WO1989005026A1 - Dispositif de generation d'ondes de choc muni d'un reflecteur ellipsoidal - Google Patents
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- WO1989005026A1 WO1989005026A1 PCT/FR1988/000560 FR8800560W WO8905026A1 WO 1989005026 A1 WO1989005026 A1 WO 1989005026A1 FR 8800560 W FR8800560 W FR 8800560W WO 8905026 A1 WO8905026 A1 WO 8905026A1
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- G10K11/28—Sound-focusing or directing, e.g. scanning using reflection, e.g. parabolic reflectors
Definitions
- Shock wave generation device provided with an ellipsoidal reflector
- the invention essentially relates to a method of manufacturing a device for generating shock waves for the remote destruction of targets, preferably constituted by concretions, such as renal or biliary lithiasis, said shock waves being little or not sensitive by the patients, thus allowing a treatment without anesthesia, truncated ellipsoidal reflector and apparatus of generation of shock waves comprising application.
- This device comprises a shock wave generator device formed by a truncated ellipsoidal reflector 80 comprising a cavity 81 constituting a reflection chamber for shock waves of the same truncated ellipsoidal shape.
- a shock wave generator device formed by a truncated ellipsoidal reflector 80 comprising a cavity 81 constituting a reflection chamber for shock waves of the same truncated ellipsoidal shape.
- One of the two focal points of the ellipsoid is placed in the chamber opposite the truncated part, this chamber being filled with a liquid for transmitting shock waves 83, for example an oil.
- This chamber is closed by a membrane referenced 37 in FIG. 1.
- the actual shock wave generating device usually comprises two electrodes 12, 13, arranged at least partially inside the chamber 81, these two electrodes being arranged to generate a discharge or electric arc at the focal point 14 located in the Opposite the truncated part.
- Means 10, 11 are also provided for instantly selectively delivering an electrical voltage to the two electrodes 12, 13 thereby causing discharge or electric arc between the electrodes thereby generating shock waves in said liquid contained in the chamber (see Figure 3 and column 7, line 51 to column 9, line 39).
- an electric power generator 10 is provided, in particular a battery 34, selectively supplying a transformer 33 and a capacitor 11 (see column 5, line 64 to column 6, line 26).
- This capacitor can be charged up to a voltage of 15,000 volts and have a capacitance of 1 microfarad, to generate the arc or electric discharge between the electrodes selectively at determined intervals (column 9, lines 7 to 9 and 24 to 27).
- the value of the applied voltage and the size of the capacitor depend on the nature of the intended use, depending on whether the year wishes to destroy tissue or simply stimulate it (column 9, lines 27 to 29).
- This device is used in the medical field, in particular for destroying tissue (see column 3, lines 30 to 64).
- This device can also be used for the exploration or stimulation of various parts of the nervous system (column 3, lines 65 to 74).
- This device can also be used for extra-corporal lithotripsy.
- any anesthesia presents a significant risk for the patient while its implementation requires significant and expensive equipment as well as highly qualified personnel to exercise the necessary surveillance.
- the present invention is therefore based on the results of research which has been carried out with a view to reducing the treatment and hospitalization time of patients in order to improve their comfort by destroying the targets, in particular lithiasis (lithotripsy) without anesthesia.
- a main object of the present invention is to solve the new technical problem consisting in providing a solution allowing treatment of patients using shock waves, without anesthesia.
- the present invention also aims to solve the new technical problem consisting in the supply of a solution making it possible to carry out treatments with shock waves for the destruction of targets constituted by concretions, such as renal and biliary lithiasis. , this treatment still being usually known as "lithotripsy", without anesthesia.
- the present invention also aims to solve the new technical problem consisting in providing a solution making it possible to reduce the duration of treatment with shock waves by requiring only medical supervision of the patients for a few hours. .
- the present invention also aims to solve the new technical problem consisting in the supply of a solution making it possible to carry out the treatments with shock waves, without anesthesia, while maintaining the pressure value.
- peak shock waves at values equivalent to the peak pressure values usually used or necessary to obtain the disintegration of targets, and in particular concretions, such as in particular renal and biliary lithiasis, thereby ensuring equivalent destruction efficiency.
- the present invention provides a method of manufacturing a device generating shock waves for the remote destruction of targets, for example constituted by concretions, such as renal, biliary lithiasis, said waves shock being little or not sensitive by patients, allowing treatment without anesthesia, characterized in that it consists in manufacturing a device generating shock waves emitting shock waves having an average energy density value less than approximately 0.23 joule / cm 2 at least in a plane perpendicular to the axis of symmetry, or focal axis, of the emitting device, which is intended to correspond substantially to the position of the patient's skin to be subjected to shock waves.
- the average energy density of the shock waves is between 0.01 joule / cm 2 and 0.23 joule / cm 2 and even better between 0.02 joule / cm 2 and 0.15 joule / cm
- the capacity of this is reduced.
- capacitor at a Capacitance value less than or equal to 500 nanofarads.
- this value of capacitance of the capacitor is between 50 nanofarads and 500 nanofarads, even better, between 60 and 200 nanofarads.
- an ellipsoidal reflector for generating shock waves is produced having a ratio of small diameter (b) to large diameter (a) (b) / (a)> 0.60, even better between 0.60 and 0.85.
- this ratio (b) / (a) is approximately equal to 0.64, while, according to another particular embodiment, this ratio (b) / (a) is approximately equal to 0.75.
- the reduction of this capacitance is carried out in combination with the values of the aforementioned ratio (b) / (a) of the ellipsoidal reflector with the aid of which are reflected. shock waves generated by the shock wave generating device.
- This combination indeed makes it possible to deliver shock opals of reduced energy density, little or not sensitive by the patient.
- the invention also relates to an apparatus for generating shock waves equipped with a device for generating shock waves produced by the aforementioned method, that is to say with a capacitor having The capacity value previously defined, preferably equipped with a truncated ellipsoidal reflector having a ratio (b) / (a) as defined above.
- the invention also relates to a truncated ellipsoidal reflector per se intended to generate shock waves which are little or not sensitive by the patients, characterized in that it has a ratio (b) / ( a) equal to approximately 0.64 or approximately 0.75.
- a completely surprising or unexpected result of the invention lies in the fact that this reduction or elimination of the sensitivity of the shock waves is obtained while maintaining the peak pressure values of the shock waves at values equivalent to the previously used peak pressure values which are necessary for the decay of concretions, such as in particular renal or biliary lithiasis.
- FIG. 1 shows atically an ellipsoidal reflector forming part of an apparatus for generating shock waves with the essential part of the electrical power supply connection of the electrodes including in particular a capacitor;
- FIG. 2 shows schematically in axial section a truncated ellipsoidal reflector according to the present invention.
- an apparatus for generating shock waves in a liquid 2, for example water, for the remote destruction of targets, such as concretions, for example lithiases renal, biliary, comprises a device 4 generating shock waves by electrical discharge between at least two electrodes 6, 8 arranged at least in part in a chamber 10 here shown in ellipsoidal shape being defined by a truncated ellipsoidal reflector 12 filled with liquid 2.
- the shock wave generator device of truncated ellipsoidal shape
- the electrodes 6, 8 can be mounted on a device for advancing 'electrodes as described in the prior application FR-A-2 598 074 which is here incorporated by reference and which is therefore not described in more detail.
- the electrodes 6, 8 are advantageously supplied intermittently from a source of electric current 22 by a connector 14 for supplying electric current.
- This connector 14 for supplying electrical current to the electrodes 6, 8 comprises in particular a capacitor 18 capable of storing a voltage of 0 to 20,000 volts, interposed for example on the conductor 20 for supplying electrical current to the electrode 8 from the electric current source 22, combined with a high voltage transformer 24, and leading to a sliding contact or else to a contact nut, ensuring permanent electric contact with the electrode 8 or with an element electrode holder as described in Applicants' prior applications.
- the power supply connector 14 advantageously comprises an intermediate device 28 for closing the electrical circuit between the electrodes 6, 8 intermittently, preferably Spark Gap type, interposed in the example shown on the other supply conductor 30 of the other electrode 6.
- one of these conductors 20 or 30 is connected to earth T as symbolized in FIG. 1.
- This intermediate device 28 is advantageously constituted by a housing 32 in which two intermediate electrodes 34, 36 are arranged at a distance, this distance being sufficient to interrupt the electric circuit.
- This electric circuit is closed by the generation of spark plugs from a spark generating element 38, for example a spark plug, of the automotive spark plug type or the like.
- a spark generating element 38 for example a spark plug, of the automotive spark plug type or the like.
- a device is produced which generates shock waves which are little or not sensitive by the patients, thus allowing treatment without anesthesia.
- the manufacturing process consists in reducing the average energy density of shock waves at least in the region of penetration of said waves in the body at the cutaneous level to an average energy density value of shock waves which is little or no sensitive by patients.
- this value of energy density it is preferred to reduce this value of energy density to a value between 0.01 and 0.23 joule / cm. even better between 0.02 and 0.15, particular values being approximately equal to 0.04-0.05.
- FIG. 2 which represents in enlarged axial section a truncated ellipsoidal reflector 12 according to the invention, with the electrodes 6, 8 removed, the hearth F1 has been represented or the shock waves are generated by means of a discharge electric between the electrodes 6, 8 and the second focal point F2 situated outside the truncated ellipsoidal reflector 12 and which will then be brought into coincidence with the target to be destroyed, in particular a concretion such as a renal or biliary lithiasis .
- a concretion such as a renal or biliary lithiasis
- the first zone is the lower part defined by F1 DAC said lower zone.
- the other zone is the upper part defined by F1 DFEC, called the upper zone.
- FIG. 1 shows the point G which symbolically corresponds to the position of the patient's skin to be subjected to treatment with shock waves.
- This point G makes it possible to define a plane perpendicular to the focal axis which can be defined by the Letters J, I, G, H, K.
- the first focusing area is defined by F2 DAC and includes the areas reflected on the DAC wall, ie 50% of reflected energy.
- the second zone is peripheral to the first zone, is defined by (F2 FD) (F2 EC), therefore constitutes a zone of revolution and includes The waves reflected on the wall FD or EC, or 30% of the energy reflected.
- intersection of the first zone with the plane perpendicular to the focal axis passing through the point G is a circular section S1.
- intersection of the second zone with the surface in G is an annular section of surface S2.
- the energy density appearing mainly on the surface S1 as well as on the surface S2 is therefore reduced so that this energy density is less than a sensitivity threshold of the patient, at the skin level, symbolized here by the point G and by the plane perpendicular to the focal plane passing through the point G, defined here by the points J, I, G, H, K.
- the average energy density of the shock waves is reduced below the average energy density value causing sensitivity for the patients by providing that the discharge capacitor 18 has a Capacitance less than or equal to 500 nanofarads.
- the capacitance of the capacity 18 is between 50 nanofarads and 500 nanofarads, an even more preferred range being between approximately 60 nanofarads and 200 nanofarads.
- this reduction in energy density is favored by manufacturing a truncated ellipsoidal reflector 12 whose ratio of the small diameter (b) to the large diameter (a) (b) / (a)> 0.60.
- this ratio (b) / (a) is between 0.60 and 0.85.
- this ratio (b) / (a) is approximately equal to 0.64. According to another particularly advantageous embodiment, this ratio (b) / (a) is approximately equal to 0.75.
- Capacitance values are used in combination with the ellipsoidal reflectors designed according to the invention, that is to say having a ratio (b) / (a) > 0.60, which makes it possible to obtain a considerable increase in the results and a certain and reproducible obtaining of shock waves of reduced energy density according to the invention.
- Table I reports the reduction in the average energy density as a function of the shape of the ellipsoid used and the value of the capacitance of the discharge capacitor.
- an ellipsoidal reflector according to the present invention having a ratio (b) / (a)> 0.60, that is to say first here 0.64 and a capacitance less than or equal to 0.5 microfarad . here respectively 0.5 and 0.2 microfarad, the average energy density obtained in joule / cm 2 is respectively 0.13 and 0.05.
- the average pressure in megaPascal is 100, which is equivalent to 1000 bars, which is too high a pressure ”
- the Capacitance is reduced to a value of 0.2 microfarad, which gives rise to no surface sensitivity and the treatment can therefore be carried out without anesthesia , but possibly for the comfort of the patient with a slight analgesia.
- the pressure value is measured with a reference pressure sensor PCB119A02 which has a natural frequency of 500 kilohertz.
- This pressure sensor filters the rise times of the shock wave and delivers a constant value of 500 nanoseconds. It can likewise filter the decay of the wave at a value of 500 nanoseconds.
- the measured energy density is an average energy density which is obtained by averaging the energy densities obtained as a function of the distances. This energy density is obtained from the measured peak pressure (Pc).
- Table III the values are given.
- the reflected energy (RE) is indicated as a percentage
- the angle is the angle DF2A shown in Figure 2
- ⁇ is the angle FF2A, Figure 2.
- the angle / ⁇ gives the solid angle > o (/> defined by FF2E by revolution around the axis F1F2.
- the external solid angle of reflection defined by the solid angle of revolution FF2BCF2B-2 external equal to 2 minus ⁇ j , as well as the respectively internal and external energy coefficients defined in Table III.
- a further reduction of approximately 50% is obtained by choosing the ellipsoidal reflector according to the invention having a ratio (b) / (a) equal to 0.75, while maintaining an external energy coefficient practically similar to that of the ellipsoidal reflector according to the invention having a ratio (b) / (a) equal to 0.64.
- Another completely unexpected advantage of the invention resides in the fact that by modifying the shape of the ellipsoidal reflector so that it has a ratio (b) / (a) / 0.60, a finer focal spot is obtained. with a better energy concentration at the external focal point F2, which makes it possible to further reduce the risk of damage to the tissues surrounding the target to be destroyed, whether it is a tissue or a concretion, by better accuracy of shots.
- the frequency spectrum is composed of high frequency components due to the short rise time of the wave and low frequency components due to the return to equilibrium of the wave with a very large time constant in front of the wave rise time.
- the rise times with PVDF sensors are around 200ns.
- the time constants are of the order of 1 LIS.
- the low frequency components are very energetic and seem strongly perceptible by patients when the time constant of the wave becomes greater than 1.5 ⁇ us.
- the shock waves have a high frequency greater than 300 ki Lohertz while the shock waves, according to the prior art, having a low frequency and a high energy density, cause skin bonds. , which is clear from Table I below.
- the invention includes all the means constituting technical equivalents of the means described as well as their various combinations.
- shock waves which are little or not sensitive at the cutaneous level for the patient we mean waves of shock which, although they can be felt by the patient, are tolerable and do not require anesthesia, simply analgesia for the duration of the treatment to improve the comfort of the patient.
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Abstract
L'invention concerne un procédé de fabrication d'un dispositif de génération d'ondes de choc qui sont peu ou pas sensibles par les patients. Ce dispositif de génération d'ondes de choc comprend un réflecteur ellipsoïdal tronqué (12) présentant un rapport (b)/(a) > 0,60, de préférence compris entre 0,60 et 0,85 et une connectique (14) d'alimentation en courant électrique des électrodes (6, 8) comprenant un condensateur (18) qui présente une capacitance inférieure ou égale à 500 nanofarads. On obtient ainsi une densité d'énergie réduite au niveau cutané des ondes de choc émises qui sont peu ou pas sensibles par les patients en permettant un traitement sans anesthésie.
Description
Dispositif de génération d'ondes de choc muni d'un réflecteur ellipsoïdal
L'invention concerne essentiellement un procédé de fabrication d'un dispositif de génération d'ondes de choc pour la destruction à distance de cibles, de préférence constituées par des concrétions, telles que des lithiases rénales, biliaires, lesdites ondes de choc étant peu ou pas sensibles par les patients, en permettant ainsi un traitement sans anesthésie, réflecteur ellipsoïdal tronqué et appareil de génération d'ondes de choc en comportant application.
Il est connu par le brevet US Rieber n 2 559 227 un appareil de génération d'ondes de choc de fréquence élevée dans un Liquide pour la destruction à distance de cibles. Cet appareil comprend un dispositif générateur d'ondes de choc formé par un réflecteur ellipsoïdal tronqué 80 comportant une cavité 81 consti¬ tuant une chambre de réflexion des ondes de choc de même forme ellipsoïdale tronquée. Un des deux foyers de l'ellipsoïde est disposé dans la chambre à l'opposé de La partie tronquée, cette chambre étant remplie d'un liquide de transmission des ondes de choc 83, par exemple une huile. Cette chambre est fermée par une membrane référencée 37 à la figure 1.
Le dispositif générateur d'ondes de choc proprement dit comprend habituellement deux électrodes 12, 13, disposées au moins en partie à l'intérieur de la chambre 81, ces deux électrodes étant agencées pour générer une décharge ou arc éLectrique au foyer 14 situé dans La chambre à L'opposé de la partie tronquée.
Des moyens 10, 11 sont également prévus pour délivrer sélectivement instantanément une tension électrique aux deux élec¬ trodes 12, 13 en provoquant ainsi La décharge ou arc électrique entre Les éLectrodes en générant ainsi des ondes de choc dans ledit
liquide contenu dans la chambre (voir figure 3 et colonne 7, ligne 51 à colonne 9, ligne 39).
Dans le document Rieber, un générateur de puissance électrique 10 est prévu, notamment une batterie 34, alimentant sélectivement un transformateur 33 et un condensateur 11 (voir colonne 5, ligne 64 à colonne 6, ligne 26). Ce condensateur peut être chargé jusqu'à une tension de 15 000 volts et présenter une Capacitance de 1 microfarad, pour générer l'arc ou décharge élec¬ trique entre les électrodes de manière sélective à des intervalles déterminés (colonne 9, lignes 7 à 9 et 24 à 27).
Il est indiqué que la valeur de la tension appliquée et la dimension du condensateur dépendent de la nature de l'emploi envisagé, selon que l'an désire détruire des tissus ou simplement les stimuler (colonne 9, lignes 27 à 29). Cet appareil est utilisé dans le domaine médical, en particulier pour la destruction de tissus (voir colonne 3, lignes 30 à 64). Cet appareil peut aussi être utilisé pour l'explo¬ ration ou la stimulation de diverses parties du système nerveux (colonne 3, lignes 65 à 74) . Cet appareil peut encore être utilisé pour la lithotritie extra-corporelle.
Le document FR-A-2247 195 décrit aussi un appareil simi¬ laire, dans lequel le liquide est constitué par de l'eau (page 3, lignes 23-24). Jusqu'à présent, les améliorations technologiques qui ont été apportées sur l'appareil Rieber concernent notamment la conception des électrodes (EP-A-0 124 686 ou FR-A-2 593 382 ou FR-A-2598 074) .
D'autres perfectionnements concernent la connectique d'alimentation en courant électrique (FR-8 609 474).
Aucune des recherches antérieures ne s'est dirigée dans la direction de l'amélioration des conditions de traitement des patients.
Les présents inventeurs ont pu constater que le traite¬ ment des patients lithiasiques avec des ondes de choc ne pouvait avoir lieu avec ce procédé sans une anesthésie locale ou totale.
Suite à la préparation du malade et la mise en place de son anesthésie, une surveillance très importante doit être pour¬ suivie jusqu'à la fin du traitement.
Or, toute anesthésie présente un risque non négligeable pour le patient tandis que sa mise en place nécessite un matériel important et coûteux ainsi qu'un personnel hautement qualifié pour exercer la surveillance nécessaire.
La présente invention est donc basée sur les résultats de recherches qui ont été effectuées en vue de réduire le temps de traitement et d'hospitalisation des patients pour améliorer leur confort en réalisant une destruction des cibles, notamment des lithiases (lithotritie) sans anesthésie.
Ainsi, un but principal de la présente invention est de résoudre le nouveau problème technique consistant en la fourniture d'une solution permettant un traitement de patients à l'aide d'ondes de choc, sans anesthésie. La présente invention a encore pour but de résoudre le nouveau problème technique consistant en la fourniture d'une solu¬ tion permettant de réaliser des traitements avec des ondes de choc pour la destruction de cibles constituées par des concrétions, telles que des lithiases rénales, biliaires, ce traitement étant encore habituellement connu sous le nom de "lithotritie", sans anesthésie.
La présente invention a encore pour but de résoudre le nouveau problème technique consistant en la fourniture d'une solu¬ tion permettant de réduire la durée des traitements par des ondes de choc en n'exigeant qu'une surveillance médicale des patients que pendant quelques heures.
La présente invention a encore pour but de résoudre le nouveau problème technique consistant en la fourniture d'une solution permettant de réaliser les traitements avec des ondes de choc, sans anesthésie, tout en maintenant la valeur de pression
crête des ondes de choc à des valeurs équivalentes aux valeurs de pression crête habituellement utilisées ou nécessaires pour obtenir la désintégration de cibles, et en particulier des concrétions, telles que des lithiases notamment rénales, biliaires, en assurant ainsi une efficacité de destruction équivalente.
Tous ces problèmes techniques sont résolus pour la première fois par la présente invention de manière satisfaisante.
Ainsi, selon un premier aspect, la présente invention fournit un procédé de fabrication d'un dispositif générateur d'ondes de choc pour la destruction à distance de cibles, par exemple constituées par des concrétions, telles que des lithiases rénales, biliaires, lesdites ondes de choc étant peu ou pas sensibles par les patients, permettant un traitement sans anes¬ thésie, caractérisé en ce qu'il consiste à fabriquer un dispositif générateur d'ondes de choc émettant des ondes de choc ayant une valeur de densité énergétique moyenne inférieure à environ 0,23 joule/cm 2 au moins dans un plan perpendiculaire à l'axe de symétrie, ou axe focal, du dispositif émetteur, qui est destiné à correspondre sensiblement à la position de La peau du patient à soumettre aux ondes de choc.
Selon un mode de réalisation préféré, la densité énergé¬ tique moyenne des ondes de choc est comprise entre 0,01 joule/cm 2 et 0,23 joule/cm 2 et encore mieux entre 0,02 joule/cm2 et 0,15 joule/cm Selon encore un autre mode de réalisation particulière¬ ment avantageux de l'invention, pour réduire la densité énergétique précitée des ondes de choc, Lorsque ces ondes de choc sont pro¬ duites par décharge éLectrique entre au moins deux éLectrodes disposées au moins en partie dans une chambre remplie d'un Liquide de transmission des ondes de choc, alimentées par intermittence en courant électrique depuis une source de courant éLectrique par L'intermédiaire d'une connectique d'alimentation comprenant un condensateur, on réduit la Capacitance de ce condensateur à une valeur de Capacitance inférieure ou égale à 500 nanofarads. Selon un mode de réalisation avantageux, cette valeur de
capacitance du condensateur est comprise entre 50 nanofarads et 500 nanofarads, encore mieux, entre 60 et 200 nanofarads.
Selon un autre mode de réalisation particulièrement avantageux du procédé selon l'invention, pour réduire cette densité énergétique moyenne à une valeur de densité énergétique moyenne non sensible par les patients, on fabrique un réflecteur ellipsoïdal de génération d'ondes de choc ayant un rapport du petit diamètre (b) au grand diamètre (a) (b)/(a) > 0,60, encore mieux compris entre 0,60 et 0,85. Selon une réalisation particulière, ce rapport (b)/(a) est environ égal à 0,64, tandis que, selon une autre réalisation particulière, ce rapport (b)/(a) est environ égal à 0,75.
Selon encore un autre mode de réalisation particulière¬ ment avantageux de l'invention, la réduction de cette Capacitance est réalisée en combinaison avec les valeurs du rapport (b)/(a) précitées du réflecteur ellipsoïdal à l'aide duquel sont réflé¬ chies les ondes de choc générées par Le dispositif générateur d'ondes de choc. Cette combinaison permet en effet de délivrer à coup sûr des opdes de choc de densité énergétique réduite, peu ou pas sensible par Le patient.
L'invention, selon un deuxième aspect, concerne aussi un appareil de génération d'ondes de choc équipé d'un dispositif géné¬ rateur d'ondes de choc fabriqué par le procédé précité, c'est-à- dire avec un condensateur ayant La valeur de Capacitance précédem- ment définie, de préférence équipé d'un réflecteur ellipsoïdal tronqué ayant un rapport (b)/(a) tel que précédemment défini.
On a pu observer que l'invention permettait d'aboutir à la génération d'ondes de choc peu ou pas sensibles par les patients, ce qui rendait maintenant possible un traitement sans anesthésie.
L'invention concerne aussi un réflecteur ellipsoïdal tronqué en soi destiné à générer des ondes de choc peu ou pas sensibles par les patients, caractérisé en ce qu'il présente un rapport (b)/(a) égal à environ 0,64 ou environ 0,75.
Un résultat tout à fait surprenant ou inattendu de L'in¬ vention réside dans Le fait que cette diminution ou suppression de la sensibilité des ondes choc est obtenue tout en maintenant les valeurs de pression crête des ondes de choc à des valeurs équiva- lentes aux valeurs de pression crête antérieurement utilisées qui sont nécessaires pour la désintégration de concrétions, telles que des lithiases notamment rénales ou biliaires.
Ceci constitue un progrès technique considérable et déterminant de l'invention. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'inven¬ tion apparaîtront clairement à la Lumière de la description expli¬ cative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés représentant un mode de réalisation actuellement préféré de l'invention, donnée simplement à titre d'illustration et qui ne saurait en aucune façon Limiter la portée de l'invention. Dans les dessins :
- la figure 1 représente sché atiquement un réflecteur ellipsoïdal faisant partie d'un appareil de génération d'ondes de choc avec la partie essentielle de la connectique d'alimentation en courant électrique des électrodes incluant notamment un condensa¬ teur ;
- la figure 2 représente schématiquement en coupe axiale un réflecteur ellipsoïdal tronqué selon la présente invention.
En référence aux figures 1 et 2, un appareil selon l'invention de génération d'ondes de choc dans un liquide 2, par exemple de l'eau, pour la destruction à distance de cibles, telles que des concrétions, par exemple des lithiases rénales, biliaires, comprend un dispositif 4 générateur d'ondes de choc par décharge électrique entre au moins deux éLectrodes 6, 8 disposées au moins en partie dans une chambre 10 ici représentée de forme ellipsoïdale en étant définie par un réflecteur ellipsoïdal 12 tronqué rempli du liquide 2.
Pour une description plus précise du dispositif généra¬ teur d'ondes de choc de forme ellipsoïdale tronquée, on peut se reporter au brevet US Rieber n° 2 559 227, ou le brevet
FR-2 240 795. On peut encore se reporter aux demandes antérieures des demanderesses FR-A-2 593 382 ou FR-A-2 598 074. En particulier, les éLectrodes 6, 8 peuvent être montées sur un dispositif d'avancement d'électrodes tel que décrit dans la demande antérieure FR-A-2 598 074 qui est ici incorporée par référence et qui n'est donc pas décrite plus en détail.
Les électrodes 6, 8 sont alimentées par intermittence avantageusement depuis une source de courant électrique 22 par une connectique 14 d'alimentation en courant électrique. Cette connec- tique 14 d'alimentation en courant électrique des éLectrodes 6, 8 comprend notamment un condensateur 18 capable d'emmagasiner une tension de 0 à 20 000 volts, interposé par exemple sur le conducteur 20 d'alimentation en courant électrique de l'électrode 8 depuis la source de courant électrique 22, combinée à un transfor- mateur haute tension 24, et aboutissant à un contact glissant ou bien à un écrou de contact, assurant un contact éLectrique perma¬ nent avec L'électrode 8 ou avec un élément porte-électrode comme décrit dans Les demandes antérieures des demanderesses.
Comme, décrit notamment en référence à la figure 5 de La demande antérieure des demanderesses FR-8 609 474, la connectique d'alimentation 14 comprend avantageusement un dispositif intermé¬ diaire 28 de fermeture du circuit électrique entre les électrodes 6, 8 par intermittence, de préférence type Spark Gap, interposées dans l'exemple représenté sur l'autre conducteur 30 d'alimentation de l'autre électrode 6.
De manière classique, l'un de ces conducteurs 20 ou 30 est relié à la terre T comme symbolisé à la figure 1.
Ce dispositif intermédiaire 28 est avantageusement cons¬ titué par un boîtier 32 dans lequel sont disposées à distance deux électrodes intermédiaires 34, 36, cette distance étant suffisante pour interrompre Le circuit éLectrique.
Ce circuit éLectrique est fermé par La génération d'étin¬ celles à partir d'un élément générateur d'étincelles 38, par exemple une bougie, type bougie automobile ou similaire. Pour éviter une usure prématurée des électrodes 34, 36, on prévoit de
préférence de balayer La chambre 33 définie par le boîtier 32 par un courant gazeux, avantageusement un courant d'azote alimenté par des conduits convenables 40, 42 comme cela est clairement compréhensible à partir de la considération de la figure 1. Selon la présente invention, on fabrique un dispositif générateur d'ondes de choc qui sont peu ou pas sensibles par les patients, en permettant ainsi un traitement sans anesthésie. Le procédé de fabrication consiste à réduire la densité énergétique moyenne des ondes de choc au moins dans la zone de pénétration desdites ondes dans le corps au niveau cutané jusqu'à une valeur de densité énergétique moyenne des ondes de choc qui n'est pas ou peu sensible par les patients.
Il a été découvert de manière inattendue que cette valeur de densité énergétique moyenne des ondes de choc qui ne produit pas ou peu de sensibilité de ces ondes par les patients est inférieure à 0,23 joule/cm2.
Selon la présente invention, on préfère réduire cette valeur de densité énergétique à une valeur comprise entre 0,01 et 0,23 joule/cm . encore mieux entre 0,02 et 0,15, des valeurs parti- culières étant environ égales à 0,04-0,05.
En référence à la figure 2, qui représente en coupe axiale agrandie un réflecteur ellipsoïdal tronqué 12 selon l'inven¬ tion, avec les électrodes 6, 8 enlevées, on a représenté le foyer F1 ou sont générées les ondes de choc grâce à une décharge élec- trique entre les électrodes 6, 8 et le deuxième point focal F2 situé à l'extérieur du réflecteur ellipsoïdal tronqué 12 et qui sera amené ensuite en coïncidence avec la cible à détruire, en particulier une concrétion telle qu'une lithiase rénale ou bîliaire. Sur ce réflecteur, deux zones précises d'énergie incidente identique sont définies. La première zone est la partie inférieure définie par F1 DAC dite zone inférieure. L'autre zone est la partie supérieure définie par F1 DFEC, dite zone supérieure. Dans chacune de ces zones, 50 % de L'énergie incidente de L'onde de choc diverge du point F1. Ainsi, 50 % de L'énergie se
réfléchit sur La paroi DAC et seulement 30 % se réfléchit sur la paroi FD et EC. Les 20 % restants sont perdus par L'ouverture 16 du réflecteur ellipsoïdal défini ici également par Le plan FE.
Sur cette figure, .on a tracé La droite reliant les foyers F1, F2 et passant par le centre de l'ellipsoïde 0 et qui permet de définir le grand diamètre (a) défini par le segment OA et le petit diamètre (b) défini par le segment de droite OB.
On a représenté à la figure 1 le point G qui correspond symboliquement à la position de la peau du patient à soumettre au traitement par Les ondes de choc.
Ce point G permet de définir un plan perpendiculaire à l'axe focal qui peut êt re défini par les Lettres J, I, G, H, K. On peut y distinguer deux zones de focalisation des ondes de choc émises au foyer F1. La première zone de focalisation est définie par F2 DAC et englobe les zones réfléchies sur la paroi DAC, soit 50 % d'énergie réfléchie.
La deuxième zone est périphérique à la première zone, est définie par (F2 FD) (F2 EC), constitue donc une zone de révolution et englobe Les ondes réfléchies sur la paroi FD ou EC, soit 30 % de L'énergie réfléchie.
L'intersection de la première zone avec le plan perpendi¬ culaire à l'axe focal passant par le point G est une section circu¬ laire S1. L'intersection de La seconde zone avec La surface en G est une section annulaire de surface S2.
On peut constater qu'il apparaît ainsi une importante densité d'énergie centrale due à la proportion élevée d'énergie réfléchie et à La faible section traversée. Selon la présente invention, on réduit donc La densité d'énergie apparaissant principalement sur la surface S1 ainsi que sur la surface S2 de manière que cette densité d'énergie soit inférieure à un seuil de sensibilité du patient, au niveau cutané, symbolisé ici par le point G et par le plan perpendiculaire au plan focal passant par le point G, défini ici par les points J, I, G,
H, K .
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, on réduit la densité d'énergie moyenne des ondes de choc en dessous de la valeur de densité d'énergie moyenne provoquant une sensibilité pour les patients en prévoyant que le condensateur de décharge 18 présente une Capacitance inférieure ou égale à 500 nanofarads.
Selon un mode de réalisation préféré, la Capacitance de la capacité 18 est comprise entre 50 nanofarads et 500 nanofarads, un domaine encore préféré étant compris entre environ 60 nanofarads et 200 nanofarads.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, cette réduction de densité d'énergie est favorisée en fabriquant un réflecteur ellipsoïdal tronqué 12 dont le rapport du petit diamètre (b) au grand diamètre (a) (b)/(a) > 0,60.
Selon un mode de réalisation avantageux, ce rapport (b)/(a) est compris entre 0,60 et 0,85.
Selon un exemple de réalisation particulièrement avanta¬ geux, ce rapport (b)/(a) est environ égal à 0,64. Selon un autre mode de réalisation particulièrement avan¬ tageux, ce rapport (b)/(a) est environ égal à 0,75.
Par ailleurs, selon un autre mode de réalisation de l'invention, ces valeurs précitées de Capacitance sont utilisées en combinaison avec les réflecteurs ellipsoïdals conçus selon L'invention, c'est-à-dire présentant un rapport (b)/(a) > 0,60, ce qui permet d'obtenir un accroissement considérable des résultats et une obtention certaine et reproductible d'ondes de choc de densité d'énergie réduite selon l'invention.
Dans tous les cas, on aboutit à une réduction considérable de densité d'énergie moyenne dans Le plan perpendiculaire à L'axe focal F, F2 passant par le point G de la figure 2, qui est situé environ à 100 mm du point focal F2, qui se situe sensiblement au niveau cutané, qui se situe en dessous du seuil de densité d'énergie qui est sensible pour les patients. Par ailleurs, et contrairement à ce que L'on pourrait
s'attendre, malgré une réduction considérable de La densité d'énergie, La pression moyenne au point focal F2 est au moins maintenue, sinon même améliorée, ce qui permet d'utiliser une quantité d'énergie beaucoup plus faible. Ces résultats sont totalement inattendus car on pouvait s'attendre qu'en diminuant L'énergie totale mise en jeu, on abouti¬ rait très rapidement à une valeur de pression insuffisante pour réaliser la destruction d'une concrétion, telle qu'une Lithiase rénale ou biliaire. Or, selon l'invention, on a pu démontrer le contraire de manière totalement surprenante pour L'homme du métier.
On obtient ainsi une focalisation plus fine ou plus précise des ondes de choc. Ceci a pu être prouvé par les expérimentations faites et qui sont rapportées aux tableaux I à
III ci-après. Le tableau I rapporte la réduction de la densité d'éner¬ gie moyenne en fonction de la forme de L'ellipsoïde utilisé et de La valeur de la Capacitance du condensateur de décharge.
On peut observer qu'avec l'ellipsoïde antérieurement utilisé ayant un rapport (b)/(a) égal à 0,57 avec une capacité 18 d'une valeur de 2,4 microfarads, l'énergie utilisée exprimée en joule était de 145, ce qui donnait une densité d'énergie de 0,74 joule/cm2, une pression moyenne focalisée exprimée en mégaPascal égale à 75. Avec une telle densité d'énergie, on remarque une création d'hématome superficiel, une tache rouge due à la frappe qui est souvent sanguinolante.
Avec Le même ellipsoïde ayant un rapport (b)/(a) égal à 0,57, si on diminue la Capacitance à 1 microfarad puis à 0,5 micro- farad (500 nanofarads), on obtient une densité d'énergie moyenne approximativement dans le plan JGK, figure 2, diminuée à 0,31 puis 0,23, exprimée en joule/cm . Pour cette dernière valeur, on n'observe aucune trace sur les patients, mais quand même une limite de sensibilité des patients aux ondes de choc.
Avec un réflecteur ellipsoïdal selon la présente inven¬ tion ayant un rapport (b)/(a) > 0,60, c'est-à-dire en premier lieu ici 0,64 et une Capacitance inférieure ou égale à 0,5 microfarad.
ici respectivement 0,5 et 0,2 microfarad, la densité d'énergie moyenne obtenue en joule/cm 2est respectivement de 0,13 et 0,05. Dans le premier cas, la pression moyenne en mégaPascal est de 100, ce qui équivaut à 1 000 bars, qui constitue une pression trop élevée»
Pour obtenir une pression moyenne équivalente à celle antérieurement utilisée de l'ordre de 75 mégaPascal, la Capacitance est réduite à une valeur de 0,2 microfarad, ce qui ne donne lieu à aucune sensibilité en surface et le traitement peut donc être réalisé sans anesthésie, mais éventuellement pour le confort du patient avec une Légère analgésie.
IL en est de même si l'on utilise un réflecteur ellip¬ soïdal selon L'invention ayant un rapport Cb)/(a) égal à 0,75 qui procure une densité d'énergie moyenne égale à 0,04. Il est à noter que ce réflecteur ellipsoïdal a pour avantage supplémentaire inattendu une meilleure répartition de l'énergie (densité énergétique) sur le flux d'onde réfléchie sortante du réflecteur.
On doit noter que la valeur de pression est mesurée avec un capteur de pression de référence PCB119A02 qui possède une fréquence propre de 500 kilohertz. Ce capteur de pression filtre les temps de montée de L'onde de choc et délivre une valeur constante de 500 nanosecondes. Il peut de même filtrer La décrois¬ sance de L'onde à une valeur de 500 nanosecondes.
La densité d'énergie mesurée est une densité d'énergie moyenne qui est obtenue en faisant la moyenne des densités d'énergie obtenues en fonction des distances. Cette densité d'énergie est obtenue à partir de la pression crête mesurée (Pc). La répartition des pressions crêtes focalisées est d'ailleurs donnée au tableau II ci-après dans le plan J, G, K perpendiculaire à l'axe focal en fonction de la distance Y exprimée en millimètre depuis Le plan focal. On a observé qu'une zone fortement énergétique se situe dans la zone de l'axe focal F1F2 (Y = 0), L'énergie décroissant Lorsque Le capteur se déplace sur un axe radial vers l'extérieur du réflecteur. Enfin, au tableau III ci-après, on a donné Les valeurs
pratiques de construction d'un réflecteur ellipsoïdal que ce soit selon L'art antérieur (n 1) avec rapport (b)/(a) égal à 0,57, un réflecteur (n 2) selon l'invention avec un rapport (b)/(a) égal à 0,64 et un deuxième mode de réalisation selon L'invention (n 3) avec un rapport (b)/(a) égal à 0,75. Les valeurs de densité d'énergie sont calculées en considérant que l'onde de choc est créée ponctuellement au foyer F1, en appliquant un coefficient de réflexion du métal, ici Le Laiton, de 0,80, sur La base dé L'énergie emmagasinée par Le condensateur et.en tenant compte des pertes non réfléchies sur l'ellipsoïde (11 à 23 %) .
Sur le tableau, on a indiqué l'énergie réfléchie (RE) en pourcentage, l'angle est l'angle DF2A représenté à la figure 2 et β est l'angle FF2A, figure 2. Il en résulte l'angle solide - ol. défini par DF2C en révolution autour de L'axe F1F2, dit angle solide interne.- Par ailleurs, l'angle/ ~donne l'angle solide> o(/>défini par FF2E par révolution autour de l'axe F1F2. On obtient ainsi l'angle solide externe de réflexion défini par l'angle solide de révolution FF2BCF2B-2. externe égal à 2 moinsΛj, ainsi que Les coefficients énergétiques respectivement internes et externes définis au tableau III.
On peut ainsi observer que L'invention permet de réduire de manière considérable le coefficient énergétique interne, ce qui conduit à La réduction de la densité d'énergie selon l'invention. On obtient en effet une valeur de 227 pour Le réflecteur ellip- soïdal selon L'invention ayant un rapport (b)/(a) égal à 0,64 par rapport à un coefficient de 417 pour un réflecteur ellipsoïdal selon l'art antérieur ayant un rapport (b)/(a) égal à 0,57, soit une réduction de pratiquement 50 .
Une nouvelle réduction d'environ 50 % est obtenue en choisissant le réflecteur ellipsoïdal selon L'invention ayant un rapport (b)/(a) égal à 0,75, tout en maintenant un coefficient énergétique externe pratiquement similaire à celui du réflecteur ellipsoïdal selon l'invention ayant un rapport (b)/(a) égal à 0,64.
Grâce à l'invention, réduisant de manière considérable la densité énergétique au moins au niveau cutané, les patients
ressentent plus faiblement les chocs créés, d'où La possibilité de réaliser les traitements des patients quasiment sans anesthésie. On peut simplement leur appliquer une légère analgésie pendant la durée du traitement, de manière à améliorer Leur confort. Par contre, on a maintenu Les valeurs de pression identiques, ce qui permet d'aboutir à une désintégration des con¬ crétions avec la même efficacité.
Un autre avantage totalement inattendu de l'invention réside dans le fait que par la modification de la forme du réflecteur ellipsoïdal de manière qu'il présente un rapport (b)/(a) / 0,60, on obtient une tache focale plus fine avec ainsi une meilleure concentration énergétique au point focal externe F2, ce qui permet de réduire encore davantage les risques d'endommage- ment des tissus entourant La cible à détruire, qu'il s'agisse d'un tissu ou d'une concrétion, par une meilleure précision des tirs.
Il est à noter que le spectre de fréquence se compose de composantes hautes fréquences dues au temps de montée bref de l'onde et de composantes basses fréquences dues au retour à l'équilibre de l'onde avec une constante de temps très grande devant le temps de montée de l'onde.
Les temps de montée avec des capteurs PVDF sont de 200ns environ. Les constantes de temps sont de l'ordre de 1 LIS. les composantes basses fréquences sont très énergétiques et semblent fortement perceptibles par les patients lorsque La constante de temps de l'onde devient supérieure à 1,5 <us.
Par ailleurs, selon La présente invention, les ondes de choc présentent une fréquence élevée supérieure à 300 ki Lohertz alors que les ondes de choc, selon L'art antérieur, présentant une basse fréquence et une densité d'énergie élevée, provoquent des liaisons cutanées, ce qui ressort clairement du tableau I ci-après. Naturellement, L'invention comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs diverses combinaisons.
Ainsi, par l'expression "ondes de choc peu ou pas sen- sibles au niveau cutané pour le patient", on entend des ondes de
choc qui, bien qu'elles puissent être ressenties par Le patient, sont supportables et ne nécessitent pas d'anesthésie, simplement une analgésie pendant la durée du traitement pour améliorer Le confort du patient. L'homme du métier comprendra naturellement clairement La portée de cette expression, notamment compte tenu des valeurs de densité énergétique qui ont été données dans la présente descrip¬ tion incluant les tableaux et les figures qui font partie intégrante de l'invention.
TABLEAU I
Réduction de la densité d'énergie en fonction de la forme de l'ellipsoïde et de la valeur de la capacitance du condensateur de décharge.
ai
C Capac tance Fara E Energie en jαulos
TABLEAU II
Répartition de pressions crêtes focalisées dans un plan perpendiculaire à l'axe focal,
(paramètres définis figure 1 et tableau III) Ellipsoïde 0,64 C = 50 mm
Pression crête maximale moyenne : 22,9 MPa (229 bars)
Conditions de mesure :
Fréquence de décharge 444 KHz Capacitance 200 nF
Inductance 640 nH
TABLEAU III
Forme ellipsoïdale et densité d'énergie (paramètres définis figure 2)
H* CO
* Coefficient énergétique interne. ** Coefficient énergétique externe.
Claims
1. Procédé de fabrication d'un dispositif générateur d'ondes de choc pour la destruction à distance de cibles, par exemple constituées par des concrétions, telles que des lithiases rénales, biliaires, lesdites ondes de choc étant peu ou pas sensibles par les patients, en permettant ainsi un traitement sans anesthésie, caractérisé en ce qu'il consiste à fabriquer un dispositif générateur d'ondes de choc émettant des ondes de choc ayant une valeur de densité énergétique moyenne inférieure à environ 0,23 joule/cm2 au moins dans un plan perpendiculaire à l'axe de symétrie, ou axe focal, du dispositif émetteur, qui est destiné à correspondre sensiblement à la position de la peau du patient à soumettre aux ondes de choc. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la densité énergétique moyenne des ondes de choc est comprise
2 entre 0,01 et 0,23 joule/cm et, de préférence entre 0,02 et 0,15 joule/cm .
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les ondes de choc sont générées par décharge électrique entre deux électrodes par l'intermédiaire d'une connectique d'alimentation en courant électrique comprenant notamment un condensateur, caracté¬ risé en ce qu'on utilise un condensateur ayant une Capacitance inférieure ou égale à 500 nanofarads, de préférence comprise entre 50 nanofarads et 500 nanofarads, et encore mieux entre 60 et 200 nanofarads.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on fabrique un réflecteur ellipsoïdal ayant un rapport du petit diamètre (b) par rapport au grand diamètre (a) (b)/(a) > 0,60, ce rapport étant de préférence compris entre 0,60 et 0,85.
5. Appareil de génération d'ondes de choc pour la destruc¬ tion à distance de cibles, par exemple de concrétions telles que des lithiases rénales, biliaires, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un dispositif de génération d'ondes de choc tel que fabri¬ qué par le procédé selon l'une des revendications 1 à 4.
6. Appareil selon la revendication 5, dans lequel les ondes de choc sont générées par décharge électrique entre deux élec- trodes alimentées en courant électrique par une connectique d'ali¬ mentation comprenant notamment un condensateur (18) , caractérisé en ce que le condensateur présente une Capacitance inférieure ou égale à 500 nanofarads, de préférence comprise entre 50 nanofarads et 500 nanofarads, et encore mieux comprise entre 60 nanofarads et environ 200 nanofarads. . Appareil selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il est équipé simultanément d'un réflecteur ellipsoïdal tronqué ayant un rapport (b)/(a) " 0,60 et d'un condensateur présentant une Capacitance inférieure ou égale à 500 nanofarads. 8. Réflecteur ellipsoïdal tronqué destiné à générer des ondes de choc peu ou pas sensibles par les patients, caractérisé en ce qu'il présente un rapport du petit diamètre (b) par rapport au grand diamètre (a) (b)/(a) égal à environ 0,64. 9. Réflecteur ellipsoïdal tronqué destiné à générer des ondes de choc peu ou pas sensibles par les patients, caractérisé en ce qu'il présente un rapport du petit diamètre (b) ou grand dia¬ mètre (a) (b)/(a) égal à environ 0,75.
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