FR3067610A1 - Ensemble pour l'imagerie et/ou le traitement d'un tissu cerebral - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un ensemble pour l'imagerie et/ou le traitement d'un tissu cérébral comprenant au moins une fenêtre acoustique (10) comprenant une plaque (1) transparente aux ondes ultrasonores et au moins un repère de positionnement (2) pour faciliter le positionnement d'une sonde de génération d'ondes ultrasonores au droit de la fenêtre acoustique (10).
Description
ENSEMBLE POUR L’IMAGERIE ET/OU LE TRAITEMENT D’UN TISSU CEREBRAL
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne le domaine technique général des dispositifs ultrasonores pour l’imagerie et/ou le traitement d’un tissu cérébral - humain ou animal par ultrasons afin d’aider un praticien dans l’établissement d’un diagnostic et/ou afin de traiter une pathologie.
ARRIERE PLAN DE L'INVENTION
On connaît différentes techniques permettant d'imager ou de traiter un tissu cérébral.
1. Imagerie 15
L'imagerie cérébrale (ou neuro-imagerie) peut être utilisée pour permettre au praticien de suivre l’évolution d’une lésion cérébrale ou d’une tumeur cérébrale dans une visée diagnostique et/ou d'intervention chirurgicale.
Les techniques d’imagerie le plus souvent utilisées consistent en la tomodensitométrie (communément appelée scanner) et l'imagerie par résonance magnétique (IRM). Même si ces techniques sont efficaces, elles présentent des inconvénients. Notamment, la tomodensitométrie est de moins en moins utilisée en raison des risques de néoplasie. L'imagerie par résonance magnétique présente un coût élevé et nécessite l’injection d’un produit de contraste au patient.
Il est donc souhaitable de disposer d’une technique alternative pour permettre l’imagerie cérébrale.
On connaît également des techniques d’imagerie basées sur l’utilisation d’ultrasons pour imager un tissu cérébral. Toutefois, ces techniques se heurtent à la difficulté de transmission des ultrasons à travers la boîte crânienne du patient.
2. Traitement
On connaît différentes techniques permettant de traiter un tissu cérébral, notamment par ultrasons.
Le document EP 2 539 021 décrit par exemple un appareil de traitement d'affections du cerveau comprenant :
- un dispositif ultrasonore implantable réalisé en matériau non ferromagnétique,
- une unité de commande distante du dispositif ultrasonore, et
- des moyens de connexion entre le dispositif ultrasonore et l’unité de commande.
Le principe de fonctionnement de cet appareil est le suivant. Une fois le dispositif ultrasonore implanté dans le crâne du patient, une succession de séances de traitement lui sont prodiguées pour traiter la pathologie qui l’affecte. A chaque nouvelle séance de traitement, le dispositif intracorporel est relié à l’unité de commande par l’intermédiaire des moyens de connexion.
Même si l’appareil décrit dans EP 2 539 021 permet un traitement efficace des affections du cerveau, il serait souhaitable de disposer d’une technique de traitement alternative permettant d’appliquer les ultrasons depuis l’extérieur du crâne de sorte à simplifier le travail du praticien, l’installation des moyens de connexion entre le dispositif ultrasonore et l’unité de commande pouvant parfois être difficile à mettre en œuvre.
Par ailleurs, un dispositif ultrasonore externe peut présenter les avantages suivants :
- dispositif non implantable, donc plus facile à fabriquer, pas de problèmes de stérilité ou de compatibilité IRM
- l’émetteur ultrasonore peut être plus complexe que ce qui est réalisable en version implantable ; par exemple un émetteur externe peut disposer de canaux multiples, permettant une adaptation par l’électronique de la forme du faisceau à la cible,
- possibilité d’atteindre des zones multiples du cerveau en orientant l’émission ultrasonore par rapport au tissu ; possibilité de focaliser les ondes acoustiques dans une zone particulière du cerveau ; possibilité de balayer une zone en déplaçant le faisceau acoustique ; dans certains cas donc la fenêtre peut être plus petite que la zone à traiter ;
- une fois la fenêtre implantée chez le patient, on peut adapter l’émetteur acoustique, par exemple pour contrer au mieux à l’évolution de la maladie (traitement d’une zone de rechute locale par exemple)
Un but de la présente invention est de proposer un ensemble pour l’imagerie et/ou le traitement d’un tissu cérébral par ultrasons permettant de pallier au moins l’un des inconvénients précités.
BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION
A cet effet, l’invention propose un ensemble pour l’imagerie et/ou le traitement d’un tissu cérébral comprenant :
- au moins une fenêtre acoustique destinée à être implantée au niveau d’une ouverture ménagée dans la boîte crânienne d’un patient, et
- une sonde de génération d’ondes ultrasonores destinée à être positionnée au droit de la fenêtre acoustique, remarquable en ce que la fenêtre acoustique comprend une plaque transparente aux ondes ultrasonores et au moins un repère de positionnement pour faciliter le positionnement de la sonde au droit de ladite fenêtre acoustique préalablement à la génération des ondes ultrasonores.
Des aspects préférés mais non limitatifs de la présente invention sont les suivants :
- la fenêtre acoustique peut comprendre une pluralité de repères de positionnement différents les uns des autres,
- au moins un repère de positionnement peut être une pièce mécanique repérable tactilement à travers la peau du patient,
- la pièce mécanique peut consister en un pion s’étendant vers l’extérieur depuis une face supérieure de la plaque,
- au moins un repère de positionnement peut être un marqueur visible optiquement, notamment par infrarouge, ou par échographie ou par imagerie par résonance magnétique,
- le marqueur peut comprendre une structure échogène,
- au moins deux repères de positionnement peuvent consister en des marqueurs visibles optiquement ou par échographie ou par imagerie par résonance magnétique, chaque marqueur incluant :
o un substrat présentant une première impédance acoustique et o un élément ayant une deuxième impédance acoustique, les éléments s’étendant à des profondeurs différentes dans le substrat,
- au moins deux repères de positionnement peuvent consister en des marqueurs visibles optiquement ou par échographie ou par imagerie par résonance magnétique, chaque marqueur consistant en un trou borgne de profondeur différente,
- l’épaisseur de la plaque peut être choisie égale à un multiple entier de la moitié de la longueur d’onde dans la plaque des ondes ultrasonores générées par la sonde,
- la plaque peut être composée d’une superposition de couches de matériaux différents, ladite superposition incluant au moins une couche de matériau rigide et au moins une couche de matériau souple,
- la fenêtre peut comprendre des renforts mécaniques s’étendant en périphérie de la plaque.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres avantages et caractéristiques de l’ensemble pour l’imagerie et/ou le traitement d’un tissu cérébral ressortiront mieux de la description qui va suivre de plusieurs variantes d’exécution, données à titre d'exemples non limitatifs, à partir des dessins annexés sur lesquels :
- Les figures 1, 3, 5 et 6 illustrent schématiquement différents modes de réalisation d’une fenêtre acoustique,
- Les figures 2, 4 illustrent schématiquement les fenêtres acoustiques une fois implantées dans le crâne d’un patient,
- Les figures 7 et 8 illustrent schématiquement un mode de détection de marqueurs de centrage d’une fenêtre acoustique,
- La figure 9 illustre un exemple de procédé de traitement d’une pathologie en utilisant un ensemble de traitement d’un tissu cérébral.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
On va maintenant décrire différents exemples d’ensembles pour l’imagerie et/ou le traitement d’un tissu cérébral en référence aux figures 1 à 9. Dans ces différentes figures, les éléments équivalents sont désignés par la même référence numérique.
1. Principe général
L’ensemble pour l’imagerie et/ou le traitement d’un tissu cérébral comprend :
- Une fenêtre acoustique 10, et
- Une sonde apte à générer des ondes ultrasonores.
Cet ensemble permet à un praticien de vérifier l’évolution d’un tissu cérébral par imagerie et/ou de traiter le tissu cérébral en utilisant des ultrasons.
La sonde est destinée à être manipulée par le praticien. Elle comprend un boîtier dans lequel est logé au moins un transducteur (non représenté) pour la génération d’ondes ultrasonores.
La fenêtre 10 est destinée à être implantée dans le patient, notamment au niveau d’une ouverture ménagée dans sa boîte crânienne 4. Ceci fournit une protection au cerveau et empêche sa déformation du fait des changements de pression.
Dans la suite, la fenêtre 10 et la sonde seront décrites plus en détail en référence aux figures 1 à 9.
2. Fenêtre acoustique
En référence aux figures 1 à 6, on a illustré différents exemples de fenêtres acoustiques 10 utilisées pour fermer une ouverture ménagée dans la boîte crânienne 4 d’un patient à des fins d'imagerie et/ou de traitement par ultrasons.
La fenêtre 10 comprend une plaque 1 et un (ou plusieurs) repère(s) de positionnement 2 permettant de détecter le centre de la plaque 1 une fois la fenêtre 10 implantée.
2.1. Plaque
La plaque 1 peut être sensiblement plane. En variante, la plaque 1 peut être incurvée pour suivre la courbure de la boîte crânienne 4 du patient. Notamment, la plaque peut être réalisée par impression tridimensionnelle, sa forme étant prévue pour suivre la courbure du crâne du patient.
La plaque 1 est avantageusement constituée dans un matériau acoustiquement transparent pour permettre le passage des ondes ultrasonores à travers la fenêtre 10 afin d’imager et/ou de traiter un tissu cérébral.
Le matériau choisi pour constituer la plaque 1 présente préférentiellement une absorption acoustique faible pour limiter réchauffement de la fenêtre 10 lors de l’émission d’ondes ultrasonores par la sonde. En effet, lors du passage des ondes ultrasonores à travers la fenêtre 10, une partie de l’énergie est absorbée par la plaque 1. Cette énergie absorbée est convertie en chaleur. En choisissant un matériau présentant une absorption acoustique faible pour constituer la plaque 1, on limite les risques d’échauffement de la fenêtre 10 et donc de brûlure du patient.
Le matériau choisi pour constituer la plaque 1 présente en outre préférentiellement une impédance acoustique proche de 1,5 Méga-Rayleigh pour limiter les réflexions de l’onde acoustique sur la fenêtre. En choisissant un matériau présentant une impédance acoustique proche de 1,5 Méga-Rayleigh pour constituer la plaque 1, on s’assure que toute l’énergie acoustique émise par la sonde pénètre dans la fenêtre et, si celle-ci est peu absorbante, dans le tissu cérébral.
De préférence, le matériau choisi pour constituer la plaque 1 est rigide, non cassant et présente une forte conductivité thermique (pour favoriser l’évacuation de la chaleur générée lors du passage des ondes ultrasonores à travers la fenêtre 10 et dans le tissu cérébral).
A titre d'exemple, le matériau peut être :
- un matériau polymère tel que du polyéthylène, du polystyrène, de l'acrylique, du polyétheréthercétone (PEEK) ou du poly (méthacrylate de méthyle) (PMMA),
- un élastomère thermoplastique tel que du PEBAX.
La plaque 1 est généralement rectangulaire, mais il est à noter que la plaque 1 peut présenter une forme quelconque, telle qu’une forme circulaire. Les dimensions de la plaque 1 (longueur et largeur) peuvent être comprises entre 1 et 15 centimètres. Notamment, les dimensions de la fenêtre acoustique peuvent varier en fonction de la profondeur du tissu cérébral (notamment une tumeur) à traiter ou imager. Par exemple, dans le cas d’une tumeur profonde, les dimensions de la fenêtre acoustique peuvent être inférieure aux dimensions de la tumeur, alors que dans le cas d’une tumeur superficielle (i.e. proche de la boîte crânienne), les dimensions de la fenêtre seront de préférence égales (ou supérieures) aux dimensions de la tumeur. En effet, dans le cas d’une tumeur profonde, il est possible de traiter toute la tumeur à partir d’une fenêtre acoustique (de plus petites dimensions que la tumeur) en faisant varier l’orientation de la sonde. Ainsi dans le cas d’une tumeur profonde, il est possible de traiter toute la surface de la tumeur en émettant des ondes ultrasonores selon des angles d’incidence différents. Avantageusement la fenêtre acoustique sera choisie la plus petite possible en tenant compte des dimensions de la zone à traiter, de sa profondeur et de la possibilité d’incliner l’émission des ultrasons par rapport à la fenêtre.
Avantageusement, l’épaisseur « e » de la plaque 1 est choisie égale à un multiple entier de la moitié de la longueur d’onde dans la plaque 1, des ondes ultrasonores générées par la sonde. Ceci permet d’améliorer le coefficient de transmission des ondes ultrasonores dans la plaque 1, même en cas d’inadéquation d’impédance importante entre l’impédance du matériau constituant la plaque 1 et l’environnement extérieur.
Dans certaines variantes de réalisation, la plaque 1 est composée d’une superposition de couches de matériaux différents transparents aux ondes ultrasonores. Par exemple, dans une variante de réalisation, la plaque 1 est composée d’une couche de matériau rigide s’étendant entre deux couches de matériau souple :
- la couche de matériau rigide permet d’augmenter la résistance mécanique de la plaque 1, tandis que
- les couches de matériau souple permettent de limiter les risques de dispersion de morceaux de la couche de matériau rigide en cas de brisure de celle-ci.
La fenêtre peut également comprendre une (ou plusieurs) couche(s) d’adaptation d’impédance acoustique. La (ou les) couche(s) d’adaptation d’impédance acoustique est réalisée dans un matériau - tel que du parylène ou du silicone- dont l’impédance acoustique est comprise entre l’impédance des transducteurs de la sonde et l’impédance acoustique de la zone cible. La présence de couches d’adaptation permet de limiter les réflexions d’ondes ultrasonores à l’interface entre le transducteur 21 et la fenêtre acoustique et entre la fenêtre et le tissu. Si la fenêtre est faite dans un matériau relativement lourd et épais pour être mécaniquement solide (par exemple époxy, ou même céramique) et que le coefficient de réflexion est élevé, pour limiter la réflexion, on peut lui adjoindre une couche (ou deux, une de chaque côté) du quart de la longueur d'onde d'épaisseur, et idéalement d'impédance (Zplaque x Zeau)A0.5 selon la formule bien connue. Ce matériau peut par exemple être un silicone (si la plaque est en époxy) ou en époxy (si la plaque est en céramique ou métal). De manière plus générale, on peut optimiser une structure multicouche pour avoir un coefficient de réflexion faible et une bonne rigidité mécanique en choisissant adéquatement les épaisseurs et les matériaux. Une autre solution est d'utiliser une fenêtre exactement épaisse de la longueur d'onde divisée par 2 sans lame quart d'onde.
La fenêtre 10 peut également comprendre des renforts pour augmenter la résistance mécanique de la plaque 1. Les renforts s’étendent par exemple au niveau des bords de la plaque 1.
Les renforts peuvent consister en des tiges en matériau rigide - tel que du titane ou de l'acier inoxydable ou tout autre métal biocompatible connu de l’homme du métier intégrées dans la plaque 1.
En variante, les renforts peuvent être dans le même matériau que la plaque 1. Par exemple, les renforts peuvent consister en une (ou plusieurs) zone(s) périphérique(s) de la plaque 1 ayant une (des) épaisseur(s) supérieure(s) à l’épaisseur d’une zone centrale de la plaque 1. Ainsi, la plaque peut comprendre des zones épaisses pour renforcer sa résistance mécanique et des zones amincies pour une meilleure transmission des ondes ultrasonores.
Différentes solutions peuvent être retenues pour l’implantation de la plaque 1 décrite précédemment dans le crâne du patient. Notamment, la plaque 1 peut être implantée :
- de sorte à s’étendre dans le prolongement de la boîte crânienne du patient (cf. figures 1-2 et figures 5-6), ou
- de sorte à s’étendre au-dessus de la boîte crânienne du patient (cf. figures 34).
2.1.1. Première variante d’implantation de la fenêtre acoustique
Dans le mode de réalisation illustré aux figures 1 et 2 (et aux figures 5 et 6), la plaque 1 est adaptée pour affleurer de l’ouverture ménagée dans la boîte crânienne du patient. Les dimensions et la forme de la plaque 1 sont adaptées aux dimensions et à la forme de l'ouverture qui a été formée à travers la boîte crânienne 4 du patient.
La fenêtre 10 illustrée à la figure 1 peut être fixée à la boîte crânienne 4 par collage, par exemple en utilisant un adhésif - tel que du cyanoacrylate. Dans ce cas, l’adhésif est appliqué sur les bords latéraux de la plaque 1, et celle-ci est emmanchée dans l’ouverture formée à travers la boîte crânienne 4. Une fois l'adhésif durci, la fenêtre 10 est solidaire de la boîte crânienne 4. Bien entendu, la fenêtre peut être fixée à la boîte crânienne 4 en utilisant tout autre moyen connu de l’homme du métier tel que des pattes de fixation (non représentées).
Comme illustré à la figure 2, cette solution permet de rendre la fenêtre 10 quasiment «invisible» une fois la fenêtre 10 recouverte de peau 3, celle-ci s’étendant dans le prolongement de la boîte crânienne 4.
2.1.2. Deuxième variante d’implantation de la fenêtre acoustique
En variante, la fenêtre acoustique peut être adaptée pour recouvrir l’ouverture tout en s’étendant au-dessus de la boîte crânienne du patient (cf. figures 3-4).
Dans cette variante, la fenêtre acoustique comprend des orifices traversants 13 ménagés entre les faces supérieure 11 et inférieure 12 de la plaque 1. Ces orifices 13 s’étendent à la périphérie de la plaque 1, le long de chaque bord de la plaque. Les orifices 13 sont destinés à recevoir des éléments de fixation - tels que des vis d’ancrage osseux - pour fixer la fenêtre 10 sur la boîte crânienne 4.
Dans cette variante d’implantation et comme illustré à la figure 4, les dimensions de la plaque 1 sont supérieures aux dimensions de l’ouverture ménagée dans la boîte crânienne 4 de sorte que la fenêtre 10 est destinée à être fixée sur la boîte crânienne 4.
Ce mode de réalisation permet de réduire les contraintes pour le praticien dans la réalisation de l’ouverture ménagée dans la boîte crânienne. En effet, le praticien n’est plus obligé de réaliser une ouverture à des dimensions et forme très précises par rapport aux dimensions et forme de la plaque 1.
2.2. Repère(s) de positionnement
La fenêtre 10 comprend également un (ou plusieurs) repère(s) de positionnement 2. Le (ou les) repère(s) de positionnement 2 permet(tent) au praticien d’identifier la position de la plaque 1 et ainsi de positionner la sonde au droit de ladite plaque 1 afin d’imager et/ou de traiter un tissu cérébral sous-jacent. L’utilisation de repères de positionnement permet de réduire le temps nécessaire à la mise en œuvre d’une séance d’imagerie et/ou de traitement de la zone cérébrale, notamment par rapport à une solution basée sur l’utilisation d’un ensemble de neuro-navigation.
En effet, sans ce repère de positionnement 2, il serait difficile pour le praticien d’identifier avec précision la position de la fenêtre 10 une fois celle-ci implantée, la fenêtre 10 étant recouverte de peau 3 du crâne du patient. Or la connaissance de la position précise de la fenêtre 10 est nécessaire pour assurer un positionnement adéquat de la sonde audessus de la plaque 1.
Comme il sera décrit plus en détails dans la suite, chaque repère de positionnement peut consister en :
- Un élément mécanique, repérable tactilement par l’opérateur à travers la peau du patient ou
- Un marqueur de position visible par ultrasons, ou
- Un marqueur de position visible par IRM.
- Un marqueur de position visible optiquement, par exemple dans la gamme infrarouge.
Le choix parmi ces différents types de repère de positionnement est indépendant de la variante d’implantation choisie pour la fenêtre acoustique (i.e. fenêtre acoustique s’étendant dans le prolongement de la boîte crânienne ou au-dessus de la boîte crânienne). Par ailleurs, ces différents types de repère de positionnement peuvent être utilisés en combinaison dans une même fenêtre acoustique 10.
Avantageusement lorsque la fenêtre comprend plusieurs repères de positionnement disposés sur une plaque, ceux-ci peuvent être tous différents. Ceci permet de faciliter la répétabilité du positionnement et de l’orientation de la sonde lors de séances successives d’imagerie et/ou de traitement d’un tissu cérébral.
2.2.1. Premier exemple de repère de positionnement
Dans le mode de réalisation illustré aux figures 1 et 2, le repère de positionnement 2 est un élément mécanique. Le repère de positionnement 2 consiste en un pion s’étendant vers l’extérieur au niveau de la face supérieure 11 de la plaque 1. Ceci permet de laisser apparaître une protubérance sur la peau 3 recouvrant le pion
En référence à la figure 1, la fenêtre comprend un unique pion disposé au centre de la plaque 1.
En variante, la fenêtre 10 peut comprendre plusieurs pions (notamment deux, trois, quatre, etc.). Par exemple, la fenêtre 10 peut comprendre quatre pions 2 disposés à proximité des coins de la plaque 1 rectangulaire sur la surface supérieure 11 de la plaque.
Bien entendu, la forme et les dimensions du repère de positionnement mécanique peuvent varier en fonction de l’application. Par exemple, le repère de positionnement peut consister en un cratère dont les bords périphériques s’étendent vers l’extérieur de la plaque et dont la région centrale est creusée dans l’épaisseur de la plaque.
2.2.2. Deuxième exemple de repère de positionnement
En référence aux figures 3, 4, 5, et 6 on a illustré un deuxième exemple de repère de positionnement.
Dans ce mode de réalisation, la fenêtre 10 comprend des marqueurs de centrage 2a, 2b, 2c, 2d (respectivement 21 à 24 et 25 à 27) visibles par ultrasons, optique ou IRM.
Dans les variantes de réalisation illustrées aux figures 3 et 5, la fenêtre 10 comprend quatre marqueurs de centrage 2a, 2b, 2c, 2d (respectivement 21 à 24) disposés aux quatre coins de la plaque 1 rectangulaire. Chaque marqueur de centrage consiste par exemple en une structure métallique ou une structure plastique dure échogène.
Dans la variante de réalisation illustrée à la figure 6, la fenêtre comprend trois marqueurs de centrage 25, 26, 27 disposés à trois coins de la plaque 1 rectangulaire. Chaque marqueur de centrage consiste par exemple en un trou borgne ou traversant.
L’utilisation de marqueurs de centrage permet de disposer de marqueurs intégrés dans la plaque 1 sans protubérance sur la face supérieure 11 de la plaque 1.
Ces marqueurs de centrage sont par exemple détectables en utilisant les transducteurs de la sonde d’imagerie et/ou de traitement en mode échographique A (aussi appelé « Ascan » ou « A-mode »). Le mode échographique A est basé sur l'émission d'une information acoustique et la réception d’échos le long d'une ligne de propagation. En variante, la sonde peut comprendre des émetteurs/récepteurs spécifiques (fonctionnant en mode A) permettant la détection des marqueurs de centrage.
Une fois la position des marqueurs de centrage détectée à l’aide de la sonde, celle-ci peut être positionnée précisément au-dessus de la fenêtre 10 préalablement à l’application d’ondes ultrasonores pour imager ou traiter un tissu cérébral.
Les marqueurs détectables par ultrasons ou par optique peuvent coexister avec des marqueurs détectables par IRM. Avantageusement les premiers sont en relation géométrique connue avec les seconds.
Dans le mode de réalisation illustré aux figures 3 et 4, les marqueurs de centrage sont tous identiques.
En variante, les marqueurs de centrage détectables par ultrasons, optique ou IRM peuvent être tous différents, comme illustré aux figures 5 et 6. Ceci permet au praticien d’identifier chaque marqueur de centrage individuellement.
Plus précisément dans le mode de réalisation illustré à la figure 5, chaque marqueur 21, 22, 23, 24 comprend un substrat 210, 220, 230, 240 présentant une première impédance acoustique et un élément 213, 223, 233, 243 ayant une deuxième impédance acoustique. Pour chaque marqueur 21,22, 23, 24, l’élément de deuxième impédance acoustique 213, 223, 233, 243 est enfoui à une profondeur différente dans le substrat 210, 220, 230, 240 de sorte que la répartition des éléments 213, 223, 233, 243 dans le substrat 210, 220, 230, 240 constitue un code permettant l'identification dudit marqueur 21, 22, 23, 24.
Dans le mode de réalisation illustré à la figure 6, chaque marqueur de centrage consiste en un trou borgne de diamètre identique et de profondeur différente ; plus précisément, la fenêtre comprend :
- un premier trou borgne d’une profondeur de 1 millimètre,
- un deuxième trou borgne d’une profondeur de 2 millimètres, et
- un troisième trou borgne d’une profondeur de 3 millimètres.
Même si des variations d’un millimètre entre les différents trous borgnes sont difficiles à identifier tactilement, elles peuvent être détectées en utilisant les transducteurs de la sonde en mode échographique A, ceux-ci enregistrant les ondes réfléchies par les trous borgnes à des temps différents (voir figure 8) Les trous borgnes peuvent aussi être repérés à l’aide d’une sonde échographique d’imagerie.
Les modes de réalisation illustrés aux figures 5 et 6 permettent de définir un codage en profondeur permettant de distinguer les marqueurs les uns par rapport aux autres.
2.2.3. Modes de détection des marqueurs de centrage illustrés aux figures 5 et 6 En référence à la figure 7, on a illustré un mode de détection des quatre marqueurs 21, 22, 23, 24 représentés à la figure 5 et incluant chacun un élément 213, 223, 233, 243 disposé dans un substrat 210, 220, 230, 240, les éléments de deuxième impédance acoustique s’étendant à des profondeurs différentes dans le substrat :
- la face avant 211, 221, 231, 241 du substrat 210, 220, 230, 240 constitue un premier réflecteur d’ultrasons (du fait de la différence d’impédance acoustique entre le substrat et le tissu en contact avec la face avant), cette face avant s’étendant sur la face supérieure 11 de la plaque 1,
- la face arrière 212, 222, 232, 242 du substrat 210, 220, 230, 240 constitue un deuxième réflecteur d’ultrasons (du fait de la différence d’impédance acoustique entre le substrat et le tissu en contact avec la face arrière), cette face arrière s’étendant sur la face inférieure 12 de la plaque 1, et
- l’élément de deuxième impédance acoustique 213, 223, 233, 243 - qui peut consister en une inclusion gazeuse dans le corps du substrat - constitue un troisième réflecteur d’ultrasons s’étendant entre les faces avant 211, 221, 231, 241 et arrière 212, 222, 232, 242.
Lors de l’utilisation de la sonde en mode échographique A, les ondes réfléchies OR1, OR2, OR3, OR4 par les éléments 213, 223, 233, 243 sont enregistrées par la sonde à des temps t1, t2, t3, t4 différents relativement aux temps d’enregistrement des ondes réfléchies par les premiers et deuxième réflecteurs 211, 221, 231, 241 et 212, 222, 232, 242.
Ainsi, il est possible de distinguer les différents marqueurs 21, 22, 23, 24 lors de la recherche par le praticien de la position de la fenêtre 10. Ceci permet de faciliter la mise en place de la sonde au droit de la fenêtre 10.
En référence à la figure 8, on a illustré un mode de détection des trois marqueurs 25, 26, 27 représentés à la figure 6 et consistant chacun en un trou borgne de profondeur différente :
- le fond 251, 261, 271 de chaque trou borgne constitue un premier réflecteur d’ultrasons,
- la face arrière 252, 262, 272 de la plaque constitue un deuxième réflecteur d’ultrasons.
Lors de l’utilisation de la sonde en mode échographique A, les ondes réfléchies ORa, ORb, ORc par les fonds 251, 261, 271 des trous borgnes sont enregistrées par la sonde à des temps ta, tb, te différents relativement aux temps d’enregistrement des ondes réfléchies par la face arrière de la plaque.
Ainsi, il est possible de distinguer les différents marqueurs 25, 26, 27 lors de la recherche par le praticien de la position de la fenêtre 10 afin de faciliter la mise en place de la sonde pour réaliser le traitement.
3. Principe de fonctionnement
On va maintenant décrire le principe de fonctionnement de l’ensemble pour l’imagerie et/ou le traitement d’un tissu cérébral en référence à la figure 9. On considérera dans la suite que l’ensemble comprend une fenêtre 10 selon le troisième mode de réalisation.
Dans une première étape, le praticien implante (étape 100) la fenêtre 10 dans le crâne du patient. Il réalise une (ou plusieurs) ouverture(s) dans la boîte crânienne du patient, et fixe une fenêtre 10 dans l’ouverture (ou dans chaque ouverture respective) par collage ou ancrage. Lors de l’implantation de la fenêtre, le praticien peut combler l’espace libre entre la fenêtre 10 et la dure-mère avec un matériau approprié (gel ou solution saline). Le praticien recouvre ensuite la fenêtre avec la peau 3 du patient. Avantageusement l’incision de la peau du patient est pratiquée de façon à éviter que la cicatrice résultant de la fermeture de la peau après implantation de la fenêtre recouvre la fenêtre (la qualité de transmission ondes ultrasonores étant réduite à travers les cicatrices).
Une fois la fenêtre implantée, une succession de séances d’imagerie et/ou de traitement d’un tissu cérébral peuvent être prodiguées au patient.
A chaque nouvelle séance de traitement, le praticien met en œuvre une étape de détection (étape 200) de la position de la fenêtre 10. Il fait basculer la sonde dans un mode de repérage (transducteurs de la sonde ou émetteurs/récepteurs spécifiques activés en mode échographique A), applique un gel de transmission pour échographie sur les cheveux du patient, et déplace la sonde sur le crâne du patient pour détecter la position de la fenêtre 10.
Lorsque la sonde détecte l’un des marqueurs de centrage 21, 22, 23, 24, une unité de traitement connectée à la sonde envoie une information pour indiquer au praticien qu’un marqueur de centrage a été détecté.
Comme les marqueurs sont tous différents, l’unité de traitement peut définir lequel des marqueurs de centrage a été détecté et fournir une information au praticien sur la direction dans laquelle il est préférable de déplacer la sonde pour détecter les trois autres marqueurs de centrage. Par exemple, si le marqueur de centrage détecté est le marqueur disposé dans le coin supérieur gauche de la fenêtre 10, l’unité de traitement indique au praticien de déplacer la sonde dans une direction vers le bas et la droite.
Lorsque les quatre marqueurs de centrage sont détectés, l’unité de traitement envoie une information au praticien lui demandant de maintenir la sonde immobile. Eventuellement, la sonde peut être retirée pour réappliquer du gel de transmission sur les cheveux du patient au-dessus de la fenêtre avant de repositionner (étape 300) la sonde au droit de la fenêtre 10.
Une fois la sonde positionnée, le praticien fait basculer le mode de fonctionnement de la sonde du mode de repérage à un mode de traitement ou d’imagerie. Les transducteurs sont activés pour permettre d’imager ou de traiter le tissu cérébral (étape 400).
Le lecteur aura compris que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l’invention décrite précédemment sans sortir matériellement des nouveaux enseignements et des avantages décrits ici.
Par exemple, dans la description qui précède, les repères de positionnement étaient :
- soit un élément mécanique, repérable tactilement par l’opérateur à travers la peau du patient ou
- soit un marqueur de position visible par ultrasons,
- soit un marqueur de position visible par IRM.
- soit un marqueur de position visible optiquement, par exemple dans la gamme infrarouge.
Bien entendu, chaque repère de positionnement pourrait consister en un élément repérable tactilement et détectable par ultrasons et/ou IRM. Par ailleurs, un (ou plusieurs) repère(s) de positionnement détectable(s) par ultrasons ou IRM pourrai(en)t être combiné(s) à un (ou plusieurs) élément(s) mécanique(s) repérable(s) tactilement ou optiquement au sein d’une même fenêtre acoustique.
Par conséquent, toutes les modifications de ce type sont destinées à être incorporées à l’intérieur de la portée des revendications jointes.
Claims (11)
1. Ensemble pour l’imagerie et/ou le traitement d’un tissu cérébral comprenant :
- au moins une fenêtre acoustique (10) destinée à être implantée au niveau d’une ouverture ménagée dans la boîte crânienne (4) d’un patient, et
- une sonde de génération d’ondes ultrasonores destinée à être positionnée au droit de la fenêtre acoustique, caractérisé en ce que la fenêtre acoustique (10) comprend une plaque (1) transparente aux ondes ultrasonores et au moins un repère de positionnement (2, 2a, 2b, 2c, 2d, 21, 22, 23, 24) pour faciliter le positionnement de la sonde au droit de ladite fenêtre acoustique (10) préalablement à la génération des ondes ultrasonores.
2. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel la fenêtre acoustique comprend une pluralité de repères de positionnement différents les uns des autres.
3. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel au moins un repère de positionnement (2) est une pièce mécanique repérable tactilement à travers la peau du patient.
4. Ensemble selon la revendication 3, dans lequel la pièce mécanique consiste en un pion s’étendant vers l’extérieur depuis une face supérieure (11) de la plaque (1).
5. Ensemble selon l”une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel au moins un repère de positionnement (2a, 2b, 2c, 2d, 21, 22, 23, 24) est un marqueur visible optiquement, notamment par infrarouge, ou par échographie ou par imagerie par résonance magnétique.
6. Ensemble selon la revendication 5, dans lequel le marqueur (2a, 2b, 2c, 2d, 21, 22, 23, 24) comprend une structure échogène.
7. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel au moins deux repères de positionnement consistent en des marqueurs (21, 22, 23, 24) visibles optiquement ou par échographie ou par imagerie par résonance magnétique, chaque marqueur (21, 22, 23, 24) incluant :
5 - un substrat (210, 220, 230, 240) présentant une première impédance acoustique et
- un élément (213, 223, 233, 243) ayant une deuxième impédance acoustique, les éléments (213, 223, 233, 243) s’étendant à des profondeurs différentes dans le substrat (210, 220, 230, 240).
8. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel au moins deux repères de positionnement consistent en des marqueurs (25, 26, 27) visibles optiquement ou par échographie ou par imagerie par résonance magnétique, chaque marqueur consistant en un trou borgne de profondeur différente.
9. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l’épaisseur (e) de la plaque (1) est choisie égale à un multiple entier de la moitié de la longueur d’onde dans la plaque (1) des ondes ultrasonores générées par la sonde.
10. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la plaque (1) est composée d’une superposition de couches de matériaux différents, ladite superposition incluant au moins une couche de matériau rigide et au moins une couche de matériau souple.
11. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel la fenêtre (10) comprend des renforts mécaniques s’étendant en périphérie de la plaque (1).
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