DESCRIPTION
La présente invention a pour objet un dispositif permettant d'effectuer des actes chirurgicaux en utilisant l'énergie cinétique d'un jet liquide supersonique.
Ce dispositif permet de couper, inciser, enlever, ablationner, dissoudre des dépôts organiques se fixant dans les vaisseaux, par exemple dans les artères, de couper des organes parenchymateux (foie, reins, rate, cerveau, etc.) en épargnant les structures de soutien comme les tissus conjonctifs qui sont plus résistants, par exemple coupe en arthroplastie du genou et des mains, coupe en microchirurgie ophtalmique et cérébrale, coupe des os (ostéotomie), d'inciser et d'enlever à travers un endoscope des tissus d'accès difficile par voie normale en chirurgie gastro-intestinale du côlon, arthroscopie du genou, chirurgie des voies respiratoires, des cordes vocales, de fracturer, dissoudre, disperser par érosion des calculs rénaux, biliaires par voie endoscopique, d'exécuter des interventions en dentisterie, etc.
Le jet de liquide contiendra avantageusement dans certains cas un anesthésiant, un antibiotique, ou d'autres produits en permettant à ces produits d'agir directement sur les tissus traités et d'augmenter ainsi considérablement leurs effets.
Le dessin ci-annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention destinée à l'élimination de dépôts organiques fixés dans des vaisseaux.
On connaît actuellement, pour désobstruer les vaisseaux et pour éliminer les calculs rénaux, une méthode dite mécanique qui met en oeuvre des instruments ou des outils coupants et qui présente deux inconvénients majeurs, à savoir le manque de sélectivité entre le dépôt et la paroi du vaisseau et un manque de sensibilité de l'opérateur, et une méthode dite thermique qui utilise le laser dont la lumière est amenée par une fibre optique au niveau de l'obstruction, et c'est l'absorption de l'énergie phonique qui élimine le dépôt. Cette dernière méthode permet un meilleur dosage que la méthode mécanique en ce qui concerne l'enlèvement, mais elle présente une très mauvaise sélectivité de l'absorption de l'énergie entre le dépôt et la paroi de la veine, donc risque de perforation de celle-ci.
Le dispositif représenté au dessin et décrit ci-après élimine les inconvénients liés à ces deux méthodes.
La figure 1 en est le schéma hydraulique et la figure 2 une vue en coupe longitudinale d'un détail.
Ce dispositif comprend une pompe hydraulique à haute pression 1 ou amplificateur de pression qui alimente un régulateur de pression 2 au moyen duquel on peut régler la pression désirée.
Une conduite haute pression 13 relie la pompe 1 avec le régulateur de pression 2, et une conduite haute pression 13a relie le régulateur 2, sur le raccord rapide 3, qui fait office de liaison amovible entre le tuyau souple 4 qui peut être un métal ductile ou un matériau isolant précontraint comme le polycarbonate/fibres Kevlar, capable d'une bonne souplesse tout en pouvant résister à des pressions de l'ordre de 2 ¯ 108 Pa. La buse supersonique 5 est fixée sur le tuyau 4, par soudure ou collage. A l'extrémité de cette buse sort le jet 12, servant à la coupe ou ablation du dépôt 14.
Autour du tuyau 4 est monté coaxialement un tuyau souple en matière synthétique 6 servant de retour du liquide sortant de la buse 5. Pour faciliter le retour de celui-ci, une pompe à vide 11 est branchée sur le tuyau 6. A l'extrémité du tuyau 6, côté de la buse 5, se trouve un ballonnet 7 servant de retenue du liquide pour que celui-ci ne remonte pas dans le circuit sanguin 23 et de centrage de la buse 5.
Ce ballonnet 7 est gonflé au moyen d'une pompe 10, munie d'un régulateur de pression 9, et amené par l'intermédiaire d'un tuyau 8 au ballonnet 7. Pour faire avancer la buse 5 pendant la coupe ou l'ablation à proximité du dépôt 14, on agit sur les poignées 15 et 16 en les rapprochant. La poignée 15 est fixée sur le corps du tuyau 4 et la poignée 16 sur la gaine du tuyau 6 servant de retour au fluide 12.
Le dispositif représenté comprend en outre, fixé sur le tuyau 6, un embout sphérique 17 qui sert de guide au tuyau 4 tenu au moyen d'une rotule 18 permettant de l'orienter pour des angles de l'ordre de 10 degrés sans le bloquer lors de l'avancement du tuyau 4.
Cet avancement du tuyau 4 et de la buse 5 est réalisé en dépla çant les poignées 15 et 16 de la position 5 à la position Sa.
Le liquide 20 retourne à la pompe par l'orifice 21 traversant de part en part le corps I7. Pour empêcher le liquide 22 de se mélanger avec le liquide sanguin 23, on gonfle un ballonnet 7 par l'intermédiaire d'une pompe 10 munie d'un régulateur de pression 9 suivi d'un tuyau 8 arrivant au ballonnet 7. Celui-ci vient épouser la paroi endothéliale 24 pour faire étanchéité. Lejet 12 vient frapper le dépôt 14 puis le liquide de la zone 22 ressort à travers le canal 2 percé de part et d'autre de la sphère 17 et est conduit par le tuyau 6.
Caractéristiques typiques d'un dispositif pour l'angioplastie pompe haute pression 1 Pmax = 2 ¯ Pa
conduit acier 316 L 4 diamètre intérieur = 2-10-4 m
diamètre extérieur = 3. 10-4 m
buse supersonique 5 diamètre intérieur = 6 ¯ 10-5 m
diamètre extérieur = 3. 10-4 m
Jet supersonique avec P = 1 108 Pa la vitesse est de 300 ms-
Débit volumique d'eau à 40" C = 1 lo-6 m3s-'
Energie cinétique pure (n) 45 Js-'
En plus des inconvénients auxquels il remédie, le dispositif décrit et représenté présente les avantages suivants:
:
- Coupe fine sans contrainte sur les parois de la veine ainsi que l'incision et le perçage sans ablation de matière.
- Meilleure sélectivité entre la paroi de la veine et le dépôt en agissant sur la directivité du jet et sur son intensité. En milieu liquide l'interaction a une portée très faible, donc très localisée.
¯Possibilité de travailler en régime de coupe/incision/perçage sans enlèvement de matière, si la vitesse du jet est inférieure au nombre de Mach à la sortie de la buse, l'interaction jet/matière se produit sous forme de choc élastique.
¯Possibilité de travailler en régime enîèvement/ablation/arra- chage, si la vitesse du fluide est égale ou supérieure au nombre de
Mach à la sortie de la buse, l'interaction jet/matière se produit sous la forme de choc mou, l'énergie cinétique du jet est transformée en chaleur et pression (effet thermo-hydrodynamique). La température est très localisée par le fait qu'elle est évacuée instantanément par le jet lui-même.
En utilisant un jet pulsé, on peut combiner l'effet coupe/ablation simultanément, cela étant dû à l'effet transitoire de la vitesse du jet.
Cette vitesse d'éjection du jet est dépendante de la pression d'alimentation de la buse.
DESCRIPTION
The present invention relates to a device for performing surgical procedures using the kinetic energy of a supersonic liquid jet.
This device makes it possible to cut, incise, remove, ablate, dissolve organic deposits which bind in the vessels, for example in the arteries, to cut parenchymal organs (liver, kidneys, spleen, brain, etc.) while sparing the structures of support like connective tissues which are more resistant, for example cut in knee and hand arthroplasty, cut in ophthalmic and cerebral microsurgery, cut in bones (osteotomy), to incise and remove through an endoscope tissue from difficult access by normal route in gastrointestinal colon surgery, knee arthroscopy, surgery of the respiratory tract, vocal cords, to fracture, dissolve, disperse by erosion of kidney stones, biliary endoscopically, to perform interventions in dentistry , etc.
The liquid jet will advantageously in certain cases contain an anesthetic, an antibiotic, or other products by allowing these products to act directly on the treated tissues and thus considerably increase their effects.
The attached drawing shows, schematically and by way of example, an embodiment of the object of the invention intended for the elimination of organic deposits fixed in vessels.
Currently known, to unclog the vessels and to eliminate kidney stones, a so-called mechanical method which implements cutting instruments or tools and which has two major drawbacks, namely the lack of selectivity between the deposit and the vessel wall and a lack of operator sensitivity, and a so-called thermal method which uses the laser, the light of which is brought by an optical fiber at the level of the obstruction, and it is the absorption of the phonic energy which eliminates the deposit. The latter method allows a better dosage than the mechanical method with regard to removal, but it has a very poor selectivity of energy absorption between the deposit and the wall of the vein, therefore risk of perforation of that -this.
The device shown in the drawing and described below eliminates the drawbacks associated with these two methods.
Figure 1 is the hydraulic diagram and Figure 2 a longitudinal sectional view of a detail.
This device comprises a high pressure hydraulic pump 1 or pressure amplifier which supplies a pressure regulator 2 by means of which the desired pressure can be adjusted.
A high pressure line 13 connects the pump 1 with the pressure regulator 2, and a high pressure line 13a connects the regulator 2, on the quick connector 3, which acts as a removable connection between the flexible pipe 4 which can be a ductile metal or a prestressed insulating material such as polycarbonate / Kevlar fibers, capable of good flexibility while being able to withstand pressures of the order of 2 108 Pa. The supersonic nozzle 5 is fixed to the pipe 4, by welding or gluing . At the end of this nozzle comes out the jet 12, used for cutting or ablating the deposit 14.
Around the pipe 4 is mounted coaxially a flexible plastic pipe 6 serving to return the liquid leaving the nozzle 5. To facilitate the return of the latter, a vacuum pump 11 is connected to the pipe 6. At the end of the pipe 6, on the side of the nozzle 5, is a balloon 7 serving to retain the liquid so that it does not go back up in the blood circuit 23 and to center the nozzle 5.
This balloon 7 is inflated by means of a pump 10, provided with a pressure regulator 9, and brought via a pipe 8 to the balloon 7. To advance the nozzle 5 during cutting or ablation near the deposit 14, one acts on the handles 15 and 16 by bringing them together. The handle 15 is fixed to the body of the pipe 4 and the handle 16 to the sheath of the pipe 6 serving to return the fluid 12.
The device shown further comprises, fixed to the pipe 6, a spherical end piece 17 which serves as a guide for the pipe 4 held by means of a ball joint 18 making it possible to orient it for angles of the order of 10 degrees without blocking it when advancing the pipe 4.
This advancement of the pipe 4 and the nozzle 5 is achieved by moving the handles 15 and 16 from position 5 to position Sa.
The liquid 20 returns to the pump through the orifice 21 passing right through the body I7. To prevent the liquid 22 from mixing with the blood liquid 23, a balloon 7 is inflated by means of a pump 10 provided with a pressure regulator 9 followed by a pipe 8 arriving at the balloon 7. The latter comes to marry the endothelial wall 24 to seal. Lejet 12 strikes the deposit 14 then the liquid from the zone 22 comes out through the channel 2 pierced on either side of the sphere 17 and is led by the pipe 6.
Typical characteristics of a device for angioplasty high pressure pump 1 Pmax = 2 ¯ Pa
steel pipe 316 L 4 inside diameter = 2-10-4 m
outside diameter = 3. 10-4 m
supersonic nozzle 5 inside diameter = 6 ¯ 10-5 m
outside diameter = 3. 10-4 m
Supersonic jet with P = 1 108 Pa the speed is 300 ms-
Volume water flow at 40 "C = 1 lo-6 m3s- '
Pure kinetic energy (n) 45 Js- '
In addition to the drawbacks which it remedies, the device described and shown has the following advantages:
:
- Thin cut without constraint on the walls of the vein as well as the incision and drilling without removal of material.
- Better selectivity between the wall of the vein and the deposit by acting on the directivity of the jet and on its intensity. In liquid medium the interaction has a very weak range, therefore very localized.
¯Possibility of working in cutting / incision / drilling regime without removal of material, if the jet speed is lower than the Mach number at the outlet of the nozzle, the jet / material interaction occurs in the form of elastic shock.
¯Possibility to work in removal / ablation / removal regime, if the fluid speed is equal to or greater than the number of
Mach at the outlet of the nozzle, the jet / material interaction occurs in the form of soft shock, the kinetic energy of the jet is transformed into heat and pressure (thermo-hydrodynamic effect). The temperature is very localized by the fact that it is evacuated instantly by the jet itself.
Using a pulsed jet, you can combine the cut / ablation effect simultaneously, this being due to the transient effect of the jet speed.
This jet ejection speed is dependent on the nozzle supply pressure.