FR2662778A1 - Rod for operating an intervention device, controlled in terms of flexion - Google Patents
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Abstract
Description
TIGE DE M#TION D'UN DISPOSITIF D'INTERVENTION,
COMMANDEE EN FLEXION
La présente invention concerne de façon générale une tige permettant de supporter et d'amener un dispositif d'intervention ou d'observation en un lieu difficilement accessible.STEM OF M # TION OF AN INTERVENTION DEVICE,
BENDING ORDERED
The present invention generally relates to a rod making it possible to support and bring an intervention or observation device to a place which is difficult to access.
L'invention concerne plus particulièrement une telle tige, que T on appelera par la suite tige d'intervention, comportant un système lui permettant de fléchir de façon contrôlée, afin de pouvoir déplacer le dispositif d'intervention disposé en bout de la tige pour le positionner en un lieu inaccessible directement.The invention relates more particularly to such a rod, which will be called T thereafter intervention rod, comprising a system allowing it to flex in a controlled manner, in order to be able to move the intervention device disposed at the end of the rod for the position in an inaccessible place directly.
On doit parfois effectuer un travail spécifique en un lieu difficilement accessible, par exemple à l'intérieur d'une machine complexe ou à l'intérieur d'un corps humain. A titre d'exemple, dans certanes interventions chirurgicales, on souhalte positionner un dispositif d'intervention spécifique à l'intérieur du corps humain, en un lieu qui n'est pas accessible en ligne droite mais accessible seulement en contournant un obstacle Cela est par exemple le cas de certaines disoctomies percutanées effectuées pour traiter des hernies discales lombaires situées à l'arrière du canal rachidien par rapport au dos du patient.Dans ce type d'intervention, il faut introduire une sonde dans le dos du patient jusqu'à oe que son extrémité avant se loge dans le disque, puis piloter l'extrémité distale de cette sonde pour que sa partie extrême puisse être incurves dans une direction précise et selon un rayon d'incurvation précis. Sometimes you have to do specific work in a place that is difficult to access, for example inside a complex machine or inside a human body. For example, in some surgical procedures, we want to position a specific intervention device inside the human body, in a place that is not accessible in a straight line but accessible only by going around an obstacle. example the case of certain percutaneous disoctomies performed to treat lumbar disc hernias located behind the spinal canal relative to the patient's back. In this type of intervention, a probe must be inserted into the patient's back until that its front end is housed in the disc, then pilot the distal end of this probe so that its extreme part can be curved in a precise direction and according to a precise radius of curvature.
D'autre part, la sonde doit être creuse pour permettre le passage d'un dispositif venant deboucher à son extrémité distale pour effectuer l'intervention souhaitée.On the other hand, the probe must be hollow to allow the passage of a device coming to open at its distal end to perform the desired intervention.
On ne cannait pas actuellement de sonde ou de tige de section réduite permettant d'effectuer de tels mouvements d'incurvation de façon réversible et précise. At present, there was no canned probe or rod with a reduced cross section enabling such bending movements to be carried out in a reversible and precise manner.
On connaît seulement des dispositifs constitués d'une série de bras articulés qui peuvent constituer des sortes de tiges pouvant présenter une certaine incurvation, mais ces systèmes sont complexes et ne peuvent pas être miniaturisés avec un rapport favorable entre leur diamètre externe et leur diamètre interne libre. Only devices are known which consist of a series of articulated arms which can constitute sorts of rods which may have a certain curvature, but these systems are complex and cannot be miniaturized with a favorable relationship between their external diameter and their free internal diameter. .
Un objet de la présente invention est de prévoir une tige d'intervention dont une partie distale peut être commandée depuis sa partie proximale vers une zone d'intervention choisie. An object of the present invention is to provide an intervention rod, a distal part of which can be controlled from its proximal part towards a chosen intervention zone.
Un autre objet de la présente invention est de prévoir une telle tige d'intervention présentant un conduit longitudinal permettant le passage d'un dispositif d'intervention ou de mayens pour commander ce dispositif d'intervention fixé à l'extrmité distale de la tige. Another object of the present invention is to provide such an intervention rod having a longitudinal conduit allowing the passage of an intervention device or mayens to control this intervention device fixed to the distal end of the rod.
Un autre objet de la présente invention est de prévoir une telle tige d'intervention pouvant être facilement miniaturisée, afin de présenter, par exemple, un diamètre extérieur inférieur à 5 itrn et un diamètre intérieur libre supérieur à 3 mm. Another object of the present invention is to provide such an intervention rod which can be easily miniaturized, in order to present, for example, an outside diameter less than 5 itrn and a free inside diameter greater than 3 mm.
Un autre objet de la présente invention est de prévoir une telle tige d'interention présentant, lorqu'elle est rectiligne, une rigidité relativement grande. Another object of the present invention is to provide such an intervention rod having, when it is rectilinear, a relatively high rigidity.
Pour atteindre ces objets, # Tinvention prévoit une tige dtintervention comprenant un tube présentant une flexibilité longitudinale relativement grande le long d'une première généra triode et une flexibilité longitudinale relativement faible le long d'une deuxième génératrina diamétralement opposée et un organe de traction s'étendant longitudinalement au voisinage de la première génératrioe, une extrémité de l'organe de traction étant fixée à l'extrmité distale du tube et l'autre extrémité étant reliée à un moyen de ccmmende en traction, afin que le tube s'incurve en direction de cette première génératrioe. To achieve these objects, # Tinvention provides an intervention rod comprising a tube having a relatively large longitudinal flexibility along a first genera triode and a relatively low longitudinal flexibility along a second diametrically opposite generatrina and a traction member s' extending longitudinally in the vicinity of the first generatrix, one end of the traction member being fixed to the distal end of the tube and the other end being connected to a means of compression in traction, so that the tube curves in the direction of this first generation.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, le tube est constitué d'une paroi mince élastique présentant des ondulations dans le sens longitudinal du tube, l'amplitude de ces ondulations étant maximale au voisinage de la première génératri- ce du tube et minimale au voisinage de la deuxième génêratrioe. According to an embodiment of the present invention, the tube consists of a thin elastic wall having undulations in the longitudinal direction of the tube, the amplitude of these undulations being maximum in the vicinity of the first generation of the tube and minimum in the vicinity of the second generation.
Selon un autre mode de réalisation de la présente invention, l'organe de traction est un lien flexible disposé à l'intérieur du tube. According to another embodiment of the present invention, the traction member is a flexible link arranged inside the tube.
Selon la présente invention, il est prévu d'associer à la tige d'intervention un embout relié à son extrémité distale et un deuxième tube fixé à son extité proximale et d'utiliser l'ensemble campe sonde chiruicale. According to the present invention, it is planned to associate with the intervention rod a tip connected to its distal end and a second tube fixed to its proximal end and to use the chiruical probe camp assembly.
Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront mieux compris à la lecture de la description détaillée d'exemples de réalisation qui va suivre, illustrée par les figures annexées parmi lesquelles
la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une tige selon la présente invention représentée dans une première position rectiligne
la figure 2 est une vue semblable à celle de la figure 1 dans laquelle la tige est représentée dans une seconde position incurvée ;
la figure 3 est une vue en coupe transversale d'un des éléments constituant la tige de la figure 1
la figure 4 représente un exemple de réalisation, en coupe longitudinale partielle, d'un ensemble d'éléments constituant la tige de la figure 1 ; et
la figure 5 représente, en coupe longitudinale partielle, un autre exemple de réalisation d'une tige selon l'invention. These objects, characteristics and advantages as well as others of the present invention will be better understood on reading the detailed description of embodiments which follows, illustrated by the appended figures among which
Figure 1 is a longitudinal sectional view of a rod according to the present invention shown in a first rectilinear position
Figure 2 is a view similar to that of Figure 1 in which the rod is shown in a second curved position;
Figure 3 is a cross-sectional view of one of the elements constituting the rod of Figure 1
FIG. 4 represents an exemplary embodiment, in partial longitudinal section, of a set of elements constituting the rod of FIG. 1; and
Figure 5 shows, in partial longitudinal section, another embodiment of a rod according to the invention.
Comme cela est représenté en figure 1, la tige 1 se compose d'un premier tube rigide allongé 2, d'un second tube flexible 3, en forme de soufflet dissymétrique, et d'un embout 4. L'embout 4 est soudé à l'une des extrémités du second tube 3 dont l'autre extrémité est soudée à l'une des extrémités du premier tube 2. L'embout 4 peut supporter un ensemble de pièces constituant un outil destiné à effectuer un travail spécifique en un lieu rendu accessible par la tige 1. As shown in FIG. 1, the rod 1 consists of a first elongated rigid tube 2, a second flexible tube 3, in the form of an asymmetrical bellows, and a ferrule 4. The ferrule 4 is welded to one of the ends of the second tube 3, the other end of which is welded to one of the ends of the first tube 2. The end piece 4 can support a set of parts constituting a tool intended to perform specific work in a rendered location accessible by rod 1.
Dans la suite du texte, on appellera extrémité distale de la tige # Textrémité portant un dispositif d'intervention et extrémité proximale, l'autre extrémité. In the rest of the text, the distal end of the rod will be called # Textrend carrying an intervention device and proximal end, the other end.
Dans l'exemple d'application représenté en figure 1, la tige 1 est une sonde destinée à effectuer une discectomie percutanée d'une hernie discale lombaire. Pour ce type d'intereention, l'embout 4 sert de palier à une fraise 5 entraînée en rotation par l'intermediaire d'un tube 6 qui traverse la tige 1 et qui est flexible au moins sur sa longueur correspondant au tube 3. Le tube 6 est maintenu par des paliers 7 ménagés dans le tube rigide 2, de façon à assurer le guidage du tube 6 libre en rotation. In the application example represented in FIG. 1, the rod 1 is a probe intended to perform a percutaneous discectomy of a lumbar disc herniation. For this type of intervention, the endpiece 4 serves as a bearing for a milling cutter 5 driven in rotation by the intermediary of a tube 6 which passes through the rod 1 and which is flexible at least over its length corresponding to the tube 3. The tube 6 is held by bearings 7 provided in the rigid tube 2, so as to guide the tube 6 free to rotate.
En cours d'utilisation, on pourra introduire, par l'extrémité proximale de la tige 1, un liquide dans l'espa situé entre la tige 1 et le tube 6. Ce liquide s 'écoule vers l'extré- mité distale de la tige 1 (flèches 10), sort au niveau de la fraise 5 et est récupéré au travers d'un orifice centrai 12 de cette fraise dans le tuyau 6 (flèches 13) à l'extrémité proximale duquel on branche un moyen d'aspiration. Du fait de sa rotation, la fraise 5 enlève la matière de l'hernie discale et cette matière est évacuée par ce liquide. During use, it will be possible to introduce, through the proximal end of the rod 1, a liquid into the space situated between the rod 1 and the tube 6. This liquid flows towards the distal end of the rod 1 (arrows 10), comes out at the cutter 5 and is recovered through a central orifice 12 of this cutter in the pipe 6 (arrows 13) at the proximal end from which a suction means is connected. Due to its rotation, the cutter 5 removes the material from the herniated disc and this material is evacuated by this liquid.
La présente invention concerne plus particulièrement la structure du second tube 3 qui peut être déplacé entra une première position rectiligne représentée en figure 1, et une seconde position incubée représentée en figure 2. The present invention relates more particularly to the structure of the second tube 3 which can be moved between a first rectilinear position represented in FIG. 1, and a second incubated position represented in FIG. 2.
Le tube 3 a la forme d'un soufflet dissymétrique par rapport à l'axe longitudinal 15 du tube. Cette dissymétrie se caractérise par le fait que les ondulations du soufflet présentent une relativement grande amplitude Si le long d'une certaine génératrioe A et une relativement faible amplitude S2 le long de la gêneratrioe B diamétralement opposée. Un lien 16 est disposé longitudinalement au voisinage de la genératri ~ A et est fixé par l'une de ses extrémités 17 à l'embout 4. Le lien 16 est disposé de préférence à l'intérieur des tubes 2 et 3 mais pourrait traverser toutes les ondulations S1 du tube 3, en passant à travers des orifices 18 ménagés dans les zones radiales de ces ondulations. The tube 3 has the shape of an asymmetrical bellows relative to the longitudinal axis 15 of the tube. This asymmetry is characterized by the fact that the corrugations of the bellows have a relatively large amplitude Si along a certain generatrioe A and a relatively small amplitude S2 along the diametrically opposite genera B. A link 16 is disposed longitudinally in the vicinity of the genératri ~ A and is fixed by one of its ends 17 to the end piece 4. The link 16 is preferably placed inside the tubes 2 and 3 but could pass through all the undulations S1 of the tube 3, passing through orifices 18 formed in the radial zones of these undulations.
Le tube 3 est réalisé en un matériau métallique fl ble et présente une certaine flexibilité longitudinale. Cette flexibilité est maximale au niveau de la génêratrioe A, c ' est-à- dire dans la zone longitudinale du tube dans laquelle les ondulations sont d'amplitude maximum S1 et minimale au niveau de la génératrioe diamétralement opposée B, c'est-à-dire dans la zone opposée du tube dans laquelle les ondulations sont d'amplitude minimum S2.Si l'on exerce une traction déterminée (flèche 19) sur l'extrémité arrière 20 du lien 16, celui-ci provoque une compression longitudinale déterminée du tube 3 au niveau de sa zone de plus grande élasticité, ce qui provoque une incurvation contrôlée de ce tube, came cela est représenté en figure 2. The tube 3 is made of a flexible metallic material and has a certain longitudinal flexibility. This flexibility is maximum at the level of the generatrix A, that is to say in the longitudinal zone of the tube in which the corrugations are of maximum amplitude S1 and minimum at the level of the diametrically opposite generatrix B, that is to say -to say in the opposite zone of the tube in which the undulations are of minimum amplitude S2. If a determined traction is exerted (arrow 19) on the rear end 20 of the link 16, this causes a determined longitudinal compression of the tube 3 at the level of its zone of greatest elasticity, which causes a controlled bending of this tube, cam this is shown in FIG. 2.
La fabrication d' un tube 3 en forme de soufflet dissymétrique peut présenter certaines difficultés, surtout si le tube 3 est de faible diamètre, comme cela est par exemple le cas pour la constitution de sondes chirurgicales qui présentant de préférence un diamètre externe inférieur à 5 mm et un diamètre interne libre supérieur à 3mm. The manufacture of a tube 3 in the form of an asymmetrical bellows can present certain difficulties, especially if the tube 3 is of small diameter, as is for example the case for the constitution of surgical probes which preferably have an external diameter less than 5 mm and a free internal diameter greater than 3mm.
Un premier procédé de réalisation du tube 3 est illustré par les figures 3 et 4. On commence par découper dans une tôle métallique des rondelles 25 présentant un trou excentré formant un bord intérieur circulaire (figure 3). Ensuite, on donne à ces rondelles, par emboutissage, une forme de coupelle, c'est-à-dire que l'Qn dévie axialement dans un sens la partie 27 située au voisinage du bord intérieur et dans le sens opposé la partie 28 située au voisinage du bord extérieur. On dispose ensuite les coupelles 25 tête-bêche et an soude les parties intérieures 27 entre elles et les parties extérieures 28 entre elles. Les parties intérieures 27 ou extérieures 28 en regard sont soit disposées bord à bord, soit en léger emboîtement l'une dans l'autre. Un emboîtement peut être préféré pour faciliter un assemblage par soudage.Les rondelles 25 peuvent avoir une épaisseur d'environ 0,1 mm. A first method of producing the tube 3 is illustrated in FIGS. 3 and 4. We start by cutting out of a metal sheet washers 25 having an eccentric hole forming a circular inner edge (FIG. 3). Then, these washers are given, by stamping, a cup shape, that is to say that the Qn deflects axially in one direction the part 27 located in the vicinity of the inner edge and in the opposite direction the part 28 located near the outer edge. The cups 25 are then placed head to tail and a welded inner parts 27 between them and the outer parts 28 between them. The interior 27 or exterior 28 facing portions are either arranged edge to edge, or in slight interlocking with one another. An interlocking may be preferred to facilitate assembly by welding. The washers 25 may have a thickness of approximately 0.1 mm.
Un deuxième procédé de réalisation du tube 3 est représenté en figure 5. On découpe des rondelles 35 présentant un alésage excentré formant un bord intérieur circulaire 36. On constitue des premières entretoises 37 présentant un alésage formant un bord intérieur 38 pareillement excentré et un bord extérieur ayant un diamètre voisin de celui du bord extérieur 42 des randelles 35. On constitue également des secondes entretoises 40 présentant un alésage formant un bord intérieur 46 pareillement excentré dont le diamètre est voisin de celui du bord intérieur 36 des rondelles 35. Ensuite, on soude les bords extérieurs 42 des rondelles aux flancs 43 voisins des bords extérieurs 39 des premières entretoises 37 et on soude les bords intérieurs opposés 36 des rondelles aux flancs 45 voisins des bords intérieurs 46 des secandes entretoises 40.On constitue de la sorte une structure dans laquelle alternent longitudinalement une rondelle 35, une première entretoise 37, une autre rondelle 35 puis une seconde entretoise 40. Cette structure constitue elle aussi une sorte de soufflet. Les rondelles 35 sont réalisées à partir de feuilles minces d'acier ou autre matériau flexible. La flexibilité longitudinale est obtenue par déformation des rondelles 35. A second method for producing the tube 3 is shown in FIG. 5. Washers 35 having an eccentric bore forming a circular inner edge 36 are cut. First spacers 37 having a bore forming an inner edge 38 likewise eccentric and an outer edge are formed having a diameter close to that of the outer edge 42 of the tracks 35. There are also second spacers 40 having a bore forming an inner edge 46 similarly eccentric, the diameter of which is close to that of the inner edge 36 of the washers 35. Then, we weld the outer edges 42 of the washers on the flanks 43 adjacent to the outer edges 39 of the first spacers 37 and the opposite inner edges 36 of the washers on the flanks 45 adjacent to the inner edges 46 of the spacer struts 40 are welded. A structure is thus formed in which longitudinally alternate a washer 35, a first spacer 37, another washer 35 then a second spacer 40. This structure also constitutes a kind of bellows. The washers 35 are made from thin sheets of steel or other flexible material. Longitudinal flexibility is obtained by deformation of the washers 35.
Puisque les entretoises 37 et 40 présentent des alésages respectifs 38 et 46 pareillement excentrés, la longueur radiale des rondelles 35 est maximale au voisinage de la généra trice A et minimale au voisinage de la génératri ~ B. Dans ces ounditions, la flexibilité longitudinale résultant de la déformation des rondelles 35 est relativement grande au voisinage de la génératrice A et relativement faible au voisinage de la gêné- ratrice B. De préférence, les rondelles 35 sont reliées aux entretoises par soudage.Dans un mode de réalisation, le diamètre du bord intérieur 38 des premières entretoises 37 est supérieur au diamètre du bord extérieur 47 des secondes entretoises 40, de sorte que le lien 16 puisse traverser l'ensemble des rondelles 35 en passant entre les premières et secondes entretoises et en passant également au travers d'orifices appropriés 48 ménagés dans les rondelles. Since the spacers 37 and 40 have respective bores 38 and 46 similarly eccentric, the radial length of the washers 35 is maximum in the vicinity of the generator A and minimum in the vicinity of the generator ~ B. In these editions, the longitudinal flexibility resulting from the deformation of the washers 35 is relatively large in the vicinity of the generator A and relatively small in the vicinity of the generator B. Preferably, the washers 35 are connected to the spacers by welding. In one embodiment, the diameter of the inner edge 38 of the first spacers 37 is greater than the diameter of the outer edge 47 of the second spacers 40, so that the link 16 can pass through all of the washers 35 passing between the first and second spacers and also passing through suitable orifices 48 provided in the washers.
Le fait que l'organe de traction 16 longe la paroi du tube 3 provoque une incurvation dont le rayon de courbure est pratiquement constant sur tout le long du tube 3, et ce, quelle que soit # Tl'intensité de la force de traction exercée sur cet organe. Le tube 3 prend donc la forme d'une portion d'arc de cercle d'un rayon pouvant varier à volonté entre l'infini et une valeur minimale prédéterminée. The fact that the traction member 16 runs along the wall of the tube 3 causes a curvature, the radius of curvature of which is practically constant over the entire length of the tube 3, regardless of the intensity of the traction force exerted. on this organ. The tube 3 therefore takes the form of a portion of an arc of a circle which can vary at will between infinity and a predetermined minimum value.
Dans le cas où le lien 16 est disposé contre la faoe interne du tube 3, il n'est pas nécessaire de prévoir un guidage de ce lien le long du tube 3 perce que l'incurration du tube tend à plaquer naturellement le lien le long d'une gênératrioe du tube. On notera qu'on conserve alors l'étanchéité de la tige. In the case where the link 16 is disposed against the internal faoe of the tube 3, it is not necessary to provide a guide for this link along the tube 3 perceives that the incuration of the tube tends to flatten the link naturally along of a genera of the tube. Note that the seal of the rod is then retained.
On peut rendre la tige 1 rigide en position rectiligne, par exemple pour introduire le tube 3 dans le corps d'un patient, en introduisant momentanement dans les tubes 2 et 3 une tige rigide. The rod 1 can be made rigid in the rectilinear position, for example to introduce the tube 3 into the body of a patient, by temporarily introducing into the tubes 2 and 3 a rigid rod.
On peut aussi rendre la tige 1 rigide en position rectiligne en l'enfilant à l'intérieur d'un tube 50, de façon que son extrémité distale soit sensiblement au niveau de l'extrémité T exLi# avant Si du tube 50. Dans oette position (non représentée), il est alors possible de manipuler l'ensemble qui est rigide et rectiligne. On peut, par exemple enfiler cet ensemble à l'intérieur d'un corps humain. Lorsque l'ensemble est ainsi mis en place, on peut alors exercer un effort de traction (flèche 19) sur le lien 16 et effectuer simultanément une poussée sur la tige 1 afin de faire sortir ltextrémité T######distale hors du tube 50. La partie avant 3 de la tige 1 fléchit à mesure qu'elle sort du tube 50, et pénétra dans le corps humain en suivant un chemin incurvé oontrôlé. Pour retirer l'ensemble, on commence par faire revenir la tige 1 à l'intérieur du tube 50, puis on retire l'ensemble. One can also make the rod 1 rigid in the rectilinear position by threading it inside a tube 50, so that its distal end is substantially at the level of the end T exLi # before Si of the tube 50. In the cup position (not shown), it is then possible to manipulate the assembly which is rigid and straight. We can, for example put this set inside a human body. When the assembly is thus put in place, it is then possible to exert a tensile force (arrow 19) on the link 16 and simultaneously carry out a push on the rod 1 in order to bring the end T ###### distal out of the tube 50. The front part 3 of the rod 1 flexes as it leaves the tube 50, and enters the human body by following an uncontrolled curved path. To remove the assembly, we start by returning the rod 1 inside the tube 50, then we remove the assembly.
Dans ce qui precede, on a essentiellement présenté le dispositif introduit dans la tige 1 comme un dispositif tinter vention. On notera que cette intervention pourra être une simple observation, le dispositif étant par exemple une ou plusieurs fibres optiques. In the foregoing, the device introduced into the rod 1 has essentially been presented as a tinting device. Note that this intervention may be a simple observation, the device being for example one or more optical fibers.
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