Canule chirurgicale
La présente invention a pour objet une canule chirurgicale pour le refroidissement de zones localisées d'un tissu biologique.
Cette canule chirurgicale comprend une pièce d'extrémité thermiquement conductrice et présentant une partie intérieure creuse, un conduit de canule isolé par le vide, un conduit de transfert isolé par le vide et un conduit d'alimentation de fluide cryogéni. que s'étendant longitudinalement à travers le conduit de transfert, le conduit de canule et dans la partie intérieure creuse de la pièce d'extrémité et pouvant être connecté à une source dudit fluide.
En chirurgie cryogénique, il est essentiel d'avoir une commande précise de la température de la zone du tissu à refroidir et ceci est difficile à obtenir. Par exemple, lorsque la soupape d'échappement est fer- mée pour arrêter l'écoulement de fluide cryogénique, l'écoulement de liquide provenant du récipient d'emmagasinage ne s'arrête pas instantanément et une certaine quantité de liquide ou de gaz revient en arrière à travers les conduits ce qui produit des fluctuations de température sur l'aire à refroidir.
On a trouvé que l'écoulement de fluide cryogénique pourrait être commandé de façon plus précise en établissant une communication alternative entre les moyens de ventilation et l'espace de vapeur des moyens d'emmagasinage du fluide cryogénique, d'une part, et entre les moyens de ventilation et l'atmosphère ambiante, d'autre part.
La canule chirurgicale selon l'invention comporte un dispositif de commande d'écoulement de fluide cryogénique comprenant au moins une soupape pour mettre en communication alternée un espace de décharge ménagé dans le conduit de canule soit avec l'atmosphère, soit avec l'espace de vapeur de la source de liquide cryogénique.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple une forme d'exécution de la canule faisant l'objet de la présente invention.
Les fig. 1, la et lb sont des diagrammes d'écoulement illustrant un dispositif de commande d'écoulement de fluide.
La fig. 2 est une vue en élévation partiellement en coupe de la canule.
La fig. 3 est une vue en élévation partielle, en coupe transversale, de la fig. 2 montrant d'autres caractères.
La fig. 1 montre un dispositif de refroidissement où un liquide cryogénique est transféré d'un réservoir 10 par l'intermédiaire d'un conduit d'alimentation 12 à des moyens échangeurs de chaleur 14 où il est au moins partiellement vaporisé pour fournir un milieu réfrigérant pour un objet 16 qui est placé à distance du réservoir 10. Dans ce dispositif de refroidissement il est souvent nécessaire d'arrêter l'écoulement de liquide sensiblement instantanément pour empêcher une chute de température de l'objet 16 au-dessous d'un niveau particulier. Le dispositif de commande d'écoulement 18 communique avec les moyens échangeurs de chaleur 14 par un conduit de ventilation ou de décharge 20 et avec l'espace de vapeur du réservoir 10 par un conduit 22.
Pendant le fonctionnement du dispositif de refroidissement représenté à la fig. 1, le liquide cryogénique amené et au moins partiellement vaporisé en échangeant de la chaleur avec l'objet 16 est déchargé à travers le conduit 20 et les moyens de commande 18 jusqu'à ratmosphère à travers le conduit 24. Pour arrêter récoulement de liquide cryogénique, les moyens de commande 18 ferment le conduit 24 au fluide de décharge et lui ouvrent le conduit 22. En conséquence, la pression dans le conduit de décharge 20 est égalisée avec la pression dans le conduit d'alimentation 12 et l'écoulement à travers tout le dispositif est arrêté sensiblement immédiatement.
La fig. la montre une modification des moyens de commande 18 de la fig. 1 où des moyens de commande 1 8a sont placés dans le conduit de décharge 24 à l'atmosphère et les moyens de commande 1 8h sont placés dans le conduit 22. Ces deux moyens sont reliés de telle manière que lorsque l'un s'ouvre, l'autre est fermé pour fournir une communication alternée entre le conduit 20 et l'espace de vapeur du réservoir 10 à travers le conduit 22 et entre le conduit 20 et l'atmosphère ambiante par le conduit 24 comme décrit plus haut. Les moyens de commande 18 ou 18a et 18b peuvent être des moyens à soupape actionnables manuellement ou automatiquement.
La fig. lb montre une autre modification des moyens de commande 18 de la fig. 1 où des moyens de commande d'échappement 1 8c sont placés dans le conduit de décharge 24. Ces moyens de commande 1 8c dans leur forme la plus simple comprennent un orifice 1 8d de petit diamètre et une conduite de dérivation 18e de plus grand diamètre.
Pendant le fonctionnement normal du dispositif de la fig. 1 de la vapeur s'échappe à travers les moyens de commande 18 et l'orifice 1 8d des moyens de commande d'échappement 18c de la fig. lb. Si de la vapeur doit être déchargée plus rapidement de manière à augmenter l'écoulement de liquide cryogénique vers la zone 14, les moyens de commande d'échappement 18c font passer la vapeur dans la conduite de dérivation 18e de plus grand diamètre, soit manuellement, soit automatiquement. L'élément de commande d'échappement de 18c peut être incorporé dans les moyens de commande 18 si on le désire.
La fig. 2 montre une forme d'exécution de la canule chirurgicale comportant un réservoir de liquide cryogénique 10, un conduit de transfert 26 et la canule 28 proprement dite. Le réservoir est de préférence un récipient à double paroi, isolé par vide, permettant d'emmagasiner un liquide cryogénique pour une période de temps considérable. Le conduit de transfert 26 est un tuyau à double paroi isolé par le vide comprenant un conduit d'alimentation 12 de liquide cryogénique et jouant le rôle du conduit de décharge 20 de la fig. 1 pour améliorer l'écoulement du fluide dans le dispositif. La canule chirurgicale 28 joue le rôle d'échangeur de chaleur 14 de la fig. 1 lorsqu'elle est placée adjacente à une zone du corps à refroidir.
Le conduit de transfert 26 est fixé au réservoir 10 par des moyens de liaison 30 qui fournissent une communication avec le conduit de transfert 26, le réservoir 10 et les moyens de commande d'écoulement 32. Comme représenté à la fig. 2, le conduit de transfert 26 comprend deux jeux de tube ondulés ou soufflets; celui de plus petit diamètre étant relié à la canule 28 et celui de plus grand diamètre au moyen de commande 32. Le conduit de petit diamètre est très flexible pour fournir le maximum de liberté de mouvement à la canule.
Le conduit d'alimentation 12 s'étend à partir du réservoir 10 à travers les moyens de liaison 30 et le conduit de transfert 26 dans la canule 28 jusqu'à une pièce d'extrémité 34 fermée. Du liquide cryogénique est transféré à partir du réservoir 10 à travers le conduit 12 et déchargé dans la pièce 34 de la canule 28 et est au moins partiellement vaporisé par de la chaleur à laquelle est soumise cette pièce d'extrémité fermée et ensuite déchargé à partir de la canule 28 à travers l'anneau entre la surface intérieure du conduit 26 et la surface extérieure du conduit 12 et à travers les moyens de commande 32.
La canule 28 comprend en outre un conduit 36 à double paroi isolé par le vide, consistant en des tubes concentriques intérieurs et extérieurs 36a et 36h respectivement avec un espace isolant 36c susceptible d'être évacué entre les deux. Le conduit 36 est de préférence relié à la pièce 34 par soudage ou brasage. Dans une variante, la pièce 34 pourrait être filetée et vissée sur le conduit 36 pour permettre la substitution d'autres pièces d'extrémité de formes différentes. Bien que la forme sphérique de la surface extérieure de la pièce 34 soit avantageuse parce qu'elle refroidit une sphère de diamètre uniforme autour d'elle, cette surface pourrait présenter d'autres formes incurvées ou spatulaires planes ou en tirebouchon, pour refroidir des zones particulnvres.
La pièce d'extrémité 34 étant construite en une matière de conductibilité thermique élevée telle que de l'argent, la chaleur transférée de l'aire ambiante par l'intermédiaire de cette pièce 34 ne rencontre virtuellement aucune résistance thermique et en conséquence, la zone refroidie tend à prendre la forme de la pièce d'extrémité utilisée. En construisant le conduit 36 avec deux tubes concentriques 36a et 36b et en déchargeant l'espace isolant 36e entre les deux, les effets de réfrigération du liquide cryogénique déchargé dans la pièce d'extrémité 34 sont limités à la surface extérieure de cette pièce 34 fournissant par là une plus grande efficacité de réfrigération.
La pièce creuse 34 peut être formée par différents procédés destinés à augmenter la transmission de chaleur; un procédé préféré consistant à aléser une pièce pleine et de fileter l'alésage intérieur pour produire des ailettes de transmission de chaleur. Avec une construction de pièce d'extrémité convenable, pratiquement tout le liquide cryogénique transféré dans cette pièce d'extrémité peut être vaporisé et sorti comme vapeur de la canule chirurgicale 28 soit à travers l'espace cylindrique formé entre le tube intérieur 36b et la surface extérieure du conduit d'alimentation 12 comme représenté à la fig. 2, soit à travers un conduit de décharge séparé.
La canule chirurgicale 28 peut être d'une pièce avec le conduit de transfert 26 ou reliée comme représenté à la fig. 3 de telle manière qu'elle puisse être démontée et substituée à une autre canule.
Comme représenté à la fig. 3, la canule 28 peut être reliée au conduit 26 au moyen d'un raccord 40 comprenant un écrou qui se visse sur une partie filetée de la canule 28. Dans cette forme d'exécution, la canule 28 peut être munie d'une liaison de décharge 42 qui est reliée à un conduit de décharge tel que le conduit 20 de la fig. 1, donc en liaison avec les moyens de commande 18 (ou 32 de la fig. 2). Alternativement, l'intérieur du tube 36b du conduit de canule peut être construit de manière à communiquer avec l'intérieur du conduit 26 lorsque la canule 28 et le conduit 26 sont reliés, fournissant par là un espace de décharge continu pour la vapeur provenant de la pièce d'extrémité 34 de la canule 28 jusqu'au moyen de commande 18 (ou 32 de la fig. 2).
Le conduit de transfert 26 comprend des tubes ondulés concentriques intérieur et extérieur 26b et 26a respectivement avec entre eux un espace isolant 26c pouvant être évacué. L'espace annulaire entre la surface intérieure du tube 26b et la surface extérieure du conduit 12 communique avec les moyens de commande 32 et un espace annulaire similaire dans la canule 28 pour la décharge de vapeur à partir de la pièce d'extrémité 34 de la canule 28. En prévoyant cet espace annulaire pour l'échappement de vapeur, il n'est pas nécessaire d'avoir un conduit de décharge séparé tel que le conduit 20 de la fig. 1.
Un espace de prérefroidissement est de préférence prévu autour de la majeure partie du conduit 12 dans le conduit 26 en entourant cette section du conduit 12 d'un conduit prérefroidi 44 ayant un diamètre légèrement plus grand que le conduit 12. Ce dernier est perforé à proximité de l'extrémité fermée 45 du conduit 44 de sorte qu'une petite quantité de liquide cryogénique provenant du réservoir 10 peut s'échapper dans l'espace de prérefroidissement et s'évaporer en refroidissant ainsi la section du conduit 12 en amont des perforations avant que le liquide cryogénique ne soit transféré dans la canule 28. Ceci permet de fournir du liquide cryogénique à la canule 28 pratiquement immédiatement sur demande. Autrement le liquide s'évaporerait avant d'atteindre la canule 28 jusqu'à ce que le conduit d'alimentation se refroidisse à la température du liquide cryogénique.
La section du conduit 12 s'étendant dans le réservoir 10 est de préférence partiellement entourée par un conduit à vide qui est évacué et rempli d'une matière adsorbant les gaz. Ce conduit à vide est de préférence mis en communication avec l'espace isolant 26c et 36c du conduit 26 et de la canule 28 respectivement pour maintenir le vide dans celle-ci.
Alternativement, le conduit 26, la canule 28 ou les deux peuvent être munis de moyens indépendants pour maintenir le vide, dans quel cas la séparation d'un de ces éléments du dispositif n'interromprait pas le vide dans les autres éléments.
La canule chirurgicale décrite fonctionne de la manière suivante
Le réservoir 10 est rempli de liquide cryogénique par le haut. Le conduit 12 d'alimentation est ensuite inséré dans le réservoir 10 et les moyens de liaison 30 sont fixés sur la partie supérieure du réservoir 10.
Les moyens à l'intérieur de ce réservoir 10 mettent sous pression ensuite le liquide cryogénique emmagasiné pour le transférer à la canule 28 sur demande.
Avant que du liquide cryogénique ne soit transféré du réservoir 10, tout le dispositif des transferts des moyens de liaison 30 à la canule 28 est pratiquement à la température ambiante. Au commencement du transfert de liquide, tout celui-ci amené à travers le conduit 26 se vaporise en raison de la différence de température entre le liquide cryogénique et le conduit de transfert 26. Par conséquent, le prérefroidissement est utilisé pour refroidir une section intermédiaire du conduit 12 avant que du liquide ne soit transféré à la canule 28. Après le prérefroidissement, le liquide cryogénique transféré ultérieurement dans la canule 28 n'a qu'à refroidir une longueur relativement petite du conduit 12 avant que les effets réfrigérants du liquide cryogénique ne soient disponibles pour refroidir la pièce d'extrémité 34.
Après le refroidissement préalable de la section intermédiaire du conduit 12, le dispositif est préparé pour refroidir des aires localisées entourant la pièce d'extrémité 34. Etant donné l'isolation par le vide entourant le dispositif excepté la pièce d'extrémité 34, les effets réfrigérants du liquide cryogénique sont limités à l'aire entourant directement la pièce 34.
Par conséquent, la canule 28 peut être insérée et peut fonctionner par exemple dans un cerveau humain pour refroidir une très petite aire entourant la pièce 34.
La température de la pièce 34 peut être réglée manuellement pour régulariser la pression à l'intérieur de l'espace de décharge et commandant par là l'écoulement de liquide cryogénique à partir du conduit 12 dans l'intérieur creux de la pièce 34 où un dispositif commandé électroniquement peut également être utilisé pour régler l'écoulement de liquide cryogénique de la même manière. La température de la pièce d'extrémité est contrôlée par un thermocouple (non représenté) à l'extrémité de celle-ci et l'écoulement du liquide cryogénique commandé en réponse à cette température contrôlée.
Pour prérefroidir la section intermédiaire du conduit 12, du liquide cryogénique peut s'écouler à travers ce conduit 12 et sortir à travers les perforations 46 (voir fig. 2). Un tel liquide cryogénique passe ensuite dans l'espace de prérefroidissement où le liquide est vaporisé et ramené vers les moyens de commande 32 jusqu'à une ouverture de décharge 52 dans laquelle la vapeur de prérefroidissement s'échappe du dispositif.
La quantité de liquide cryogénique qui traverse les perforations 46 dans l'espace de prérefroidissement est commandée par un dispositif de réglage prérefroidissement (non représenté) relié à l'ouverture de décharge 52. Lorsque la température de la section intermédiaire du conduit 12 a atteint la température du liquide qui s'y trouve, le dispositif de réglage arrête l'écoulement de liquide cryogénique à travers les perforations 46 en permettant à la pression à l'intérieur de l'espace de prérefroidissement de s'égaliser avec la pression de liquide à l'intérieur de la section intermédiaire du conduit 12.
Pendant le prérefroidissement qui vient d'être décrit, les moyens de commande 32 fournissent une communication entre l'espace de décharge de vapeur et l'espace de vapeur des moyens d'alimentation 10 pour empêcher un transfert de liquide cryogénique au-delà des perforations 46. Par conséquent, il n'y a pas de refroidissement prématuré de la pièce d'extrémité 34 tant que du liquide cryogénique ne peut pas se décharger dans la canule 28 en raison de l'absence d'une pression différentielle de force d'entraînement.
Pour refroidir la pièce 34 après le prérefroidissement, les moyens de commande 32 interrompent la communication de fluide entre l'espace de décharge de vapeur et l'espace de vapeur du réservoir 10 et ouvrent l'espace de décharge du conduit 26 à l'atmosphère par l'intermédiaire de l'ouverture de décharge 54. La pression différentielle entre l'atmosphère et le fluide cryogénique dans le réservoir 10 est ensuite disponible comme force d'entraînement pour transférer du liquide cryogénique dans la canule 28.