FR2597326A1 - Procede pour identifier des lesions tissulaires eventuelles lors de l'application medicale d'un son de haute energie. - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE POUR IDENTIFIER DES LESIONS TISSULAIRES EVENTUELLES LORS DE L'APPLICATION MEDICALE D'UN SON DE HAUTE ENERGIE. SELON CE PROCEDE POUR IDENTIFIER DES LESIONS TISSULAIRES EVENTUELLES A L'AIDE D'UN SON DE HAUTE ENERGIE PRODUIT PAR UN TRANDUCTEUR ACOUSTIQUE1 ET TRANSMIS DANS LE CORPS D'UN PATIENT, DANS LEQUEL LE CHAMP ACOUSTIQUE EST FOCALISE DANS UNE REGION VISEE2 AFIN D'Y DETRUIRE UNE CONCRETION3, ON APPLIQUE UN SIGNAL ACOUSTIQUE DE MESURE7 A LA REGION VISEE, ON FORME UN SIGNAL DE RECEPTION A PARTIR DE LA REFLEXION DU SIGNAL DE MESURE ET ON ETABLIT, PAR COMPARAISON DU SIGNAL DE RECEPTION AU SIGNAL DE MESURE, S'IL EXISTE UN SAUT D'IMPEDANCE INDIQUANT UNE REFLEXION ACOUSTIQUE FAIBLE8, 9. APPLICATION NOTAMMENT AU TRAITEMENT ULTRASONIQUE DE LESIONS DU CORPS HUMAIN.
Description
i L'invention concerne un procédé pour identifier des lésions tissulaires
éventuelles produites par des cavitations, lors de l'application médicale d'un son de haute énergie, qui est produit a l'extérieur par un transducteur acoustique et 5 est transmis par l'intermédiaire d'un milieu de couplage au et dans le corps du patient, le champ acoustique traversant un espace situé à l'intérieur du corps et étant focalisé sur une région visée de manière à détruire une partie située dans
cette région visée, comme par exemple une concrétion ou un élé10 ment de tissu.
Lors de l'irradiation du corps humain avec des ultrasons ou des ondes de chocs en vue de détruire des concretions, il existe le risque d'apparition d'un endommagement ou d'une lésion du tissu pour différentes causes. Ceci inclut 15 d'une part des lésions d'origine thermique, qui peuvent être évitées d'une manière relativement simple grâce au réglage de la dose acoustique, et d'autre part des lésions dues à des cavitations, qui en général ne sont pas prévisibles ou ne peuvent pas être empêchées aisément, étant donné que l'on ne sait 20 pas toujours de façon précise si et quand il faut tabler sur
des phénomènes de cavitation dans la région irradiée.
Par ailleurs il est très difficile, lors de la production de pressions acoustiques intenses, du type nécessaire par exemple pour la pulvérisation de calculs dans les reins, 25 la vésicule biliaire ou la vessie, de produire seulement des
pressions acoustiques purement positives. En effet il apparaît également fréquemment des dépressions relativement accusées, qui entraînent l'apparition de cavitations, auquel cas le liquide se dissocie quasiment et il apparaît des bulles de 30 gaz qui peuvent entraîner un éclatement de cellules tissulaires.
I1 existe également d'autres domaines pour l'application médicale des ultrasons à haute énergie, à savoir par exemple dans la thérapie du cancer, pour laquelle en général 35 des cavitations sont nécessaires en tant que moyens de destruc-
tion de cellules tissulaires, et lors de laquelle on produit par conséquent volontairement une "lésion tissulaire" au moyen de cavitations. Mais également dans de tels cas, il est impor-tant de reconnaître des cavitations, et notamment il faudrait 5 éviter une destruction du tissu non atteint par la maladie et il est important, pour le praticien effectuant le traitement, de savoir s'il apparait des cavitations dans le corps du patient et en quel endroit.
C'est pourquoi il a été proposé un procédé permett0 tant une identification précoce de lésions tissulaires éventuelles dues à des cavitations et par conséquent créant la possibilité et les conditions préalables pour que le praticien effectuant le traitement puisse intervenir en temps opportun et empêcher la formation de lésions graves chez le patient,grâce 15 à la prise de dispositions correspondantes.
A cet effet dans le procédé mentionné plus haut, on part du fait que par exemple pendant l'irradiation du corps avec un son de haute énergie ou même pendant de courtes pauses entre des irradiations isolées, on applique à la région visée 20 un signal de mesure acoustique, qu'on forme au moins un signal de réception à partir d'une réflexion du signal de mesure et que l'on contrôle ce signal de réception par comparaison au signal de mesure pour établir s'il existe un saut d'impédance avec comme conséquence une réflexion avec une réverbération 25 acoustique faible et que dans le cas o l'on constate un tel
saut d'impédance, un signal de commande est produit.
Dans le cadre de ce procédé, on met par conséquent à profit le fait qu'un réflecteur produisant une réverbération acoustique faible fait pivoter de 1800 la phase du signal acous30 tique arrivant en provenance d'un milieu fortement réverbérant du point de vue acoustique de sorte que des impulsions de pression positives sont réfléchies sous la forme d'impulsions de dépression et inversement. C'est pourquoi, à partir d'une modification de la polarité du signal acoustique, on peut conclu35 re que le signal est tombé sur un réflecteur fournissant une faible réverbération acoustique et qu'un saut d'impédance entre par exemple un tissu ou de l'eau et un gaz est présent en cet endroit. Etant donné qu'on connaît le signe du signal de mesure, on peut alors déterminer de facon nette, au moyen 5 d'une comparaison de ce signe avec le signe du signal réfléchi, si l'on est en présence d'une réflexion due à une forte réverbération acoustique, dans le cas o les signes sont identiques, ou bien si l'on est en présence d'une réflexion avec une faible réverbération acoustique, dans le cas o les signes sont 10 différents. Etant donné que, dans le corps, il n'existe normalement aucun réflecteur fournissant une réverbération élastique faible par rapport à l'eau, à l'exception de gaz présents dans les poumons ou dans le tube digestif, la détection de telles réflexions avec une faible réverbération acoustique est 15 un signe relativement sûr de la présence de cavitations et une cause de production du signal de commande pouvant être évalué
de différentes manières, par exemple en tant que signal d'avertissement.
Le type de réflexion peut être déterminé, dans le 20 cas le plus simple, par une représentation et une observation des signaux respectifs à l'oscilloscope. Mais étant donné qu'il est préférable d'avoir une détection et une évaluation automatiques, y compris l'obtention d'un signal de commande ou d'un signal d'avertissement, le signal de récepticnpeut être obser25 vé par exemple pendant une plage temporelle, pendant laquelle une demi-période du signal de réception est mémorisée dans un circuit de maintien et est comparée à la demi-période associée du signal de mesure, en ce qui concerne la polarité, de sorte que lorsque l'on détecte des polarités différentes, le signal 30 de commande peut être formé. Lorsque l'on évalue les premières demi-périodes des signaux de mesure et de réception et que la première demi-période du signal de mesure possède toujours une polarité positive, le circuit de maintien doit par conséquent en principe pouvoir agir uniquement à des signaux de réception 35 négatifs, sans qu'une interrogation de la polarité déterminée du signal de mesure et une comparaison directe des polarités
de deux demi-ondes soient nécessaires.
Au lieu de la division en plages temporelles mentionnée précédemment, on peut également utiliser d'autres moyens auxiliai5 res pour évaluer les signaux. A ce sujet, on peut imaginer une - subdivision en plages d'amplitudes ainsi que d'autres procédés de traitement des signaux, comme par exemple une transformation, une corrélation, la formation du cepstre et autres ou
une combinaison de tels procédés connus en soi.
Pour identifier et évaluer un saut d'impédance produit par une cavitation, on peut en outre utiliser également la structure fine de la ou des réflexions, comme l'amplitude des différentes demi-ondes réfléchies et/ou la suite d'amplitudes de plusieurs demi-ondes de ce type, et, en vue de l'éva15 luation, comparer ces valeurs à l'amplitude et/ou à la suite d'amplitudes du signal de mesure.
Par ailleurs il est naturellement également possible d'évaluer non seulement la première réflexion du signal de mesure en tant que signal de réception, mais également une ou plusieurs réflexions multiples entre la région visée ou l'objet-cible et l'émetteur d'impulsions de mesure ou un réflecteur auxiliaire approprié, auquel cas on observe alors, en vue
d'une évaluation, les formes des courbes des réflexions respectives et on les évalue de façon correspondante.
Enfin il n'est pas absolument nécessaire de réaliser les processus respectifs d'évaluation en utilisant des circuits électroniques concrets, étant donné que l'on peut formuler les processus correspondants et les dispositions correspondantes également sous la forme d'un algorithme d'un program30 me d'ordinateur. On peut alors également détecter et observer une plage plus étendue en explorant un intervalle de temps plus long du signal de réception et en recherchant dans l'ordinateur, au moyen de la formation de la fonction de corrélation croisée entre le signal de réception réel et un signal de ré35 férence, un signal qui correspond à un signal apparaissant
dans le cas d'une réflexion à réverbération acoustique faible.
Une utilisation judicieuse du procédé conforme à l'invention est envisagée, indépendamment de la multiplicité des possibilités indiquées pour l'identification et l'évalua5 tion des sauts d'impédance, auxquels on s'intéresse ici, en particulier en liaison avec un dispositif prévu de localisation et de pulvérisation des calculs. Les dispositifs connus de ce type sont par exemple représentés et décrits dans les demandes de brevets allemands publiées sous les N 27 22 252, 10 31 22 056 et 32 20 751. Ils sont constitués essentiellement par un émetteur acoustique de haute énergie et par un système de localisation qui comporte au moins un moniteur, à l'aide duquel on peut, par observation, diriger le foyer du transducteur acoustique sur la concrétion située dans la région visée. 15 Comme cela a déjà été mentionné, on peut utiliser cet émetteur acoustique d'une part pour produire les signaux de mesure et d'autre part également pour recevoir les signaux réfléchis. o Par ailleurs il est naturellement également possi20 ble de prévoir, pour les impulsions de mesure, un émetteur séparé et pour la réception des signaux réfléchis, un récepteur séparé, auquel cas l'émetteur et le récepteur devraient être accouplés mécaniquement au transducteur acoustique de haute énergie et au système de localisation, afin de garantir tou25 jours une association et une coincidence nettes, du point de vue géométrique, des régions visées des deux systèmes émetteur
et récepteur.
En outre il est possible d'utiliser un moniteur existant du système de localisation pour représenter optique30 ment le signal d'avertissement développé à partir du signal
de commande, auquel cas par exemple une couleur d'avertissement, des figures d'avertissement ou analogues peuvent apparaitre sur l'écran du moniteur. Mais par ailleurs le signal d'avertissement peut être délivré à l'utilisateur également 35 sous la forme d'un signal acoustique ou tactile.
Indépendamment du fait qu'on utilise également ou non l'émetteur acoustique de haute énergie conjointement pour la production des signaux de mesure, cet émetteur devrait pouvoir être arrêté de façon automatique ou fonctionner au moins 5 à une puissance réduite lors de la première apparition ou de l'apparition répétée de signaux d'avertissement, afin d'éviter des lésions tissulaires dues à des cavitations détectées, et de fournir à l'utilisateur la possibilité de vérifier tout d'abord la situation et de décider si l'émetteur acoustique i0 de haute énergie peut être à nouveau mis en fonctionnement ou si préalablement une nouvelle localisation de la concrétion et une orientation plus précise du foyer du transducteur sur la cxicrétion sont éventuellement nécessaires. Ceci est valable naturellement de façon appropriée lors de la localisation de par15 ties de tissu devant être détruites et pour l'orientation du
foyer sur de telles parties de tissu.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence au dessin annexé, qui représente sous la
forme d'un bloc-diagramme un exemple de réalisation de l'invention.
Le foyer du transducteur acoustique de haute énergie 1, qui doit travailler dans ce cas en tant qu'émetteur et récepteur, peut être orienté de façon connue et moyennant une observation optique, par exemple sur une concrétion 3 située 25 dans le rein 2. Le générateur 5 est commandé par une partie de commande 4 selon une cadence prédéterminée donnée, de sorte (il'e ce générateur peut envoyer de façon cadencée au transducteur des impulsions de courant en vue de produire des impulsions acoustiques de haute énergie, qui sont transmises par 30 l'interm.édiaire d'un milieu de couplage non représenté de façon détaillée,
cxrMe par exemple de l'eau, au corps du patient et dans ce corps.
Lorsque l'on doit produire des impulsions de mesure pour la détermination de cavitations, le générateur 6 d'impulsions de mesure est commandé par la partie de comman35 de 4, tandis que le générateur 5 est mis hors service, de sor-
te que le transducteur 1 alimenté avec des impulsions en courant par l'intermédiaire du générateur 6, envoie des impulsions acoustiques de mesure 7 dans la région visée. On obtient alors des signaux 8,9 réfléchis soit avec une réverbération acous5 tique intense, soit avec une réverbération acoustique faible, auquel cas un signal de mesure 9 réfléchi avec une réverbération acoustique faible et possédant une polarité modifiée par
rapport au signal de mesure proprement dit 7, permet de conclure au fait que le foyer du transducteur 1 se situe à proxi10 mité ou dans une bulle de gaz.
Les signaux acoustiques réfléchis sont convertis en signaux électriquesde réception et sont envoyés à une porte de réception 10, qui est commandée par la partie de commande 4 en liaison avec la division en plagestemporelles décrite 15 plus haut, de sorte qu'elle est ouverte par exemple respectivement lors de l'apparition de la première demi-onde des signaux de réception et transmet cette demi-onde par l'intermédiaire d'un amplificateur de signaux 11 à un circuit de maintien sélectif 12. Une telle demi-onde 13 dans le cas d'une 20 réflexion intense et une autre demi-onde 14 dans le cas d'une
réflexion faible sont représentéessur la figure.
Comme cela a déjà été mentionné plus haut, il suffit, dans ce cas particulier, que le circuit de maintien 12 répond uniquement à des premières demi-ondes négatives 14 du 25 signal de réception lorsque la première demi-onde du signal de mesure 7 est toujours positive, étant donné que c'est seulement ce cas qui est important pour l'identification de cavitations. Le signal 15 ainsi mémorisé dans le circuit de maintien 12 est reçu par un circuit comparateur 16, qui évalue la 30 polarité du signal et produit, dans le cas donné, c'est-a-dire lors de la présence d'un signal 15 indiquant une réflexion avec une faible réverbération acoustique, un signal de commande qui peut être utilisé en tant que signal d'avertissement pour mettre en fonctionnement par exemple un générateur opti35 que de signaux 17 ou n'importe quel générateur acoustique de
signaux 18,19.
Par ailleurs, ou en supplément, le circuit comparateur 16 peut également délivrer un signal de commande au circuit de commande 4, qui bloque alors la poursuite du fonction5 nement par exemple du générateur d'impulsions 5 ou réduit au moins sa puissance de sortie.
Enfin il est également possible que le circuit comparateur 16 commande un système 20 de formation d'images et déclenche la représentation d'une marque d'avertissement sur 10 le moniteur 21 de ce système. Par ailleurs, de façon usuelle, l'image B du rein et de la concrétion peut être formée sur l'appareil de contrôle à l'aide d'un scanner B et éventuellement
des cavitations peuvent être visualisées.
Après l'affichage et l'identification de cavita15 tions, il faut à nouveau diriger correctement le foyer du transducteur acoustique 1 sur la concrétion devant être détruite, ce qui peut être réalisé conformément à un nouveau positionnement du patient par rapport au transducteur acoustique. Dans le cas o il apparaît à nouveau des réflexions produites avec 20 une réverbératiQn acoustique intense, on sait que le foyer du transducteur acoustique est situé sur la concrétion et que
le transducteur acoustique peut être à nouveau mis en fonctionnement pour produire des impulsions acoustiques de haute énergie.
Claims (9)
1. Dispositif pour identifier des lésions tissulaires éventuelles produites par des cavitations, lors de l'application médicale d'un son de haute énergie, qui est produit à l'extérieur par un transducteur acoustique (1) et 5 est transmis par l'intermédiaire d'un milieu de couplage au et dans le corps du patient, le champ acoustique traversant un espace situé à l'intérieur du corps et étant focalisé sur une région visée (2) de manière à détruire une partie située dans cette région visée, comme par exemple une concrétion 10 (3) ou un élément de tissu, caractérisé en ce qu'il comprend un générateur d'impulsions de mesure (6) alimentant le transducteur (1) pour appliquer à la région visée un signal de mesure acoustique (7), former un signal de réception au moins à partir d'une réflexion de ce signal de mesure et 15 contrôler ce signal de réception par comparaison au signal
de mesure, pour savoir si l'on est en présence d'un saut d'impédance ayant pour effet de produire une réflexion (8,9) réalisée avec une faible réverbération acoustique, et lors de la détermination d'un tel saut d'impédance, un signal de 20 commande est produit.
2.Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de commande est représenté d'une manière acoustique, optique ou tactile sous la forme d'un
signal d'avertissement.
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou
2, caractérisé en ce que le transducteur acoustique (1), qui produit le son de haute énergie, est commandé par le signal de commande et est bloqué vis-à-vis de la production
d'impulsions acoustiques de haute énergie.
4.Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 avec lequel on localise tout d'abord optiquement la région visée (2) et la partie à détruire, à l'aide d'au moins un scanner et on dirige le foyer du transducteur de haute énergie (1) sur la partie concernée, sur la base 35 d'une image représentée sur un moniteur (21), caractérisé
par l'utilisation individuelle ou combinée des caractéristiques suivantes: a.les signaux de mesure sont produits au moyen du transducteur acoustique de haute énergie (1) 5' fonctionnant en tant qu'émetteur, éventuellement avec une puissance réduite, b.les réflexions (8,9) produites sur la base des signaux de mesure (7) sont reçues par le transducteur acoustique de haute énergie (1), pouvant 10 être commuté sur le fonctionnement en récepteur et sont traitéespour fournir les signaux de réception mentionnés et/ou
c.la représentation optique du signal de commande s'effectue sur un moniteur (21) utilisé pour 15 l'opération de localisation.
5.Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le signal de réception est observé à l'intérieur d'une plage temporelle, pendant laquelle une demi-période (14) du signal de réception est 20 mémorisée dans un circuit de maintien (12) et est comparée à
la demi-période associée du signal de mesure du point de vue de la polarité, et en ce que dans le cas de polarités différentes, le signal de commande est produit.
6.Dispositif selon la revendication 5,caractérisé 25 en ce que l'on compare entre elles les premières demipériodes des signaux de réception et de mesure.
7.Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la ou les formes de courbe d'au moins une réflexion multiple entre la région vi30 sée (2) et l'émetteur et/ou un réflecteur auxiliaire approprié est ou sont évaluée(s).
8.Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la structure fine de la
ou des réflexions est évaluée.
il
9.Dispositif selon la revendication 8,caractérisé en ce que l'amplitude des demi-ondes réfléchies individuelles et/ou les amplitudes de plusieurs demi-ondes réfléchies est évaluée, par comparaison avec l'amplitude et/ou la séquence d'amplitudes du signal de mesure.
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