale et de face d’un exemple de réalisation d’une gaine munie de cinq lumières destinées à recevoir des fibres optiques de traitement et une sixième lumière centrale destinée à recevoir un capteur de température ou à l’injection d’un liquide de refroidissement ou d’une substance thérapeutique ; Fig.6B La montre une vue de section transversale et de face d’un exemple de réalisation d’une gaine de la munie de deux lumières supplémentaires pour former un circuit fermé de refroidissement ; Fig.6C La montre une vue de section transversale et de face d’un exemple de réalisation d’une gaine optique de la entourée d’une gaine de refroidissement pour former un circuit fermé de refroidissement avec la lumière centrale ; Fig. 7 La montre un ensemble de traitement thermique selon un mode de réalisation de l’invention comprenant un dispositif laser à multi-émetteurs couplé à un dispositif d’imagerie IRM ; Fig. 8A La montre de manière schématique une gaine comprenant six fibres optiques de traitement aptes à émettre six énergies lumineuses. Fig. 8B La montre six images de température obtenues par thermométrie IRM avec la gaine de la , chaque image de température étant obtenue simultanément à l’activation d’une seule fibre optique et chaque fibre optique étant activée séquentiellement l’une après l’autre ; Fig. 8C La montre une image de température obtenue avec la gaine de la , pendant l’activation simultanée des six fibres optiques avec la même puissance ; Fig. 9 La montre de manière schématique un exemple d’utilisation avec deux gaines dont les extrémités distales sont positionnées de part et d’autre d’une région cible ; Fig. 10 La montre de manière schématique un exemple de réalisation d’un système de sources laser qui peut génère deux faisceaux laser de longueur d’onde différente par fibre optique de traitement. Définitions Dans le cadre de la présente invention, on entend par « région cible » une région comprenant le tissu pathologique à traiter visible en imagerie et une région qui entoure le tissu pathologique. L’étendue du voisinage autour du tissu pathologique est définie par le praticien. La région cible doit subir une variation de température afin de traiter le tissu pathologique. La région est désignée par Rc sur la . Dans le cadre de la présente invention, une image anatomique 3D est une image reconstruite représentant l’anatomie de la région cible et son environnement. Cette image anatomique 3D peut être obtenue par différentes techniques d’imagerie. Dans le cadre de la présente invention, une image de température 3D est une image 3D représentative d’une distribution spatiale de la température de la région cible et de la région qui l’entoure. L’image de température 3D est obtenue par un dispositif d’imagerie par résonance magnétique IRM, à l’aide d’une séquence d’imagerie sensible à la température et d’un dispositif de traitement d’images temps réel qui calcule et affiche les variations de température dans la région cible et la région l’entourant. Dans le cadre de la présente divulgation, « proximal » désigne une pièce ou une partie du dispositif qui se situe à proximité de l’opérateur ou le praticien lorsque celui-ci utilise le dispositif, tandis que « distal » désigne une pièce ou une partie du dispositif qui est éloignée de l’opérateur au cours de cette utilisation. L’utilisation d’une pluralité d’émetteurs d’énergie laser, couvrant chacun un secteur angulaire différent et à des positions différentes le long de la gaine, permet de générer une distribution de température 3D ajustable par rapport à la forme géométrique quelconque de la région cible. En raison de cette flexibilité sur la géométrie de la lésion thermique créée, l’invention est particulièrement adaptée pour un traitement de fibrillations cardiaques, pour traiter les tumeurs de divers organes, tels que l’abdomen et les régions cérébrales pathologiques. Par ailleurs, le contrôle est plus précis en termes de profondeur de la pénétration du faisceau lumineux dans le tissu de la région cible en modulant la longueur d’onde des faisceaux émis par chacun des émetteurs. Enfin, lorsque le dispositif à multi-émetteurs d’énergie laser est couplé avec un dispositif d’imagerie IRM dans un ensemble de traitement thermique, il est possible de moduler la puissance lumineuse, la durée d’émission ainsi que le moment d’émission de chacun des émetteurs afin d’ajuster le dépôt d’énergie laser dans le temps et dans l’espace à partir des images de températures obtenues par le dispositif d’imagerie IRM. L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-avant à titre d’exemple non limitatif. Elle englobe toutes les variantes de réalisation qui pourront être envisagées par l’homme du métier. Il faut comprendre notamment que des modifications logiques peuvent être effectuées. En outre, les modes de réalisations présentés dans la description détaillée de l’invention ne doivent pas être interprétés comme limitant l'ordre des étapes et sous-étapes Dispositif laser à multi-émetteurs d’énergie laser (1) pour traiter une région cible d’un tissu biologique, comprenant : - au moins une gaine (150) présentant un axe longitudinal (AA’) et comprenant une extrémité proximale (151) et une extrémité distale (152) destinée à être mise en regard de la région cible ; - au moins deux fibres optiques (123, 124, 125, 126, 127) s’étendant dans la gaine entre l’extrémité proximale et l’extrémité distale, chacune des fibres optiques étant adaptée pour guider un faisceau laser de traitement thermique vers la région cible et de déposer une énergie laser dans la région cible; - les extrémités distales d’au moins deux fibres optiques étant configurées pour émettre chacune un faisceau laser selon une direction d’émission différente par rapport à l’axe longitudinal de la gaine ; - un système de sources laser (19) configuré pour générer au moins deux faisceaux laser, lesdits au moins deux faisceaux laser ayant des longueurs d’onde différentes ou identiques avec une puissance lumineuse ajustable ; - une unité de contrôle de faisceaux laser (31) configurée pour contrôler le système de sources laser de manière à sélectionner la longueur d’onde, la puissance lumineuse, la durée du dépôt d’énergie laser et le moment d’émission de chacun des faisceaux laser guidés et émis par les fibres optiques en direction de la région cible. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l’extrémité distale d’au moins deux fibres optiques est positionnée à une distance différente par rapport à une surface de l’extrémité distale de la gaine (150). Dispositif selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel l’extrémité distale des fibres optiques est configurée pour émettre un faisceau laser selon une direction d’émission orientée d’un angle α compris entre 0 et 180° par rapport à l’axe longitudinal de la gaine (150). Dispositif selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel ledit système de sources laser (19) comprend une pluralité de sources lasers monochromatiques (23, 24, 25, 26, 27, 28). Dispositif selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le système de sources laser est adapté pour générer au moins deux faisceaux laser de longueurs d’onde différente laser par fibre optique. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 5, comprenant en outre une pluralité de fibres optiques de transmission (43, 44, 45, 46, 47, 48) aptes à transmettre les faisceaux laser générés par le système de source laser (19) vers les fibres optiques (123, 124, 125, 126, 127, 128) de la gaine (150). Dispositif selon l’une des revendications précédentes, comprenant en outre un capteur de température. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel le capteur de température est une fibre optique de détection (128) apte à détecter une variation de température dans la région cible. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel ladite pluralité de fibres optiques de traitement thermique (123, 124, 125, 126, 127) est répartie selon une symétrie radiale autour de la fibre optique de détection (128). Dispositif selon l’une des revendications précédentes et la revendication 6, comprenant en outre des moyens de connexion (30, 130) aptes à mettre en connexion les fibres optiques (123, 124, 125, 126, 127, 128) de la gaine (150) avec les fibres optiques de transmission (43, 44, 45, 46, 47, 48) du système de source s laser (19). Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la gaine (150) comprend au moins une lumière (158) adaptée pour l’injection d’une substance thérapeutique sous pression destinée à être éjectée en direction de la région cible. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la gaine (150) comprend un circuit de refroidissement fermé adapté pour le transport d’un liquide de refroidissement destiné à refroidir une partie de l’extrémité distale (152) de la gaine (150). Dispositif selon la revendication 12, dans lequel le circuit de refroidissement fermé est formé par au moins deux lumières (158, 159, 160) prévues dans la gaine. Dispositif selon la revendication 12, dans lequel le circuit de refroidissement fermé est formé par une gaine de refroidissement (161) entourant la gaine (150) comprenant les fibres optiques et une lumière (158) prévue dans la gaine (150). Ensemble de traitement thermique (500) d’une région cible d’un tissu biologique comprenant : - un dispositif laser à multi-émetteurs d’énergie laser (1) selon l’une des revendications 1 à 14 pour traiter la région cible ; - un système d’imagerie par résonance magnétique (50) configuré pour générer des images anatomiques et des images thermométriques de la région cible.