FR2708775A1 - Test object for cardiology - Google Patents

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Abstract

The device consists of a dynamic test object for cardiology in medical imaging, intended to simulate the cardiac ventricular wall in terms of diastolic/systolic movements under normal clinical conditions. The dynamic artificial heart, the subject of the invention, consists of a dynamic heart (1) consisting of an elastic and impermeable annular wall filled with a radioactive solution, and of an internal cavity filled with water linked to a volumetric pump (2) having the role of simulating the diastolic/systolic movements by injection/expulsion of a predetermined volume of water in the said cavity. The dynamic artificial heart is immersed in a tank filled with water (3) simulating the thoracic environment of the heart.

Description

OBJET-TEST POUR LA CARDIOLOGIE EN IRM EN TEP OU EN TESP. OBJECT-TEST FOR CARDIOLOGY IN MRI IN PET OR TESP.

La présente invention concerne un fantôme dynamique de coeur, ou objet-test pour la cardiologie, permettant de simuler: les différents états de la paroi musculaire cardiaque, selon que cet état est normal ou pathologique, en vue de son examen en LR.M. (Imagerie par Résonnance Magnétique), en TEP (
Tomographie par Emission Positron), en TESP (Fomographie par Ernission Simple Photon) et, après traitement de l'image, d'en effectucomparaison v avec un coeurhumain. The present invention relates to a dynamic heart phantom, or test object for cardiology, making it possible to simulate: the different states of the cardiac muscular wall, depending on whether this state is normal or pathological, with a view to its examination in LR.M. (Magnetic Resonance Imaging), in PET (
Emission Positron Tomography), in TESP (Eromission Simple Photon Fomography) and, after image processing, in fact compare with a human heart.

Jusqu'àpresent, les objets tests d'organes étudiés pour l'étalonnage des caméras LR.M., TEP ou TESP étaient statiques étant donné que rimagerie médicale est en priorité réservée aux investigations sur les organes fixes ou peu mobiles. Until now, the test objects of organs studied for the calibration of LR.M., TEP or TESP cameras have been static since medical imaging is primarily reserved for investigations on fixed or not very mobile organs.

L'imagerie du coeur, organe n mouvement variable dimensionnellement et ayant une paroi musculaire de faible épaisseur, était jusqu'à présent impossible à visualiser de manière précise.The imagery of the heart, organ n movement variable dimensionally and having a muscular wall of thin thickness, was until now impossible to visualize in a precise way.

Les caméras I.R.M. adaptées au corps humain ont une définition réelle de IOmm. Les meilleures caméras peuvent atteindre quelques millimètres mais elles sont dimensionnellement adaptées aux analyses de l'encéphale ou à un animal de taille moyenne.I.R.M. adapted to the human body have a real definition of IOmm. The best cameras can reach a few millimeters, but they are dimensionally suitable for brain analyzes or for a medium-sized animal.

Le fantôme dynamique de coeur, objet de cette invention, permet l'étalonnage de la caméra I.R.M. par des manipulations informatiques logicielles afin de pouvoir faire des comparaisons quantitatives précises avec l'image d'un coeur humain normal ou pathologique.The dynamic heart phantom, object of this invention, allows the calibration of the I.R.M. by computer software manipulations in order to be able to make precise quantitative comparisons with the image of a normal or pathological human heart.

L'épaisseur d'une paroi ventriculaire gauche normale est en moyenne de , mm en diastole et de 12mut en systole
L'épaisseur d'une paroi ventriculaire gauche pathologique est en moyenne de 6mm en diastole et de 9mm en systole.The thickness of a normal left ventricular wall is on average .mm in diastole and 12mut in systole
The thickness of a pathological left ventricular wall is on average 6mm in diastole and 9mm in systole.

Ces épaisseurs étant inférieures à la résolution théorique d'une caméra I.R.M., l'image résultante est donc difficilement exploitable.These thicknesses being less than the theoretical resolution of an I.R.M. camera, the resulting image is therefore difficult to use.

Le dispositif selon l'invention permet la visualisation par simulation statique d'une paroi cardiaque humaine en: 1) systole et diastole normale.The device according to the invention allows the visualization by static simulation of a human heart wall in: 1) systole and normal diastole.

2) systole et diastole pathologique.2) pathological systole and diastole.

Le dispositif selon invention permet la visualisation par simulation dynamique d'une paroi cardiaque ventriculaire en conditions diastolo-systolique normale ou pathologique.The device according to the invention allows visualization by dynamic simulation of a ventricular heart wall under normal or pathological diastolo-systolic conditions.

Le dispositif selon l'invention permet également la visualisation par simulation d'une variation locale de
Les dessins annexés illustrent l'invention: - La fiùre I représente, en coupe axiale, l'ensemble du dispositif en conditions de fonctionnement - La fiaure 2 représente, en coupe axiale, le fantôme de coeur dynamique selon l'invention.The device according to the invention also allows the visualization by simulation of a local variation of
The accompanying drawings illustrate the invention: - Figure I represents, in axial section, the entire device in operating conditions - Figure 2 represents, in axial section, the phantom of the dynamic heart according to the invention.

- La ficure 3 représente, en coupe axiale, une variante du dispositif selon l'invention. - Figure 3 shows, in axial section, a variant of the device according to the invention.

- La figure 4 représente le principe de fonctionnement du fantôme de coeur en situation systolique. - Figure 4 shows the operating principle of the phantom of the heart in systolic situation.

- La ficure 5 représente le principe de fonctionnement du fantôme de coeur dynamique en situation diastolique.  - Figure 5 shows the operating principle of the dynamic heart ghost in a diastolic situation.

L'ensemble du fantôme dynamique fonctionnel se compose de trois éléments principaux : Figure 1.The entire functional dynamic phantom consists of three main elements: Figure 1.

1) Le fantasme dynamique de coeur objet de l'invention. (1) 2) Une pompevoIumetr1qu (2) 3) Un bac de verre à fond plat (3) 1) LE FANTOME DYNAMIQUE DE COEUR.1) The dynamic heart fantasy object of the invention. (1) 2) A pompevoIumetr1qu (2) 3) A flat-bottomed glass container (3) 1) THE DYNAMIC PHANTOM OF THE HEART.

Le fantôme dynamique de coeur a été conçu en respectant les dimensions d'un coeur humain normal.The dynamic heart ghost was designed respecting the dimensions of a normal human heart.

C'est-à-dire: figure 2 - En systole normale, 6cm de diamètre extérieur et 1,1 cm d'épaisseur de paroi et en diastole normale, 9cm de diamètre extérieur pour 0,9 cm d'épaisseur de paroi - En diastole pathologique, le diamètre extérieur du coeur augmente et l'épaisseur de la paroi musculaire peut diminuer jusqu'à 0,6cm. That is to say: figure 2 - In normal systole, 6cm of outside diameter and 1.1cm of wall thickness and in normal diastole, 9cm of outside diameter for 0.9cm of wall thickness - In pathological diastole, the outside diameter of the heart increases and the thickness of the muscular wall can decrease up to 0.6cm.

Le fantôme dynamique de coeur est constitué d'un manchon élastique à double enveloppes concentriques séparées de 1,1 cm réalisé en matière élastique transparente de 0,5mm d'épaisseur (1).The dynamic heart phantom consists of an elastic sleeve with double concentric envelopes separated by 1.1 cm made of transparent elastic material 0.5 mm thick (1).

Cette matière élastique résiste à différents produits en solution liquide:
Pour l'utilisation en IRM:
Le gadolinium DTPA rgadotérate de méglumine)
Pour l'utilisation en TEP , solutions radioactives à base de:
Fluor 18, Carbone 11, Oxygène 15, Azote 15, Gallium 68, Brome 76, Cuivre 64, Rubidium 82.This elastic material resists various products in liquid solution:
For use in MRI:
Gadolinium DTPA meglumine rgadoterate)
For use in PET, radioactive solutions based on:
Fluorine 18, Carbon 11, Oxygen 15, Nitrogen 15, Gallium 68, Bromine 76, Copper 64, Rubidium 82.

Pour iLiltilisation en TESP solutions radioactives à base de:
Technécium 99m, Thulium 201, Iode 123.For use in TESP radioactive solutions based on:
Technecium 99m, Thulium 201, Iodine 123.

-Ces deux enveloppes cylindriques simulant la paroi cardiaque, sont maintenues à leurs extrémités par deux plaques en matière plastique (2) et (3), de l0mm d'épaisseur, elles-mêmes entretoisées par un tube mince en matière plastique rigide (4) d'un diamètre correspondant à celui du cylindre élastique intérieur.-These two cylindrical envelopes simulating the heart wall, are held at their ends by two plastic plates (2) and (3), 10 mm thick, themselves braced by a thin rigid plastic tube (4) with a diameter corresponding to that of the inner elastic cylinder.

Deux trous de communication (t) sont situés dans le plan médian de ce tube.Two communication holes (t) are located in the median plane of this tube.

-L'étanchéité entre les cylindres élastiques et les plaques d'extrémité est réalisée au montage avec des brides de serrage (5).-The seal between the elastic cylinders and the end plates is produced during assembly with clamps (5).

-L'une des plaques d'extrémité (2) comporte une série d'orifices (o) permettant Zintcoduction d'éléments étrangers (f) dans la cavité torique extérieure V2 simulant la paroi cardiaque.-One of the end plates (2) has a series of orifices (o) allowing Zintcoduction of foreign elements (f) in the external toric cavity V2 simulating the heart wall.

-L'obturation et l'accès à ces orifices se fait par l'intermédiaire d'une plaque amovible (6) en PMMA assurant l'étanchéité par serrage mécanique (7). Cette plaque de fermeture est équipée de deux robinets (c) et (d) reliés au volume torique extérieur (V2). Ces robinets ont la fonction de:
- remplissage du produit radioactif à l'aide drupe seringue graduée en cm3.-The shutter and access to these orifices is via a removable plate (6) in PMMA ensuring sealing by mechanical clamping (7). This closure plate is equipped with two taps (c) and (d) connected to the external toroidal volume (V2). These valves have the function of:
- filling of the radioactive product using a syringe graduated in cm3.

- purge drain du volume V2. - drain drain of volume V2.

La plaque d'extrémité opposée (3) , est également équipée de deux robinets (a) et (o) reliés à la cavité cylindrique intérieure fiv1). Ces robinets ont la fonction de: - remplissage d'eau par l'intermédiaire d'une pompe volumétrique.The opposite end plate (3) is also equipped with two taps (a) and (o) connected to the internal cylindrical cavity fiv1). These valves have the function of: - filling water with a positive displacement pump.

- purge d'air du volume V1.- air purge of volume V1.

Sur cette plaque, un dispositif(8) permet de réaliser des points de compression extérieurs devant simuler une diminution locale derépaisseur de la paroi ventriculaire
Sur chacune des plaques d'extrémité est adapté un système de réglage enhauteur de l'axe de symétrie du coeur fantôme (9). On this plate, a device (8) makes it possible to produce external compression points which must simulate a local decrease in thickness of the ventricular wall.
A system for adjusting the height of the axis of symmetry of the phantom core (9) is adapted to each of the end plates.

2) LA POMPE VOLUMETRIQUE
Le fantôme dynamique selon l'invention est relié à une pompe volumétrique.2) THE VOLUMETRIC PUMP
The dynamic phantom according to the invention is connected to a positive displacement pump.

Ce dispositif doit injecter et réaspirer une quantité prédéterminée d'eau dans la cavité intérieure V1 afin de simuler les mouvements diastolo-systoliques du coeur. La fréquence des cycles ainsi que le volume d'eau injecté sont réglables.This device must inject and re-aspirate a predetermined quantity of water into the interior cavity V1 in order to simulate the diastolo-systolic movements of the heart. The frequency of the cycles as well as the volume of water injected are adjustable.

La liaison entre le fantôme dynamique et la pompe est effectuée par un tuyau souple suffisamment long raccordé au robinet (a). La pompe volumétrique peut être: -1) Manuelle: à condition que l'opération de remplissage J vidage du fantôme soit le plus régulier possible, une seringue de forte capacité graduée en cm3 peut faire ofiice de pompe volumétrique.The connection between the dynamic phantom and the pump is carried out by a sufficiently long flexible hose connected to the tap (a). The volumetric pump can be: -1) Manual: provided that the filling and emptying of the phantom is as regular as possible, a high capacity syringe graduated in cm3 can be used as a volumetric pump.

-2) Electromécani que : un système pousse-seringue à réglage de débit et à inversion de marche automatique peut être utilisé comme pompe volumétrique.-2) Electromechanical: a syringe pump system with flow adjustment and automatic reversal can be used as a positive displacement pump.

-3) Electrique : une électrovanne 3/2 couplée avec un détecteur de débit réglable branché sur une canalisation d'eau de ville, peut faire office de pompe volumétrique.-3) Electric: a 3/2 solenoid valve coupled with an adjustable flow detector connected to a city water pipe, can act as a positive displacement pump.

3)LEBAC.3) LEBAC.

Le coeur selon l'invention est déposé horizontalement dans un bac de verre ou de plastique à fond plat rempli d'eau destiné à simuler l'environnement thoracique d'un coeur humain
Le dispositif de réglage en hauteur de l'axe du coeur permet de positionner le fantôme parfaitement dans l'axe de la caméra I.R.M.The heart according to the invention is placed horizontally in a flat-bottomed glass or plastic container filled with water intended to simulate the thoracic environment of a human heart
The heart axis height adjustment device allows the phantom to be positioned perfectly in line with the MRI camera axis

FONCTIONNEMENT DU FAIX'TOME DE COEUR Figures 4 et 5. HOW THE FAIX'TOME OF HEART WORKS Figures 4 and 5.

Le principe de fonctionnement du coeur fantôme dynamique peut être explicité comme suit: - Le volume V2 contenant le produit radioactif simulant la paroi ventriculaire d'épaisseur e étant constant et étanche, l'injection d'un volume supplémentaire d'eau v dans la cavité V1, préalablement remplie d'eau, provoque une augmentation du diamètre intérieur du coeur et, par répartition du volume dans la paroi torique V2, une diminution de l'épaisseur e' de la zone simulant le muscle ventriculaire.The principle of operation of the dynamic phantom heart can be explained as follows: - The volume V2 containing the radioactive product simulating the ventricular wall of thickness e being constant and sealed, the injection of an additional volume of water v into the cavity V1, previously filled with water, causes an increase in the internal diameter of the heart and, by distribution of the volume in the toric wall V2, a reduction in the thickness e 'of the zone simulating the ventricular muscle.

En partant de ce principe, un dosage précis du volume d'eau v injecté par la pompe volumétrique dans la cavité V1, peut simuler tous les cas pathologiques concernant la paroi ventriculaire en faisant varier son épaisseur e de 12mm à 6mm. Starting from this principle, a precise dosage of the volume of water v injected by the volumetric pump into the cavity V1, can simulate all pathological cases concerning the ventricular wall by varying its thickness e from 12mm to 6mm.

Claims (4)

REVENDICATIONS 1 ) Dispositif objet-test dynamique destiné à la cardiologie en Imagene Médicale, IRM ou TEP ou1) Dynamic object-test device intended for cardiology in Medical Imagene, MRI or PET or TESP, afin de simuler la paroi ventriculaire cardiaque en mouvements "diastolo-systoliques", dispositif caractérisé par le fait qu'il est constitué par un élément horizontal cylindrique (4) rigide de volume intérieur V1, perçé dans son plan médian de lpusieurs trous de communication (t). Cet élément assure une liaison statique de deux plaques d'extrémité parallèles et ngides (?) et (3).TESP, in order to simulate the cardiac ventricular wall in "diastolo-systolic" movements, device characterized by the fact that it is constituted by a rigid cylindrical horizontal element (4) of internal volume V1, pierced in its median plane by several holes of communication (t). This element provides a static connection of two parallel and ngid end plates (?) And (3). Sur cet élément cylindrique est glissé un manchon (1) elastique à double parois étanches, annulaires et concentriques espacées de manière à faire un volume torique V2. Le manchon étant fixé sur les deux plaques d'extrémité par l'intermédiaire de brides vissées, l'étanchéité est de ce fait assurée entre la cavité cylindrique V1 et le volume annulaire V2.On this cylindrical element is slipped an elastic sleeve (1) with double tight, annular and concentric walls spaced so as to make a toric volume V2. The sleeve being fixed on the two end plates by means of screwed flanges, sealing is therefore ensured between the cylindrical cavity V1 and the annular volume V2. Sur la plaque d'extrémité (3) sont disposés les dispositifs de remplissage d'eau (a) et de purge d'air (b) de la cavité V1, le robinet de remplissage (a) étant relié à une pompe volumétrique.On the end plate (3) are arranged the water filling devices (a) and air purge (b) of the cavity V1, the filling valve (a) being connected to a positive displacement pump. Sur la plaque d'extrémité (2), des orifices (o) sont situés dans le plan de la cavité annulaire V2 pour permettre l'introduction de corps étrangers (f) simulant une Lion de la paroi cardiaque. Ces orifices étant obturés par une plaque d'étanchéité (6) maintenue par serrage mécanique sur la face extérieure de la plaque d'extrémité (2). On the end plate (2), orifices (o) are located in the plane of the annular cavity V2 to allow the introduction of foreign bodies (f) simulating a Lion from the heart wall. These orifices being closed by a sealing plate (6) held by mechanical clamping on the outer face of the end plate (2). Sur cette plaque d'étanchéité (6) sont disposés les dispositifs de remplissage du produit radioactif(d) et de purge d'air (c) de la cavité annulaire V2.On this sealing plate (6) are arranged the devices for filling the radioactive product (d) and air purge (c) of the annular cavity V2. Sur la plaque d'extrémité (3) un dispositifpour provoquer des compressions locales sur la paroi extérieure du manchon élastique (1) est constitué par une ou plusieurs tiges de verre (8) réglables en positions.On the end plate (3) a device for causing local compressions on the outer wall of the elastic sleeve (1) consists of one or more glass rods (8) adjustable in positions. 2 ) Dispositif selon la revendication I caractérisé en ce que l'élément cylindrique rigide (4) est constitué par un tube mince ou par trois tiges équidistantes (lQ' parallèles à l'axe du manchon et extérieure à la plus grande dimension duditmanchon. 2) Device according to claim I characterized in that the rigid cylindrical element (4) is constituted by a thin tube or by three equidistant rods (lQ 'parallel to the axis of the sleeve and external to the largest dimension of said sleeve. 3 ) Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé par le fait que le manchon élastique (1) de diamètre intérieur 40mm est réalisé soit en Silicone, ou en PVC, ou en Latex ou en caoutchouc Para.3) Device according to claims 1 and 2 characterized in that the elastic sleeve (1) with an inner diameter of 40mm is made either of Silicone, or PVC, or Latex or Para rubber. 4) Dispositif selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisé par le fait que les éléments statiques (2) (3) (4) ou (10) espacés de 130mm, sont réalisés soit en matière plastique à base de résines polyamides, ou de résines cellulosiques, ou de résines fluorées ou n polystyTêne. 4) Device according to claims 1, 2 and 3, characterized in that the static elements (2) (3) (4) or (10) spaced 130mm apart, are made either of plastic material based on polyamide resins, or cellulose resins, or fluorine or polystyTene resins.
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