FR2768056A1

FR2768056A1 - Pompe cardiaque implantable

Info

Publication number: FR2768056A1
Application number: FR9711252A
Authority: FR
Inventors: Jean Francois Fournial
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-09-10
Filing date: 1997-09-10
Publication date: 1999-03-12

Abstract

Il s'agit d'une pompe cardiaque (1) implantable comprenant un boîtier (6) muni d'au moins un orifice d'aspiration (7) et d'au moins un orifice de refoulement (9) du sang, et des moyens (11) d'entraînement du sang en continu, internes au boîtier et situés entre lesdits orifices. Les moyens d'entraînement comprennent au moins deux vis (13, 16) sans fin à pas inverse de forme complémentaire, dont l'une (13) est creuse et l'autre (16) est pleine, s'engrenant l'une dans l'autre, les vis étant chacune motorisée et agencée pour repousser le sang entre l'orifice d'aspiration et l'orifice de refoulement du boîtier.

Description

POMPE CARDIAQUE IMPLANTABLE
La présente invention concerne un appareil de prothèse et, plus particulièrement, une pompe cardiaque implantable du type comprenant un boîtier muni d'au moins un orifice d'aspiration et d'au moins un orifice de refoulement du sang, et des moyens d'entraînement du sang en continu, internes au boîtier et situés entre lesdits orifices.

Elle trouve une application particulièrement importante bien que non exclusive dans le domaine des coeurs implantables en remplacement ou en assistance du ventricule gauche du patient, également connus sous les initiales anglo-saxonnes LVAD ("Left
Ventricular Assist Device").

L'invention est également applicable au ventricule droit et/ou aux deux ventricules (BVAD pour les initiales anglo-saxonnes de "Biventricular Assist
Device").

Le ventricule gauche est cependant le plus sujet à des défaillances puisqu'il éjecte le sang dans l'aorte et subit les pertes de charge de l'ensemble de l'organisme alors que l'action de pompage du ventricule droit est moins sollicitée, ce dernier étant connecté au système pulmonaire moins résistant.

Les pompes cardiaques connues sont essentiellement des pompes à impulsions, par exemple utilisant une chambre de pompage fonctionnant à l'aide d'une membrane actionnée par des impulsions pneumatiques, pour pomper le sang vers l'aorte.

De tels dispositifs présentent des inconvénients.

Ils sont complexes et mettent de plus en oeuvre des systèmes pulsants entraînant notamment des cycles de pression/dépression sur des membranes souples, donc fragiles car sujettes à usure et fatigue.

On a également pu envisager des appareils de prothèse cardiaques implantables à flux continu utilisant une pompe centrifuge. Les progrès effectués en miniaturisation de ce type de pompe ont en effet permis d'en envisager l'utilisation dans le domaine cardiaque.

Elles entraînent cependant un brassage du sang à haute vitesse qui génère des turbulences pouvant entraîner à terme des risques d'hémolyse. Si elles sont à entraînement électromagnétique, elles peuvent de plus être sujettes aux perturbations électromagnétiques externes de plus en plus fréquentes.

La présente invention vise à fournir une pompe cardiaque implantable répondant mieux que celles antérieurement connues aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'elle propose une pompe dans laquelle il n'y a pas de vanne, ce qui supprime les risques d'usure ou de blocage de ladite vanne, ni de chambre interne au boîtier pouvant présenter un espace mort, ce qui permet ainsi d'éliminer les risques de thromboses du sang, et dans laquelle il n'y a pas de friction, ce qui réduit les risques d'hémolyse.

Une telle pompe peut fonctionner de plus à vitesse relativement lente de sorte que les bruits, les vibrations et l'échauffement sont minimisés.

Dans ce but l'invention propose essentiellement une pompe cardiaque implantable du type ci-dessus défini, caractérisée en ce que les moyens d'entraînement comprennent au moins deux vis sans fin à pas inverse de forme complémentaire, dont l'une est creuse et l'autre est pleine, s'engrenant l'une dans l'autre en sens inverse, lesdites vis étant chacune motorisée et agencée pour repousser le sang entre l'orifice d'aspiration et l'orifice de refoulement du boîtier.

Par pas inverse, il faut entendre un pas de hauteur égale mais tournant dans le sens inverse.

Dans des modes de réalisation avantageux on a de plus recours à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes
- la vis pleine et la vis creuse ne présentent respectivement qu'un seul filet et qu'une seule gorge correspondante en spirale;
- chaque vis a un pas présentant une paroi extérieure de section transversale de forme courbe, respectivement de forme concave pour la vis creuse et de forme convexe complémentaire pour la vis pleine;
- la courbe de la paroi extérieure est une portions de cercle ou un demi-cercle;
- la courbe de la paroi extérieure est une portion d'ellipse ou une demi-ellipse;
- chaque vis comporte deux étages de spires;
- les deux vis définissent avec les parois du boîtier une chambre d'admission et une chambre de refoulement, sensiblement isolées l'une de l'autre, et la chambre d'admission comporte deux rampes en spirale de guidage du flux sanguin vers la base des vis sans fin;
- les moyens d'entraînement comportent une vis creuse motorisée supplémentaire s'engrenant avec la vis pleine et le boîtier comporte deux enceintes de passage du sang associées à chaque vis creuse coopérant avec la vis pleine, chaque enceinte comprenant un orifice d'aspiration et un orifice de refoulement correspondant;
- les vis coopèrent l'une avec l'autre mais toujours entièrement à distance l'une de l'autre de sorte qu'un filet de liquide existe toujours entre les parois concave et convexe des vis en vis-à-vis;
- la pompe comporte un seul moteur d'entraînement simultané des vis;
- le pompe comporte des moyens de régulation du débit cardiaque;
- la pompe comporte des moyens de commande à distance du fonctionnement du moteur d'entraînement des vis.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit des modes de réalisation donnés ci-après à titre d'exemple non limitatif. Elle se réfère aux dessins qui l'accompagnent dans lesquels
- La figure 1 est une vue en coupe latérale, schématique de la pompe cardiaque selon un premier mode de réalisation de l'invention, implantée dans une cage thoracique.

- La figure 2 est une vue schématique, de face, en coupe transversale, du mode de réalisation de la pompe de la figure 1, comprenant deux vis.

- La figure 3 est une vue de dessus en coupe du boîtier de la pompe de la figure 2.

- La figure 4 est une vue en coupe transversale d'un deuxième mode de réalisation de l'invention, à deux vis.

- La figure 5 est une vue de face en coupe transversale d'un boîtier pour pompe selon l'invention, à trois vis.

- La figure 6 est une vue de dessus en coupe du boîtier de pompe de la figure 5.

La figure 1 montre une pompe cardiaque 1 implantée dans le corps 2 d'un patient à l'emplacement des deux ventricules qui ont été enlevées.

La pompe est disposée à l'intérieur de la cage thoracique délimitée d'un côté par le sternum 3 et de l'autre côté par la colonne vertébrale 4, au-dessus du diaphragme 5.

La pompe comprend un boîtier 6 faisant office de ventricule gauche muni d'un orifice 7 d'aspiration raccordé à l'orifice mitral de l'oreillette gauche 8 et d'un orifice de refoulement 9 raccordé en partie supérieure de la pompe à l'aorte thoracique 10. Dans ce mode de réalisation l'oreillette droite (non représentée) est ici conservée et raccordée directement à l'artère pulmonaire.

Les orifices 7 et 9 sont circulaires ou faiblement ovales et par exemple de plus grand diamètre égal à 3 cm.

La pompe comporte des moyens 11 d'entraînement du sang situé entre les orifices actionnés par un moteur 12 solidaire de ou intégré au boîtier.

La figure 2 montre une vue interne du boîtier 6 de la pompe 1. Celui-ci comporte deux vis sans fin par exemple en matériau connu sous la marque Téflon, à pas inverse, à savoir une première vis 13, "femelle" comprenant une paroi extérieure 14 entre deux étages du filet hélicoïdal unique 15, de section transversale concave semi-circulaire, et une deuxième vis 16, "mâle" comprenant une paroi extérieure 14' entre deux étages de la gorge hélicoïdale unique 15', de section transversale complémentaire convexe semicirculaire.

Les deux vis s'engrènent l'une dans l'autre, la vis femelle étant de forme complémentaire à celle de la vis mâle, comprenant une pente inversée et tournant dans le sens inverse de ladite vis mâle à la même vitesse.

Dans le mode de réalisation plus particulièrement décrit ici les vis hélicoïdales 13 et 16 sont chacune solidaires d'un axe central de rotation 17, 18 muni d'un côté en partie supérieure d'une extrémité en pointe 19, 20 mobile en rotation par rapport au boîtier dans une encoche conique complémentaire effectuée dans le ciel 21 dudit boîtier, et de l'autre côté d'une extrémité cylindrique terminée après passage au travers d'orifices de guidage muni de paliers étanches (non représentés) percés dans la paroi inférieure 22 du boîtier, par des roues dentées 23, 24 identiques s'engrenant l'une dans l'autre.

L'axe 18 de la vis "mâle" 16 est par ailleurs actionné par le moteur électrique 12 rotatif connu en lui-même. Le même moteur 12 actionne à la même vitesse mais en sens rotatif inverse l'axe rotatif moteur 17 de la vis femelle 13, via le système d'engrenage à roues dentées 23 et 24.

Un capot de protection 25 du moteur (en trait mixte sur la figure) est prévu. Il est démontable et permet l'accès au moteur 12 et à la batterie d'alimentation 26 pour remplacement.

Un circuit électronique 27 de commande et de réglage de la vitesse du moteur, par exemple asservi à des capteurs de pression 28 connus en eux-mêmes et disposés à la sortie de l'orifice de refoulement 9 est également prévu.

Chaque vis forme une hélice sur 2 x 3600, soit une spire complète sur 3600, et deux portions de spires sur 1800 de part et d'autre de la spire complète, ce qui forme donc deux étages de spires.

La vis mâle et la vis femelle sont parfaitement synchrones car actionnées toutes les deux par le même moteur. Mais la vis mâle n'est pas en elle-même motrice de la vis femelle, c'est-à-dire n'entraîne pas directement par contact la vis femelle, ni inversement.

Dans le mode de réalisation plus particulièrement décrit ici, leurs surfaces entièrement situées à distance l'une de l'autre, laissent ainsi toujours un espace e entre leurs parois, constant ou sensiblement constant, par exemple compris entre 0,5 mm et 0,01 mm, par exemple 0,05 mm.

En référence à la figure 3, le boîtier 6 est en forme de deux colonnes cylindriques sécantes 29 identiques, de volume complémentaire de celui des vis engrenées qui tournent à l'intérieur, les parois internes 29' des deux cylindres coopérant sans frottement (interstice e') avec le filet 15 de la vis femelle et la génératrice 30 de la paroi externe de la vis mâle 16, de sorte qu'il n'y a pratiquement aucune fuite de sang le long des parois internes 29' du boîtier.

L'interstice e' est par exemple de largeur similaire à a.

Les vis 13 et 16 délimitent ainsi deux chambres 31 et 32 sensiblement isolées l'une de l'autre, à savoir une chambre d'admission 31 en communication avec l'orifice d'admission 7 et une chambre de refoulement 32 sensiblement en forme de cloche, en communication avec l'orifice de refoulement 9.

La chambre d'admission 30 comporte de plus deux rampes fixes 33 et 34, en spirales inverses, de support plein, de guidage du sang vers les bases plates inférieures 35 des vis, terminées également et par exemple en partie supérieure par des bases plates 36. Plus précisément les rampes 33 et 34 partent de part et d'autre de la partie inférieure de l'orifice d'admission 7, et remontent en spirale le long, mais sans contact avec les axes rotatifs 17 et 18, et le long des parois 28 auxquelles elles sont par exemple fixées, sur 3600, pour aboutir sous les bases plates 35.

La figure 4 montre une variante de boîtier 36 avec deux vis 37, 38 à savoir une vis femelle 37 et une vis mâle 38, dont la section transversale des parois 39, 39' est semi-elliptique concave ou convexe.

Sur la figure 5 on a représenté une pompe cardiaque 40 munie de trois vis sans fin, à savoir deux vis femelles 41 et 42 situées de part et d'autre et s'engrenant avec une vis mâle 43, de façon similaire à ce qui est décrit en référence à la figure 2.

La pompe comporte un boîtier 44 muni de trois enceintes cylindriques 45, 46, 47 (voir figure 6) sécantes deux à deux, avec des axes parallèles 48, 49, 50, par exemple passant par les sommets d'un triangle équilatéral.

Les vis femelles et le boîtier définissent chacun et respectivement une chambre d'admission 51, 52 et une chambre de refoulement 53, 54, lesdites chambres étant reliées respectivement à des orifices d'admission 55, 56 et de refoulement 57, 58, ovales, de dimension transversale par exemple égale à 3 cm, comme décrit en référence à la figure 2.

La vis mâle n'a quant à elle aucune chambre d'admission et/ou de refoulement.

Une des vis, par exemple la vis mâle 43, est connectée au moteur 59 externe et fixé au boîtier.

Dans ce mode de réalisation l'une des vis femelle opère en tant que ventricule gauche relié à l'orifice mitral et à l'aorte, et l'autre en tant que ventricule droit relié à l'orifice tricuspide et à l'artère pulmonaire.

Avec un tel dispositif les risques de pompage excessifs dans l'atrium gauche sont réduits du fait de la communication existant entre admission gauche et droite, les deux chambres d'admission n'étant pas entièrement étanches l'une par rapport à l'autre via la vis mâle.

Dans les modes de réalisation plus particulièrement décrits ici le boîtier est par exemple en titane muni de collerettes en matériau connu sous la marque Téflon au niveau des orifices d'admission et de refoulement sur lesquels sont cousus les organes (oreillettes, artères...).

La vitesse de rotation des vis est réglable entre 0 et 1000 tours par minute, avec une efficacité de l'ordre de 40 % à 5 l/mm et 100 mm de Hg de différence de pression entre admission et refoulement.

On va maintenant décrire le fonctionnement de la pompe selon le mode de réalisation de l'invention plus particulièrement décrit en référence aux figures 1 et 2.
le sang suit le trajet suivant : oreillette droite, poumons, oreillette gauche 8, pompe cardiaque 1, jouant le rôle d'un ventricule gauche artificiel, puis aorte 10.

Les vis en hélice 13 et 16 sont actionnées par le moteur 12 régulé par des capteurs intracorporels 28 de type connu en eux-mêmes, par exemple de pression situés à la sortie, par exemple fixés sur le boîtier au niveau de l'orifice 9 vers l'aorte.

Le sang qui arrive par l'orifice 7, est guidé par les rampes 32 et 33. Les rampes 32 et 33 reposant sur des supports pleins, aucun espace mort n'existe donc dans la chambre d'admission 31.

Le sang est ensuite aspiré puis poussé, pour l'essentiel par la partie mâle de la vis mâle le long de la cavité femelle de la vis femelle 13, et pour une petite partie le long de la gorge 15' de la vis mâle 16.

Le sang débouche ensuite dans la chambre 32 de refoulement et sort par l'orifice de refoulement 9 dans l'aorte.

Les vis sont agencées pour ne pas se toucher ou pour ne pas rentrer en pression l'une contre l'autre.

Elles n'écrasent donc pas les globules et plaquettes qui sont peu secoués compte tenu de la faible turbulence générée par la pompe selon l'invention.

Comme il va de soi et comme il résulte de ce qui précède, la présente invention ne se limite pas aux modes de réalisation plus particulièrement décrits.

Elle en embrasse au contraire toutes les variantes et notamment celles où d'autres moyens moteurs sont prévus.

Claims

REVENDICATIONS

1. Pompe cardiaque (1) implantable comprenant un boîtier (6, 36, 44) muni d'au moins un orifice d'aspiration (7, 51, 52) et d'au moins un orifice de refoulement (9, 53, 54) du sang, et des moyens (11) d'entraînement du sang en continu, internes au boîtier et situés entre lesdits orifices, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement comprennent au moins deux vis (13, 16 ; 37, 38 ; 41, 42, 43) sans fin à pas inverse de forme complémentaire, dont l'une (13 ; 37 ; 41, 42) est creuse et l'autre (16, 38, 43) est pleine, s'engrenant l'une dans l'autre, les vis étant chacune motorisée et agencée pour repousser le sang entre l'orifice d'aspiration et l'orifice de refoulement du boîtier.

2. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que la vis pleine et la vis creuse ne présentent respectivement qu'un seul filet (15) et qu'une seule gorge (15') correspondante en spirale.

3. Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque vis a un pas presentant une paroi extérieure (14, 14') de section transversale de forme courbe, respectivement de forme concave (14) pour la vis creuse et de forme convexe complémentaire (14') pour la vis pleine.

4. Pompe selon la revendication 3, caractérisée en ce que ladite forme courbe est une portion de cercle.

5. Pompe selon la revendication 3, caractérisée en ce que ladite forme courbe est une portion d'ellipse.

6. Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque vis comporte deux étages de spires.

7. Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les deux vis (13, 16 ; 37, 38 ; 41, 42, 43) définissent avec les parois du boîtier une chambre d'admission (31 ; 51, 52) et une chambre de refoulement (32 ; 53, 54), sensiblement isolées l'une de l'autre, et la chambre d'admission (31 ; 51, 52) comporte deux rampes (33, 34) en spirale de guidage du flux sanguin vers la base (35) des vis sans fin.

8. Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens d'entraînement comportent une vis creuse motorisée supplémentaire (42) s'engrenant avec la vis pleine (43) et le boîtier comporte deux enceintes (45, 46) de passage du sang associées à chaque vis creuse (41, 42) coopérant avec la vis pleine (43), chaque enceinte comprenant un orifice d'aspiration et un orifice de refoulement correspondant.

9. Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les vis coopèrent l'une avec l'autre mais toujours entièrement à distance l'une de l'autre de sorte qu'un filet de liquide existe toujours entre les parois concaves et convexes des vis en vis-à-vis.

10. Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la pompe comporte un seul moteur d'entraînement (12) simultané des vis.

11. Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la pompe comporte des moyens (27, 28) de régulation du débit cardiaque

12. Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la pompe comporte des moyens de commande à distance du fonctionnement du ou des moteurs d'entraînement des vis.